Конструкции тоннелей - Строительство тоннелей
Несмотря на широкое применение конструкций тоннелей из монолитного железобетона, полное вытеснение из строительного процесса сборного и сборно-монолитного железобетона представляется нецелесообразным. Сборные конструкции имеют целый ряд неоспоримых преимуществ перед монолитными, особенно при строительстве протяженных ("линейных") сооружений, имеющих постоянные форму и размеры поперечного сечения на всем протяжении. Это гарантированное заводское качество изготовления, подтвержденное строгим технологическим контролем, быстрота возведения, моментальное вступление конструкции в работу. При наличии сплошной наружной гидроизоляции и надежных деформационных швов отрицательное влияние стыков сборных элементов на работу конструкции несущественно.
Как свидетельствует современный опыт транспортного строительства, применение наряду с монолитным сборного железобетона при соответствующих условиях (наличие вблизи места строительства завода ЖБК, благоприятные условия транспортирования и монтажа сборных элементов) дает существенный технико-экономический эффект, сокращая сроки и стоимость строительства.
Во многих странах успешно применяют крупноблочные тоннельные обделки из железобетонных элементов повышенной водонепроницаемости с упругими уплотнителями в стыках. Такие блоки массой до 20 т использовали на строительстве подводных тоннелей под Суэцким каналом в АРЕ, под Токийской бухтой в Японии, под р. Эльбой в Германии, на ряде тоннелей метрополитена, в том числе в г. г. Москве и Казани и закрытой части автотранспортного тоннеля глубокого заложения в районе Лефортово по трассе Третьего транспортного кольца в г. Москве [11,12].
Обделка Лефортовского тоннеля глубокого заложения на участке щитовой проходки длиной 2,21 км выполнена в виде колец наружным диаметром 13,75 м и внутренним - 12,35 м. Каждое кольцо состоит из крупных железобетонных блоков толщиной 0,7 м, шириной2 м и массой 18 т (рис. 4). Блоки изготовлены из высокопрочного (В55) и водонепроницаемого бетона в специальных формах, обеспечивающих точность геометрических размеров ±2 мм.
Рис. 4 Конструкция тоннеля глубокого заложения в районе Лефортово: 1 - сборные железобетонные блоки; 2 - монолитные опорные тумбы; 3 - монолитная плита проезжей части
Радиальные стыки между блоками плоские, а кольцевые имеют выступы и пазы. Для связи блоков между собой по кольцевым и радиальным граням предусмотрены временные болты, которые демонтируют после монтажа очередного кольца обделки.
Для повышения жесткости обделки предусмотрена перевязка швов соседних колец. В качестве гидроизоляции обделки используют два контура уплотнительных прокладок из эластомера.
Аналогичную обделку применяют на строительстве двухъярусного автотранспортного тоннеля под Серебряноборским лесничеством в г. Москве.
Обделка подводного тоннеля под Токийской бухтой в Японии состоит из сборных железобетонных колец наружным диаметром 13,9 м, толщиной 0,65 м и шириной 1,5 м. Связь между блоками обеспечивается длинными болтами в кольцевом и радиальном направлениях. Для компенсации возможных деформаций во время землетрясений в точках соединения обделки со стволом тоннеля установлены гибкие блоки. Сборная обделка рассчитана на все действующие нагрузки от грунта, воды и сейсмических воздействий. Для предотвращения всплытия тоннеля предусмотрена вторичная обделка из монолитного железобетона толщиной 0,35 м.
Для изготовления блоков, работающих в условиях агрессивного воздействия морской воды, был применен бетон высокой прочности и минимальной водопроницаемости на основе доменных шлаков. Блоки испытывали па уменьшенных и полноразмерных моделях с микроскопическим исследованием структуры бетона.
Примером успешного применения крупногабаритных сборных железобетонных конструкций может служить строительство участка тоннеля Майко в Японии [13]. Тоннель расположен в г. Кобе по трассе автомагистрали Хонсю - Сикоку и рассчитан на шестиполосное движение транспортных средств в обоих направлениях. Длина тоннеля 3,3 км, площадь поперечного сечения - 150 м2.
