Ключевые технологии и приемы использования щитовых проходческих комплексов при сооружении туннелей

В Европе и США используется пружинная модель основания по всему периметру. В Японии в основном используется пружинную модель частичного основания, при этом большинство пружин в тангенциальном направлении не рассматриваются, а в качестве эффективных пружин используются только пружины радиусного направления.

В зависимости от метода строительства целесообразно определить стоит ли учитывать сопротивление основания, возникающее в результате деформации собственного веса тюбинга. Если тампонажный материал за стеной имеет лучшую первоначальную прочность или истинная округлость листа трубы после того, как он выступает из хвостовой части щита, остается лучшей (в конструкции щита используется истинное круглое устройство или лучше управление тягой движительного гидроцилиндра), можно учитывать сопротивление основания, создаваемое деформацией собственного веса листа трубы. Особенно когда наружный диаметр туннеля велик, напряжение в поперечном сечении, вызванное собственным весом, намного больше по сравнению с напряжением в поперечном сечении, создаваемым давлением почвы и воды (при D>=12 м оно составляет от 60% до 80%).

4) Вес тюбингового кольца

Нагрузка собственного веса тюбинга представляет собой вертикальную нагрузку, распределенную вдоль оси футеровки, и обычно рассчитывается по следующей формуле:

(4-6),

где: g – нагрузка собственного веса тюбига (кПа);

W – сила тяжести на единицу длины облицовки (кН·м);

Rc – радиус футеровочного кольца (м).

5)Внутренняя нагрузка

Внутренняя нагрузка включает нагрузку, действующую в процессе строительства, и нагрузку, действующую после завершения строительства туннеля. В качестве внутренней нагрузки, действующей в процессе строительства, используются различные строительные машины и оборудование, такие как задний опорный прицеп и шлаковоз с защитной конструкцией. Когда эти нагрузки действуют на кольцо тюбинга, в котором материал для затирки за стеной еще не затвердел, необходимо проверить устойчивость кольца из тюбинга. Однако после того, как материал для затирки за стеной полностью затвердеет можно считать, что эти нагрузки поддерживаются окружающим основаниемоснованием, поэтому на практике эти внутренние нагрузки не изучаются, но берется метод не размещения этих устройств на кольце тюбинга, где тампонажный материал еще не затвердел за стенкой.

Кроме того, внутренние нагрузки, действующие при завершении строительства туннеля, варьируются в зависимости от цели использования туннеля, например, реакции железнодорожного транспорта, дорожного полотна, подвесных сооружений внутри туннеля и внутреннего давления воды. Из них нагрузки, действующие на дно туннеля, как в случае с железнодорожным транспортом, можно считать непосредственно передающимися на основание вокруг туннеля, как и внутренние нагрузки во время строительства; другие внутренние нагрузки, однако, оказывают влияние на обделку, поэтому нагрузки должны быть установлены и надлежащим образом изучены в соответствии с реальной ситуацией.

6) Строительная нагрузка

Строительная нагрузка на щит – это общий термин для обозначения временных нагрузок, действующих на обделку туннеля с момента сборки тюбингов до затвердевания материала после цементации в строительной пустоте в конце щита. Нагрузки на конструкцию щита включают тягу силовых цилиндров, давление при цементации задней стенки, рабочую нагрузку машины для сборки труб и другие строительные нагрузки. Строительные нагрузки зависят от вмещающих пород и условий строительства, поэтому важно минимизировать воздействие строительных нагрузок на трубный лист и обоснованно отразить строительные нагрузки в проекте. Кроме того, уровень технологии строительства является важным фактором при проектировании обделки туннеля.

(1) Тяга для гребного гидроцилиндра

Сила реакции тяги для гребного гидроцилиндра щитовой проходки, действующая на обделку туннеля при щитовой проходке, оказывает наибольшее воздействие на обделку из всех строительных нагрузок. Эксцентриситет упорного цилиндра следует определять в соответствии с нетрадиционными условиями проходки щита (плоская кривая, вертикальная кривая, серпантин и т. д.) с соответствующим запасом. Однако для щитов малого и среднего диаметра с наружным диаметром около 2 – 3 м существует много случаев, когда эксцентриситет фактически составляет 30 – 40 мм.