§ 96. СООРУЖЕНИЕ ТОННЕЛЬНОЙ ОБДЕЛКИ ИЗ ТЮБИНГОВ, БЛОКОВ И ПРЕССОВАННОГО БЕТОНА (ч. 2)

Применение монолитно-прессованного бетона. Наряду со сборными конструкциями тоннельных обделок значительный интерес представляет обделка, выполняемая из монолитно-прессованного бетона при механизированной щитовой проходке. Такая обделка имеет ряд положительных качеств: бесшовность, плотность, водонепроницаемость, гладкость внутренней поверхности, повышенную прочность, возможность немедленного вступления в совместную работу с окружающей породой, сравнительно низкую стоимость и индустриальность возведения.

В обделках из монолитно-прессованного бетона, применявшихся за рубежом для строительства тоннелей малых диаметров в начале XX в., давление щитовых домкратов передавалось частично на бетонную массу, а большая его часть — на продольные стержни, помещаемые в теле обделки, или на опалубку.

В Советском Союзе ведутся большие научно-исследовательские, проектные, опытные и производственные работы по применению монолитно-прессованного бетона, отмеченные в 1973 г. Государственной премией.

Большой практический интерес представляет передача давления домкратов непосредственно на бетонную массу. В этом случае прессование представляет механический процесс уплотнения бетонной массы до начала ее схватывания. Процесс прессования основан на передаче давления щитовых домкратов через специальное упорное кольцо на бетонную массу, заключенную в обойму. Внутренняя поверхность последней создается опалубкой, а наружная — породой.

Прочность прессованного бетона, зависящая, как известно, от прочности цементного камня и заполнителей, может регулироваться в требуемых пределах соответствующим подбором исходных материалов. Прочность цементного камня зависит от его плотности и, следовательно, от степени прессования.

Вместе с плотностью возрастает и водонепроницаемость бетона. Требованиям прочности и сокращения сроков твердения бетона отвечают низкие водоцементные отношения (0,2—0,3), а требованиям удобоукладываемости — высокие (0,5—0,6). Сочетание указанных требований возможно реализовать применением бетонной массы с переменным водоцементным отношением.

Первоначальное водо-цементное отношение бетонной массы должно быть в пределах 0,5—0,6, что обеспечивает применимость пневмобетоноукладчиков. После прессования с интенсивностью 10—15 кгс/см2 происходит обезвоживание с отжатием чистой воды. Более хорошие результаты по отжатию воды и по механическим показателям прессованного бетона могут быть получены при сочетании прессования с вибрированием.

Благодаря вибрированию бетонная масса приобретает свойство подвижности и, следовательно, лучше заполняет бетонируемый объем. Уменьшение объема бетонной массы при прессовании происходит вследствие отжатия воды и воздуха, а также сжатия воздуха, остающегося в бетонной массе. Большее сжатие происходит при жестких смесях. В условиях отсутствия бокового расширения деформации бетонной смеси возможны только за счет уменьшения пористости.

При сооружении обделки тоннелей из монолитно-прессованного бетона применяют опалубку нескольких типов: переставную1, жесткую скользящую и гибкую скользящую.

В зависимости от конструктивных особенностей опалубки процессы формования обделки между породой и опалубкой различны при проходке в слабых и крепких породах.

Если используется переставная опалубка, первичное формование бетонной смеси в условиях слабых пород ведется под защитой хвостовой части оболочки. При проходке методом вдавливания процессы передвижения щита и прессования совмещены.

Если же проходка ведется в крепких устойчивых породах, бетонную смесь формуют за пределами оболочки щита непосредственно между опалубкой и породой. Щиты с укороченной оболочкой могут быть использованы с переставной опалубкой только в условиях устойчивых крепких пород. Прессование бетонной смеси осуществляют, когда щит неподвижен.

Комплект секций переставной опалубки, не будучи связан со щитом, остается при его передвижении неподвижным. По мере передвижения щита периодически разбирают последнюю секцию опалубки, по частям перемещают вперед и монтируют вновь специальными подъемно-транспортными механизмами. Такие операции многократно повторяются.

К недостаткам переставной опалубки относятся ее громоздкость и неудобство работ в стесненных условиях, неблагоприятное механическое воздействие на обделку (кольцевые трещины), невозможность изменения шага бетонирования, опасность разрыва оболочки щита при проходке в песчаных породах ввиду необходимости прессования бетонной смеси под защитой оболочки, неоднородность прессования.

Скользящая опалубка соединена со щитом и перемещается вместе с ним, т.е. исключаются операции по разборке и сборке. Гибкость конструкции опалубки зависит от способа взаимного соединения ее секций. Гибкость опалубки в продольном направлении должна быть достаточной с тем, чтобы обеспечить высокое качество сооружаемой обделки (водонепроницаемость, ровную и гладкую внутреннюю поверхность), а также повышенную маневренность щитового комплекса (возможность сооружения тоннелей и на криволинейной трассе). Для уменьшения заклинивания скользящей опалубки следует диаметр головных секций принимать несколько большим, чем хвостовых. Конструкция такой опалубки состоит из отдельных секций с фланцами 1 (рис. 341) и упругими элементами 2, выполняющими роль шарниров.

Схема конструкции скользящей опалубки
Рис. 341. Схема конструкции скользящей опалубки

Основное преимущество гибкой скользящей опалубки заключается в том, что при проходке в неустойчивой среде можно: вести бетонирование одновременно с передвижением щита, не подвергая опасности разрыва оболочку щита, так как последнюю делают укороченной; уменьшить трудоемкость проходки.

Жесткая скользящая опалубка применима только на прямолинейных участках тоннелей.

Волков В.П., Наумов С.Н., Пирожкова А.Н., Храпов В.Г. Тоннели и метрополитены