Южный участок тоннеля длиной 232 м, проходящий по плотно застроенной городской территории, сооружен открытым способом. Площадь над тоннелем в настоящее время используется под муниципальный парк. С целью минимизации сроков строительства, сокращения трудозатрат, снижения шума и вибрации, обеспечения безопасности работ применили новое конструктивно-технологическое решение: преднапряженные арочные конструкции из сборного железобетона с омоноличенными стыками.
Двухсводчатая арочная конструкция с центральным пилоном, толщина которого изменяется от 0,6 до 2,95м, расположена на глубине 1,5 м от поверхности земли. Лотковая часть и стены тоннеля выполнены из монолитного железобетона, а сводчатое перекрытие - из сборных железобетонных элементов: двух бесшарнирных арок с омоноличенными стыками в замковом и пятовом сечениях в местах соединения со стенами и пилоном. Общий вид конструкции тоннеля приведен на рис. 5.
Использование сборного железобетона оправдано, в частности, тем, что на протяжении всего 232-метровогоучастка размеры и форма тоннеля не меняются. Введение преднапряжения в стыках позволило снять концентрацию напряжений в углах и других сечениях свода, где имеет место резкое изменение размеров, и уменьшить деформации конструкции. Такая обделка характеризуется также повышенной сейсмостойкостью.
Блоки арочного перекрытия изготовлены из бетона класса по прочности на сжатие В45, что позволило снизить их массу и лучше воспринимать усилия предварительного натяжения арматуры.
Рис. 5 Общий вид двухсводчатой конструкции: 1 - сборные железобетонные полуарки; 2 - монолитный железобетон; 3 - пилон; 4 - лоток;5 - стена
Поскольку монолитные пилоны воспринимают усилия преднапряжения в верхней части, их выполняли из бетона класса В30, а для лотковой плиты использовали бетон класса В24.Преднапрягаемая арматура имела расчетные сопротивления 930 и 1080 Н/мм2,а ненапрягаемая - 345 Н/мм2.
Строительство участка тоннеля вели в открытом котловане по поточной схеме. Сборные железобетонные блоки были изготовлены с использованием жестких стальных опалубочных форм и арматурных каркасов и доставлены на стройплощадку трейлерами. Монтаж блоков выполняли гидравлическим гусеничным краном. По мере монтажа производили инструментальный контроль за деформациями конструкций. Арочные элементы устанавливали на временные подмости, удерживая их до обжатия и омоноличивания стыков.
Стыковка полуарок в замковом сечении осуществлялась путем объединения выпусков арматуры и омоноличивания зазора. Для временной фиксации стыков использовали высокопрочные болты.
После монтажа очередной секции тоннеля длиной 12 м производили обжатие стыков в поперечном направлении. Вначале выполнили натяжение арматуры диаметром 26 мм в замке свода, где в дополнение к высокопрочным болтам использовали эпоксидный клей, обладающий высокой адгезией к бетону. На втором этапе обжимали пятовые участки свода в местах примыкания к верхней части стен и пилонов. "Мертвые" концы анкеров были заранее заделаны в стены (пилоны). После установки полуарок преднапрягаемые стержни диаметром 32 мм были установлены и соединены на муфтах. Конструктивный зазор между сводом и стенами был заполнен стальными пластинами, а пустоты в стыках - безусадочной уплотняющей смесью.
Особое внимание было уделено точности изготовления блоков и установки их в проектное положение, которая составила +2 мм на каждый блок шириной 1 м. Для обеспечения водонепроницаемости конструкции тоннеля зазоры между блоками заполняли герметиком, а поверхность свода покрывали двухслойной водонепроницаемой мембраной.
Опыт применения комбинированной сборно-монолитной конструкции тоннеля Майко свидетельствует о ряде преимуществ такого решения. Прежде всего, появилась возможность одновременного ведения работ по возведению монолитных (лотка, стен, пилона) и сборных (сводчатого перекрытия) конструкций, что позволило сократить сроки строительства тоннеля с 28 до 18 месяцев по сравнению с полностью монолитным вариантом. Отпала необходимость в устройстве сложной и громоздкой опалубки для возведения монолитного двухсводчатого перекрытия.
