ОБДЕЛКИ И ПОПЕРЕЧНЫЕ СЕЧЕНИЯ ВРЕМЕННО ВОССТАНАВЛИВАЕМЫХ ТОННЕЛЕЙ

В соответствии с характером и объемом разрушения тоннеля, а так­же видом его восстановления применяют краткосрочные, временные и капитальные несущие конструкции (обделки). Назначение таких обделок заключается в поддержании тоннельной выработки на раз­рушенном участке. Тип обделок в пределах разрушения тоннеля уста­навливают с учетом предусмотренного проектом срока их службы и особенностей эксплуатации восстановленного тоннеля.

При краткосрочном восстановлении тоннеля срок службы обделок обычно не превышает полугода, т. е. периода возведения временной или капитальной обделки.

При временном восстановлении тоннелей их обделки назначают на срок службы до 3—5 лет, а в некоторых случаях такие конструкции могут служить в течение более длительного времени.

Обделки, назначаемые при капитальном восстановлении, должны удовлетворять всем требованиям, предъявляемым к обделкам при со­оружении новых тоннелей.

Обделки тоннеля должны быть увязаны с размерами тоннельных выработок, определяемыми условиями восстановления тоннелей на различных этапах работ, а также с габаритом приближения строений.

При капитальном восстановлении размеры и внутреннее очертание поперечного сечения в пределах разрушенного участка желательно иметь такими же, как и на остальных участках неповрежденного тон­неля.

При временном восстановлении тоннеля по профилю полной выра­ботки необходимо предусматривать по сравнению с внешним очертани­ем существующих обделок некоторый запас на осадку и деформации временных конструкций (по высоте 10 — 30 см и по ширине 5 — 15 см).

При временном и краткосрочном восстановлении тоннелей с креп­лением завала по профилю ограниченной тоннельной выработки при­меняют габариты приближения строений как существующие на осталь­ных участках тоннеля, так и специальные габариты, учитывающие но­вые условия эксплуатации и устанавливаемые применительно к кон­кретным требованиям и задачам.

При краткосрочном восстановлении тоннеля в целях сокращения объема работ при назначении размеров несущих конструкций иногда допускают предельную негабаритность, позволяющую осуществлять лишь пропуск подвижного состава.

Временные обделки, удовлетворяющие основным предъявляемым к ним требованиям, должны быть:

рассчитаны на восприятие максимальных нагрузок как в период их возведения, так и при эксплуатации тоннеля;

устойчивыми как в продольном, так и поперечном направлении й обладать неподвижностью пят конструкции;

простыми в изготовлении как в заводских, так и полевых условиях, удобными при монтаже и транспортабельными. В случае установки их в стесненных условиях масса элементов не должна превышать 100 кг, а длина — 2,5—2,8 м;

достаточно универсальными, рассчитанными на использование в разнообразных условиях (т. е. дающими возможность образования из стандартных элементов конструкций обделок различного очертания с различной несущей способностью), пригодных для возведения в раз­личных условиях различными способами;

обеспечивающими возможность защиты от возгорания и предотвра­щающими неорганизованное проникновение воды в тоннель. Кроме того, конструкция временных обделок должна позволять в случае необходимости их частичную замену или усиление в процессе эксплу­атации.

Материалом обделок краткосрочно или временно восстанавлива­емых участков тоннелей служат дереЕо, металл и значительно реже железобетон.

Обделки, выполненные из дерева, нередко можно изготовлять не­посредственно в районе работ. Лесоматериалы удобны для транспор­тировки и обработки, а также позволяют создавать компактные конст­рукции. К числу существенных недостатков деревянных несущих кон­струкций, ограничивающих возможность их применения, относится относительно малая их несущая способность, короткий срок службы (3—5 лет) и отсутствие огнестойкости. Долговечность дерева может быть повышена его антисептированием.

Наибольшими достоинствами обладают металлические и смешан­ные дерево-металлические временные конструкции. Эти конструкции имеют большую несущую способность, малы по габаритам, удобны при монтаже и более огнестойки. Во всех случаях необходимо проводить мероприятия по згщите деревянных элементов конструкции от огня (покрывать их торкретом, штукатуркой или обетонировать их, а так­же обшивать их железными или асбоцементными листами).

При капитальном восстановлении тоннелей применяют монолитные бетонные обделки, а также сборные обделки из бетона, железобетона и чугунных тюбингов.

Конструкции временных обделок на разру­шенных участках тоннеля в пределах завала могут быть следующими:

конструкции в виде штолен большого сечения;

обделки для крепления однопутных выработок по ограниченному профилю;

обделки для крепления однопутных выработок по полному про­филю;

обделки универсального типа.

Основная несущая конструкция штольнеобраз- ных выработок представляет собой дерево-металлические или металлические рамы.

