Проектирование тоннельных обделок
ТОННЕЛИ, СООРУЖАЕМЫЕ ЩИТОВЫМ СПОСОБОМ
Методические указания
для курсового и дипломного проектирования
Санкт-Петербург 2011
Введение
Учебными планами заочного факультета для студентов, обучающихся по специальности «Мосты и транспортные тоннели» специализации «Тоннели и метрополитены» предусматривается выполнение курсового проекта на тему «Тоннель, сооружаемый щитовым способом». Методические указания предназначены для помощи студентам при выполнении курсовых проектов по дисциплине «Тоннели и метрополитены», они также могут быть использованы при разработке дипломных проектов.
В настоящем издании изложены материалы, отражающие современное положение в области проектирования, возведения перегонных тоннелей метрополитена и транспортных тоннелей, сооружаемых щитовым способом. Приведены указания по проектированию трассы тоннелей, конструированию и расчету тоннельных обделок кругового очертания, проверке прочности сечений, по выбору и расчету проходческих щитов, а также по механизации работ по сооружению тоннелей щитовым способом.
При подготовке методических указаний использованы работы, опубликованные в отечественной и зарубежной печати, а также действующие нормативы.
Состав и содержание проекта
Курсовой проект предусматривает проектирование перегонного тоннеля метрополитена (для студентов, обучающихся по специализации «Тоннели и метрополитены»). В ходе выполнения задания производится проектирование трассы тоннеля в плане и профиле, проектирование конструкций обделок, с соответствующим технико-экономическим обоснованием принятых решений, статический расчет обделки, составление проекта производства основных работ, разработка структуры проходческого механизированного щитового комплекса и составление циклограммы.
Проектные материалы представляются студентами к защите в следующем объеме: 2 листа чертежей формата А1 и пояснительная записка – 25–30 страниц. На первом листе вычерчиваются:
– продольный разрез массива по оси тоннеля с указанием черных и красных отметок, уклонов и плана тоннеля, пикетажа, геологических условий;
– два варианта конструкции обделки тоннеля в масштабе 1:50 с вентиляционными и водоотводными устройствами, соответствующие участку тоннеля с наиболее неблагоприятными инженерно-геологическими условиями;
– конструкция тюбинга или блока выбранного варианта обделки, арматурный чертеж и спецификация требуемой арматуры;
– таблица объемов основных работ на одно кольцо каждого варианта обделки.
На втором листе вычерчивается технологическая карта, в состав которой входят:
– технологическая схема производства работ с характерными поперечными сечениями, отражающими этапность работ (разрезы щита, укладчика и другого оборудования проходческого комплекса);
– циклограмма на проходку тоннеля и возведение обделки;
– таблица основного оборудования и механизмов.
Пояснительная записка должна составляться в следующем порядке:
1. Исходные данные к проекту.
2. Проектирование тоннеля.
2.1. Инженерно-геологическое описание продольного разреза по трассе тоннеля. Проектирование трассы тоннеля в плане и профиле.
2.2. Конструирование тоннельных обделок, технико-экономическое сопоставление предложенных вариантов.
2.3. Выбор расчетного кольца по длине тоннеля. Определение расчетных нагрузок. Составление расчетной схемы. Подготовка исходных данных и расчет конструкции обделки на ЭВМ.
2.4. Проверка прочности сечений обделки, подбор арматуры.
3. Производство работ по сооружению тоннеля.
3.1. Описание общей организации работ по сооружению перегонного тоннеля щитовым способом.
3.2. Выбор принципиальной схемы щитового комплекса для сооружения тоннеля. Определение геометрических размеров щита и сопротивлений, преодолеваемых щитом при передвижке.
3.3. Организация и комплексная механизация работ по сооружению тоннеля. Циклограмма на проходку участка тоннеля и возведение обделки.
3.4. Основные мероприятия по охране труда и технике безопасности.
2. Продольный профиль и план тоннелей
Работу над проектом рекомендуется начинать с вычерчивания на миллиметровке в стандартном масштабе профиля грунтового массива, прилагаемого к заданию, с указанием отметки уровня головки рельса и начальных точек трассы (рис. 2.1). Затем, в соответствии с горизонтальным масштабом, следует обозначить пикетаж, приняв за начало отсчета указанный на профиле километр. На следующем этапе необходимо вычертить продольный профиль трассы таким образом, чтобы обеспечить минимальную длину тоннеля.
Рис. 2.1. Продольный разрез по оси перегонного тоннеля метрополитена
Продольный профиль и план трассы перегонных тоннелей метрополитена проектируется в соответствии требованиями норм [8, 9] и рекомендаций, изложенных в [1, с. 283–285; 3, с. 19–21].
При проектировании продольного профиля трассы перегонного тоннеля глубокого заложения, с учетом наиболее оптимальных условий эксплуатации, стараются располагать станции на возвышениях профиля. Все пути подземных линий метрополитена должны иметь продольный уклон не менее 3 ‰, максимальный продольный уклон – не более 40 ‰. Длина элемента профиля принимается не менее расчетной длины поезда (при восьмивагонном составе не менее 160 м).
Для тоннелей глубокого заложения необходимо оставлять над сводом обделки минимальную толщину слоя устойчивых грунтов, позволяющую осуществлять проходку без применения специальных способов работ.
Продольный разрез по оси перегонного тоннеля метрополитена приведен на рис. 2.1.
Проектирование тоннельных обделок
Кругового очертания