Использование бесшарнирной арочной конструкции предпочтительно с точки зрения сейсмической стойкости сооружения, поскольку жесткие стыки обеспечивают перераспределение изгибающих моментов в конструкции за счет образования пластических шарниров, которые существенно поглощают энергию землетрясения. Кроме того, удалось значительно снизить уровень шума и вибрации в процессе строительства и повысить безопасность производства работ.
Рассмотренные конструкциии технология их возведения применимы также к крупнопролетным ответственным транспортным сооружениям: многополосным автотранспортным тоннелям, станциям метрополитена, подземным автостоянкам, гаражам и комплексам, а также к мостам, опорам и фундаментам.
Похожие статьи
-
Совершенствование конструкций транспортных тоннелей - Строительство тоннелей
Совершенствование конструкций транспортных тоннелей предусматривает повышение степени индустриальности их изготовления, снижение расхода конструкционных...
-
Конструкции из монолитного железобетона В настоящее время при строительстве транспортных тоннелей горным и открытым способами в нашей стране и за рубежом...
-
Применение щитов прямоугольного поперечного сечения - Строительство тоннелей
Сооружение тоннелей мелкого заложения на застроенных городских территориях открытыми способами вызывает нарушения нормальной жизни города, связанные с...
-
История строительства железобетонных конструкций - История строительства железобетонных конструкций
Железобетон по сравнению с другими строительными материалами появился сравнительно недавно и почти одновременно в Европе и Америке. Его история...
-
Стабилизационные меры на стадии эксплуатации - Строительство тоннелей
Расположенный в водоносных грунтах ниже уровня грунтовых вод тоннель в зависимости от его длины представляет собой локальную или протяженную преграду для...
-
Стабилизационные меры на стадии строительства - Строительство тоннелей
По данным мирового опыта, при строительстве тоннелей мелкого заложения в слабых водоносных грунтах с коэффициентом фильтрации от 0,3 до 100 м/сут...
-
Заключение - Строительство тоннелей
Анализ современного опыта проектирования и строительства транспортных тоннелей свидетельствует о существенном прогрессе в области конструирования...
-
Контрфорсные конструкции, возводимые по технологии "стена в грунте" - Строительство тоннелей
При строительстве тоннелей широко используется прогрессивная технология "стена в грунте". Траншейные стены из монолитного, сборного и сборно-монолитного...
-
Крупнопанельные бескаркасные здания. Известные преимущества крупнопанельного домостроения с точки зрения высокой индустриализации и экономически...
-
Забойная крепь из армирующих фибергласовых элементов - Строительство тоннелей
За последние 15 лет в Италии была разработана и внедрена новая эффективная технология закрепления неустойчивого грунтового массива перед забоем тоннеля с...
-
Потребность в рабочих кадрах на объекте ГКС на Заполярном НГКМ приведена в таблице. Нормативная трудоемкость с учетом административно-хозяйственного...
-
Эффективные способы строительства тоннелей, Полуоткрытые способы - Строительство тоннелей
Полуоткрытые способы Строительство тоннелей мелкого заложения под дорогами, насыпями, дамбами, а также на застроенных городских территориях открытым...
-
История создания железобетона - История строительства железобетонных конструкций
Изобретению железобетона предшествовало открытие цемента - особого вяжущего вещества, способного затвердевать после добавления к нему воды. В 1796 году...
-
Монолитное строительство - основная технология возведения зданий. Технология, позволяющая возвести монолитные многоэтажные здания, коттеджи, сооружения...
-
Сметную стоимость строительства объекта в данном курсовом проекте определяем по показателям стоимости 1м2 площади здания в существующих ценах по...
-
Введение - Строительство тоннелей
В последние десятилетия наблюдается интенсивное развитие транспортного тоннелестроения, обусловленное расширением сети магистральных дорог, увеличением...
-
Конструкции дорожных одежд жесткого типа - Технология строительства дорожного полотна
Толщина конструктивных слоев, см, для I дорожно-климатической зоны H1 - монолитный цементобетон марки 400 кгс/см2; H2 - песок по ГОСТ 8736-76; h3 -...
-
Потребность в основных материалах, конструкциях, деталях и оборудовании по годам и кварталам строительства заносим в ведомость (табл. 1.6). Расчет ведем...
