комбинированная обделка специального подземного сооружения

Формула изобретения

Комбинированная обделка специального подземного сооружения, включющая наружный контур, внутренний контур, выполненный из металлоблоков в виде изогнутого по радиусу листа с выступающими за его торцы кольцевыми ребрами жесткости, к которым закреплены анкерующие элементы и торцевые пластины с отверстиями для соединения металлоблоков между собой, и бетон, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения возможности применения обделки в неустойчивых грунтах, повышения ее несущей спосоюбности и надежности гидроизоляции, в ней наружный контур выполнен из металлических тюбингов с крайними и средними кольцевыми ребрами жесткости, а анкерующие элементы металлоблоков выполнены в виде арматурных стержней, заведенных в ячейки между ребрами тюбингов и снабженных металлическими анкерными пластинками на торцах, при этом тюбинги соединены с металлоблоками узлами сопряжения, каждый из которых состоит из П-образного металлического столика в виде пластины с ребрами, закрепленными к среднему ребру жесткости тюбинга, и металлической подкладки, соединенной с листами смежных металлоблоков и связанной со столиком посредством ребра жесткости.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству вертикальных и горизонтальных подземных сооружений в условиях значительного гидростатического давления и может быть использовано как при возведении новых сооружений, так и при реконструкции существующих.

Известны конструкции подземных сооружений в виде сборной обделки из чугунных тюбингов для тоннелей метрополитена (см. Баклашов И.В., Картозия Б.А. Механика подземных сооружений и конструкции крепей. М.: Недра, 1964, с. 261, рис. 11, 13). Такие обделки применяются, как правило, при величине гидростатического давления до 0,5 МПа. Водопроницаемость обделки обеспечивают чеканкой швов и установкой асбобитумных шайб.

Кроме того, известна конструкция в виде чугунно-бетонной крепи (см. Булычев Н.С., Абрамсон Х.И. Крепь вертикальных стволов шахт. М. Недра, 1978, с. 206-207, рис. 111а, 112), представляющая собой комбинацию из монолитного бетона и чугунных тюбингов шахтного или тоннельного типа. Чаще всего такая крепь применяется при строительстве вертикальных шахтных стволов. Недостатком таких конструкций является также недостаточная гидрозащищенность, т.е. они применяются также при гидростатическом давлении до 0,5 МПа. Кроме того, к недостатку рассмотренных обделок необходимо отнести и недостаточную несущую способность.

Наиболее близким техническим решением из известных является комбинированная обделка, состоящая из первичного кольца металлических тюбингов и вторичного железобетонного кольца, армированного гибкой арматурой (см. Волков В. П. и др. Тонели т. 1, Проектирование, М.: Трансжелдориздат, 1945, с. 97, рис. 76).

Основным недостатком такой конструкции является невозможность обеспечить надежную гидроизоляцию подземных сооружений, возводимых в сложных гидрогеологических условиях, характеризующихся высоким (более 0,5 МПа) гидростатическим давлением, а также с незначительным гидростатическим давлением при отрицательных температурах, например, на вентиляционных стволах метрополитена, когда образование наледей в зимний период уменьшает их живое сечение.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков, повышение надежности гидроизоляции сооружений и несущей способности обделки.

Указанная цель достигается тем, что внутренний контур (кольцо) обделки выполнен из металлоблоков, включающих изогнутый по радиусу лист, усиленный выступающими за его торцы кольцевыми ребрами жесткости, попарно объединенными по концам торцевыми пластинами с отверстиями для соединения металлоблоков между собой, и анкерующие элементы, прикрепленные к ребрам жесткости и заведенные в ячейки тюбингов, при этом на концах анкерующих элементов размещены металлические анкерные пластинки.

Тюбинги наружного контура обделки соединены с металлоблоком обделки узлами сопряжения, каждый из которых состоит из П-образного металлического столика в виде пластины с ребрами, прикрепленными к среднему ребру жесткости тюбинга и металлической подкладки, соединенной с листами смежных металлоблоков и связанной со столиком посредством ребра жесткости.

