§ 73. СБОРНЫЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ТОННЕЛЬНЫЕ ОБДЕЛКИ (ч.2)

В случае применения чугунной обделки, обжимаемой в породу (см. § 74), тюбингам придают шарнирные соединения в продольных стыках (рис. 237), что обеспечивает более рациональную работу материала обделки (на сжатие) и всей конструкции в целом.

Для удобства отливки и расформовки тюбингов внутренним граням бортов придают уклон 1/30. Все борта с внутренней стороны снабжаются приливами, окаймляющими болтовые отверстия и имеющими плоскости, параллельные наружной грани бортов. Диаметр прилива несколько больше диаметра шайбы. Вокруг болтового отверстия имеется углубление-зенковка 2 для размещения гидроизоляционной шайбы 1 (рис. 238).

 

Так как обделка подвергается давлению щитовых домкратов, распределенному по торцовой плоскости круговых бортов, то все тюбинги, за исключением ключевого, усиливают продольными диафрагмами, располагаемыми через одно-два болтовых отверстия. В поперечном сечении диафрагмам придают форму распорки или треугольных контрфорсов, усиливающих борта. В местах примыкания диафрагмы к бортам имеются сквозные вырезы, необходимые для компенсации температурных напряжений, вызываемых неравномерным остыванием отливки.

Мероприятия по обеспечению водонепроницаемости чугунной обделки сводятся к гидроизоляции болтовых отверстий (рис. 239), швов между тюбингами и отверстий для нагнетания (см. § 98).

Обделка на криволинейных участках трассы. При сооружении обделки тоннелей на криволинейных участках трассы применяют специальные клиновидные (угловые) кольца тюбингов. Такие кольца в зависимости от радиусов кривизны трассы помещают вперемежку с нормальными кольцами и путем различных сочетаний с последними получают необходимые в каждом случае отклонения. Последовательность размещения клиновидных колец устанавливается по монтажным чертежам под руководством маркшейдеров.

Клиновидные кольца отличаются от нормальных тем, что плоскости их поперечных бортов не параллельны, а отклоняются под небольшим углом (25'). Такие кольца могут быть универсальными для самых различных случаев поворота трассы, что достигается включением в кольцо четырех ключевых тюбингов, диаметрально расположенных на противоположных сторонах.

Вместо клиновидных колец можно применять металлические или железобетонные прокладки переменной толщины, укладываемые в поперечных швах нормальных колец тюбингов в соответствии с проектной схемой, что, однако, менее целесообразно из-за усложнения монтажных работ.

Дальнейшее улучшение конструкции чугунной обделки должно быть направлено на уменьшение ее веса и стоимости и снижение излишних запасов прочности. Последнее может быть достигнуто подбором сечений тюбингов в соответствии с эпюрой моментов и приданием обделке большей деформативности в стыках, что лучше вовлекает окружающий массив в совместную работу с обделкой и снижает расчетные усилия.

Обделка из стальных тюбингов. Обделка из стальных тюбингов применяется в тоннельном строительстве сравнительно редко; она имеет следующие преимущества перед чугунной обделкой.

Сталь в отличие от чугуна одинаково хорошо работает на сжатие и растяжение, поэтому стальные тюбинги при равной прочности с чугунными могут быть более легкими.

Вес стальной обделки может быть уменьшен в 2—2,5 раза по сравнению с чугунной обделкой, вследствие чего размеры тюбингов могут быть укрупнены и, следовательно, темпы укладки обделки увеличены.

Прочность и водонепроницаемость стальной обделки можно увеличить путем сварки стыков обделки¹.

Стальная обделка может быть выполнена из литых, подобных чугунным, и штампованных тюбингов, а также из тюбингов, изготовленных из сортовой прокатной стали.

Основной недостаток стали как материала для тоннельных обделок — плохое сопротивление коррозии. Этот недостаток может быть устранен повышением химической стойкости стали, применением специальных покрытий оцинкованием) или введением легирующих добавок (меди), однако последнее приводит к значительному удорожанию обделки.

Высокая стоимость и известная дефицитность стали ограничивают широкое применение стальных обделок. Область возможного применения стали в тоннелестроении — обделки подводных тоннелей и внутритоннельные конструкции, защищенные от непосредственного влияния воды.

Особенности обделок подводных тоннелей. При щитовом способе проходки на статическую работу обделок подводных тоннелей влияет состояние окружающей среды (плывун, ил) и протяженность тоннелей. Эти факторы приводят к усложнению конструкции и условий строительства.

Обделка из чугунных или стальных тюбингов имеет внутреннее облицовочное заполнение из бетона, которое увеличивает собственный вес конструкции (что предотвращает всплывание в илистых породах), а также выравнивает внутреннюю поверхность, уменьшая сопротивление потоку воздуха.

Устройства, необходимые для нормальной эксплуатации тоннеля (электрокабели высокого и низкого напряжения, осветительная и сигнализационная системы, водопровод и т.п.), обычно помещают в пустотелые бетонные блоки, монтируемые в боковых частях тоннеля, а также под пешеходными тротуарами. Для конструкций автодорожных подводных тоннелей характерно повышенное расположение проезжей части и размещение вне транспортной зоны системы приточных и вытяжных вентиляционных каналов.

Чтобы придать конструкции подводного тоннеля жесткость в продольном направлении, обеспечивающую тоннель от изгиба, под проезжей частью иногда помещают дополнительные металлические или железобетонные балки, или включают такие балки в конструкцию проезжей части.

Вентиляционные каналы отделяются от транспортной зоны легкими подвесными железобетонными конструкциями, которые прикрепляются к несущей части обделки. Такие конструкции работают на собственный вес и дополнительную нагрузку, возникающую при ремонтных работах (вес человека). Иногда проезжую часть помещают на более высоком уровне, что позволяет использовать нижнюю часть для последующего путевого развития в нижнем уровне, а также для специальных целей.

Конструктивные особенности обделок подводных транспортных тоннелей и их оборудование показаны на примере двухполосного автодорожного тоннеля, размеры поперечного сечения которого приблизительно соответствуют железнодорожным однопутным тоннелям (рис. 240).