Характеристики обделок из железобетонных тюбингов

Рис. 3.3. Конструкция обделки тоннеля из железобетонных тюбингов:

а – общий вид кольца; б – нормальный тюбинг

Прямые кольца предназначены для прямых участков трассы, клиновидные – для криволинейных. Блочные железобетонные обделки из универсальных клиновидных колец могут использоваться как на прямых, так и на криволинейных в плане и профиле участках трассы.

Количество блоков в кольце сборной железобетонной обделки назначается по оптимальным условиям статической работы обделки не менее 5. С учетом производственно-технических условий ее изготовления и возведения в кольцо обделки перегонных тоннелей рекомендуется включать 7…10 блоков.

Одним из основных вопросов проектирования блочной железобетонной обделки является вопрос о конструкции связей между блоками. Конструкции продольных стыков блочных обделок приведены в [4, с. 30–32]. Конструкции поперечных стыков приведены [там же, с. 33–34]. В устойчивых грунтах естественной влажности целесообразно использовать блочные железобетонные обделки без связей в продольных и поперечных стыках. Плоский продольный стык обеспечивает наибольшую площадь площадки смятия, однако при неравномерном нагружении обделки стыки раскрываются, что приводит к значительному эксцентриситету передачи сжимающих усилий, и поэтому практически неизбежны сколы бетона по внешней грани блока. Для снижения вероятности появления указанного дефекта внешние грани торцов блоков выполняют скошенными, закругленными и т. п. С этой же целью в продольные торцы блоков при их изготовлении вкладывают упругопластичные винипластовые прокладки. В проектном положении блоки фиксируются друг относительно друга металлическими шпильками, устанавливаемыми при монтаже кольца. В отечественной практике тоннелестроения нашли применение также обделки с цилиндрическими продольными стыками (унифицированные обделки), которые обеспечивают минимальный эксцентриситет передачи сжимающих усилий и практически исключают скалывание бетона на соприкасающихся поверхностях (см. рис. 3.2). Наиболее перспективны блочные шарнирные железобетонные конструкции, обжатые на грунт. Конструкции таких обделок и схемы обжатия на грунт приведены в [1, с. 191–195; 4, с. 35–36, 40]. Блочные шарнирные железобетонные конструкции, например унифицированные обделки, обжатые на грунт обделки, выполняют без связей между кольцами, что обеспечивает возможность свободного поворота блоков в кольце.

При возведении обделок в слабых малосвязных грунтах, особенно конструкций большого диаметра, повышенная деформативность обделки может привести к нарушению гидроизоляции швов и неравномерной осадке колец по длине тоннеля. Для обеспечения геометрической неизменяемости кольца в период его монтажа, при сходе с оболочки щита, а также устойчивости обделки под воздействием внешних нагрузок необходимо применение блочных обделок с дополнительными связями в продольных и поперечных стыках, например, таких как в сборной железобетонной обделке тоннеля, приведенной на рис. 3.5.

Высокой точностью установки и технологичностью при монтаже обделки характеризуются продольные стыки с соединением типа «гребень –паз» (см. рис. 3.4). К недостаткам такого соединения следует отнести увеличение эксцентриситета передачи сжимающих усилий и сокращение площадки смятия из-за строительного зазора между выступом и пазом, а следовательно, и повышенные требования к качеству изготовления и монтажа обделки.

Рис. 3.4. Сборная железобетонная обделка с трапециевидными блоками

и универсальным клиновидным кольцом:

а – общий вид; б – нормальное кольцо; в – универсальное клиновидное кольцо;

1 – герметизирующие прокладки; 2 – дюбели

Эти недостатки в значительной мере устраняются, если соединение блоков в продольных стыках выполняют с помощью цилиндрического полихлорвинилового вкладыша, сжимаемого при монтаже. При этом блоки в кольцевых (поперечных) стыках обделки могут быть соединены металлическими шпильками, которые вдавливают в пластмассовые дюбели, размещенные в отверстиях по кольцевому борту блоков. При сочетании такого соединения со шпоночным трапециевидным стыком «гребень – паз» достигается достаточная продольная жесткость обделки. Для обделок, обеспечивающих непрерывную щитовую проходку, более приемлемы плоские поперечные стыки с пластмассово-металлическими дюбелями (системы «СОNЕX»), действующими по принципу двухстороннего гарпуна и способными в определенных пределах воспринимать растягивающие усилия между кольцами (см. рис. 3.4).

Наиболее перспективен стык смежных колец обделки с прерывистой пластмассово-металлической шпонкой, разработанный отечественными специалистами. Прерывистое шпунтовое соединение типа «гребень – паз» создают пластмассово-металлические шпонки, закрепляемые на клею в отдельных полуцилиндрических канавках ограниченной длины. Примеры конструктивных решений таких обделок приведены в [3, с. 135–140; 4, с. 39–44].

Возведение обделки в обводненных грунтах при проходке щитами с активным пригрузом забоя, а также в условиях сейсмических воздействий требует применения блочных обделок значительной жесткости как в поперечном, так и в продольном направлениях, обеспечиваемой дополнительными связями растяжения в стыках. Дополнительные связи растяжения в стыках могут быть обеспечены либо постановкой болтовых соединений (см. рис. 3.5), либо жестких накладных пластин с последующим омоноличиванием стыка. Примеры конструктивных решений таких обделок приведены в [3, с. 133–135; 4, с. 39, 41]. Для возможности установки болтовых связей в теле блоков должны быть предусмотрены местные углубления [4, с. 32]. Болтовые соединения обеспечивают также предварительное обжатие упругих герметизирующих уплотнителей в стыках. При этом для повышения жесткости обделки должна быть предусмотрена перевязка продольных швов соседних колец путем поворота одного из них на половину длины блока.

Герметизация стыков железобетонных обделок обеспечивается либо чеканкой швов специальными мастиками, либо установкой профильных герметизирующих уплотнителей [1, с. 195–196; 3, с. 137–140; 4, с. 34].

Рис. 3.5. Сборная железобетонная блочная обделка эскалаторного тоннеля:

а – сечение обделки; б – конструкция блока