Существенные отличия заявленного решения от известных (см. например, конструкцию гидроизоляции сооружений со сборной обделкой из чугунных тюбингов Лиманов Ю.А. Метрополитен, Трансжелдориздат, М., 1960, с. 125, рис. 83) состоят в том, что в качестве гидроизоляции используется металлический лист, связанный анкерующими элементами с бетоном и с тюбингами наружного контура специальными устройствами в виде металлических столиков и подкладок с ребрами жесткости. Кроме того, отличие заключается в том, что металлический лист в сочетании с ребрами жесткости, анкерующими элементами и бетоном образуют внутренний контур, который по сравнению с обделками из тюбингов обладает более высокими несущими свойствами и большей надежностью при воздействии отрицательных температур. При этом существенно повышается надежность гидроизоляции сооружений, так как при температурном воздействии в сборных обделках, как правило, нарушается герметичность стыков. Это также является отличительным свойством предлагаемого решения.

На фиг. 1 изображен общий вид предлагаемой комбинированной обделки подземного сооружения; на фиг. 2 - конструкции металлоблока и узла сопряжения металлоблока с тюбинговым кольцом.

Комбинированная обделка подземного сооружения (фиг. 1) содержит наружный контур - первичное кольцо из металлических, преимущественно чугунных, тюбингов 1, металлоблоки 2 внутреннего контура - вторичного кольца, имеющие металлический лист, крайние и среднее кольцевые ребра жесткости, и бетон 3, размещаемый в пространстве между тюбингами и листом 4 металлоблока. Металлоблоки 2 состоят из изогнутого по радиусу листа 4, кольцевых ребер жесткости 5, выступающих за торцы листа 4 и объединенных по торцам попарно вертикальными пластинами 6 с отверстиями под болты. Кроме того, к ребрам жесткости 5 прикреплены анкерующие элементы 7 в виде арматурных стержней, заведенных в ячейки тюбингов и имеющих на своих концах металлические торцевые пластинки 8.

Лист 4 металлоблоков приваривается сплошным герметичным швом к металлической подкладке 9, усиленной ребром жесткости 10 и прикрепленной к металлическим столикам 11. При этом каждый П - образный металлический столик прикреплен болтом к средним кольцевым ребрам жесткости тюбингов и состоит из двух вертикальных пластин 12 с ботовым отверстием и горизонтальной пластины 13, прикрепленной к нижним торцам вертикальных пластин 12.

Сборка внутреннего контура осуществляется следующим образом. В первую очередь к средним ребрам жесткости тюбингов на болтах крепятся металлические столики 11 и приваривается металлическая подкладка 9. Затем собираются в кольца металлоблоки. Соединение металлоблоков в кольцевом направлении осуществляется на болтах, устанавливаемых в вертикальных пластинах 6, попарно объединяющих ребра жесткости 5, с последующей установкой и заваркой металлических пластин 14 (замковых элементов). Соединение металлоблоков сооружения осуществляется через металлическую подкладку 9, прикрепляемую на сварке к металлическим столикам. Возможно также соединение листов 4 металлоблоков вдоль сооружения с варкой внахлестку.

После сборки металлоблоков пространство между металлоизоляцией 4 и тюбингами 1 заполняется бетоном.

Данное решение обделки в сочетании с бетоном обеспечивает возможность применения обделки в неустойчивых грунтах, надежную работу конструкции в условиях значительного горного давления, возможного сейсмического воздействия, высокого гидростатического давления и знакопеременных температур.

От использования изобретения ожидается экономический эффект, заключающийся в исключении затрат на водоотлив в процессе эксплуатации сооружения, на ремонт стыков в сооружении при знакопеременных температурах, сохранении водных ресурсов в районе объекта, так как не производится понижение уровня грунтовых вод за счет постоянной откачки воды из сооружения, что отвечает требованиям к охране подземных вод (гидросфера ГОСТ 17.1.3.06-82).