-
Применение компенсационного нагнетания стабилизирующих составов - Строительство тоннелей
Строительство городских тоннелей закрытым способом вызывает осадки грунтового массива в окрестности подземной выработки, а в ряде случаев и поверхности...
-
Потребность в строительных конструкциях, деталях, полуфабрикатах, материалах для постройки здания находим исходя из объемов работ и построим график их...
-
Крепь из грунта, закрепленного струйной цементацией - Строительство тоннелей
Развитие струйной цементации в тоннелестроении во многом связано с устройством опережающей крепи. При этом в грунт по контуру будущего тоннеля с...
-
Экраны из труб - Строительство тоннелей
В последние годы наряду с традиционными способами устройства опережающих экранов из стальных труб находят применение новые технологии, предусматривающие...
-
ОГНЕСТОЙКОСТЬ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ - Пожарная безопасность в строительстве
Ж. б.к. благодаря своей негорючести и сравнительно невысокой теплопроводности неплохо сопротивляются действию пожара. Предел огнестойкости ж. б.к....
-
Для устройства фундаментов под различные здания и сооружения, повышения несущей способности слабых грунтов, а также для укрепления стенок котлованов от...
-
Фундаменты под стены - Основы строительства
Под стены промышленных зданий и сооружений устраивают ленточные, столбчатые или свайные фундаменты. Ленточные фундаменты, как правило, устраивают под...
-
История развития строительных материалов и конструкций
История развития строительных материалов и конструкций Чтобы уяснить сущность строительных материалов и конструкций, необходимо представить историю их...
-
Бетон, как показывают испытания, хорошо сопротивляется сжатию и значительно хуже растяжению, поэтому включение стальной арматуры в растянутую зону...
-
Колизей, Рим - Сводчатые конструкции, особенности работы. Древние и современные решения
Конструктивную основу составляют 80 радиально направленных стен и столбов, несущих своды перекрытий. Наружная стена сложена из травертиновых квадров; в...
-
Конструкции земляного полотна - Дорожное строительство
Земляное полотно - это дорожное сооружение, служащее основанием для размещения конструктивных слоев дорожной одежды и других элементов дорог,...
-
ОГНЕСТОЙКОСТЬ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ - Пожарная безопасность в строительстве
Деревянные конструкции широко применяются в гражданском строительстве, однако они обладают очень низкой огнестойкостью, т. к. древесина является горючим...
-
ОГНЕСТОЙКОСТЬ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ - Пожарная безопасность в строительстве
Металлические конструкции имеют ряд преимуществ перед другими строительными конструкциями, однако их огнестойкость крайне мала - уже через 15 минут после...
-
Опережающая бетонная крепь - Строительство тоннелей
При строительстве тоннелей горным способом в нарушенных скальных и мягких связных грунтах применяют опережающую бетонную крепь (ОБК). Ее устраивают путем...
-
Для устройства кессонного перекрытия используют специальный комплект опалубки, состоящий из телескопических стоек, металлической обрешетки, располагаемой...
-
Меры по защите тоннелей от подземных вод - Строительство тоннелей
Строительство и эксплуатация городских тоннелей мелкого заложения в водоносных грунтах сопряжены с многочисленными проблемами как технического, так и...
-
Фундаменты, стены, каркасы, перекрытия и покрытия воспринимают нагрузку от своей массы, нагрузку от других конструкций и грузов. а также от ветра и снега...
-
При проектировании производства работ проектный срок строительства не должен превышать нормативного срока, определенного по СНиП 1.04.03-85* [1 ]....
-
Строительство сметный планировочный здание При строительстве здания подбор строительных материалов имеет очень большое значение. На стадии разработки...
-
Продолжительность строительства регламентируется нормами продолжительности строительства и задела в строительстве предприятий зданий и сооружений...
-
Устраивать бетонные покрытия и основания следует при температуре воздуха от +5о С до +30о С и перепаде температуры воздуха за сутки не более 12о С....
-
Подготовка конструкций к монтажу и их строповка - Проведение стропально-монтажных работ
Перед монтажом проверяют состояние ранее установленных конструкций, а также элементов, которые нужно монтировать. Состав операций, входящих в подготовку...
Конструкции тоннелей - Строительство тоннелей