Для крепления малой однопутной выработки в виде штольни боль­шого сечения наиболее удобна дерево-металлическая рамная обделка (рис. 104) с деревянными стойками и металлическими верхняками из двутавров, рельсов или парных швеллеров. Затяжку кровли выпол­няют забивной крепью, а боковую — закладными досками. Стойки рам могут опираться на лежни, на породу или на сохранившийся об­ратный свод. Расстояние между рамами в зависимости от действующих на них нагрузок принимают от 0,6 до 1,2 м.

Однако трапецеидальная форма несущей конструкции даже для тон­нельных выработок малого профиля не может считаться в статическом отношении удачной. Гораздо рациональнее применять металлические несущие конструкции арочного типа, способные лучше сопротивлять-

Рис. 104. Штольнеобразная дерево-металлическая рамная обделка

 

ся разностороннему давлению. Такие конструкции при некоторых бла­гоприятных условиях и при надлежащем их заклинивании могут воспринять в некоторой степени упругий отпор окружающей среды, однако всегда следует учитывать большую податливость пород в за­валах.

Наиболее приемлемы двухшарнирные арочные металлические конструкции с расположением шарниров в опорных частях обделок и реже трехшарнирные; многошарнирные арки для этих условий ре­комендовать нельзя.

. В качестве обделок, применяемых при креплении однопутных тон­нельных выработок по неполному или малому профилю в завалах, проходимых сложным забоем на временных рабочих крепях, широкое применение получили рельсовые кружальные арки (рис. 105).

Рельсовые кружальные арки могут быть еде ланы из коротышей или целых полуарок. Стыки рельсов могут быть ж есткими или шарнирны­ми, перекрываемые парными накладками. Жесткие стыки делают рав­нопрочными с применением накладок, скрепляемых с арками четырь-

Рис. 105. Сечения металлических арок: а — однорельсовой; б — двухрельсовой парной; в — тре)ц>ельсовой; г — двухрельсовой свар­ной; д — двухрельсовой парной сварной

мя болтами и иногда сваркой. Нередко в стыках используют бесфартучные путевые накладки.

Однорельсовые а р- к и применяют при креплении галерей и подходных вырабо­ток. Двухрельсовые парные итрехрельсо- в ы е арки применяют для крепления однопутных выра­боток по ограниченному про­филю.

Временная обделка может быть выполнена из парных двух- рельсовых трехшарнирных арок (рис. 106), стягиваемых друг с другом болтами диаметром 19 мм, поставленными через 1 м по дли­не арки. Арки образованы из старогодных рельсов и расстоя­ние между ними принимают от 0,25 до 1,20 м. Расстояние меж­ду парными рельсами, равное 150 мм, сохраняется надетыми на болты вкладышами из труб или твердого дерева. Замковый шарнир образован парными для каждой ветви двухдырными на­кладками из полосового железа толщиной 10 мм, стянутыми болтами диаметром 25 мм.

Арки опираются на прогоны из двух брусьев, укрепленных на коротышах посредством прива­ренных к каждому концу рельса плоских подкладок толщиной 16 мм.

Рис. 106. Временная обделка из двух- рельсовых трехшарнирных арок: /—деревянные брусья; 2 — заершенный болт; 3 — арка

Рис. 107. Несущая конструкция обделки арочного типа для однопутных тоннелей, выполненная по ограниченному профилю с применением временных рабочих кре­пей: 1 — кружала (арки) из рельсов; 2 — наруж­ная крепь; 3 — расклинка; 4 — опалубка; 5 — забутовка; 6 — опорная часть

Простота изготовления таких обделок и небольшие размеры поперечного сечения являются их достоинством. Однако малая жесткость обделки и весьма ограниченная несущая способ­ность не позволяют использо­вать ее для условий глухих зава­лов. Такая конструкция более уместна для усиления повреж­денной обделки и в качестве крепления защитных галерей.

Конструкция трехрельсовой арки обладает большей несущей способностью и лучше сопротивляется местным воздействиям (рис. 107). Кружала такой конструкции состоят из трех рельсов, по­ставленных через 0,6 м один от другого, и в статическом отношении представляют двухшарнирную арку. Головки рельсов двух крайних арок обращены во внутреннюю сторону тоннеля, а средней арки — в наружную сторону. В такой трехрельсовой конструкции обделки три отдельные арки сварены одна с другой прерывистым швом. Для продольных связей служит дощатая затяжка кровли. Арки опираются на деревянные прокладки из брусьев.

Кружальные рельсовые арки применяют не только в качестве вре­менных обделок при проходке завалов в тоннелях, но и как временные несущие конструкции для участков с разрушенными стенами или для сильно поврежденных участков, обделка на которых сильно деформи­рована и требует удаления (рис. 108).

Для придания большей жесткости кружальным аркам их в этом случае выполняют в виде двухъярусных кружальных арок. Такую конструкцию кружальных арок (рис. 109) применяют обычно в качест­ве временной обделки полной тоннельной выработки, позволяющей вести разработку завала по наружному контуру разрушенной обделки.

Кружальные арки изготовляют из обрезков старогодных рельсов в виде шести отдельных типовых элементов. Такая конструкция до­пускает использование коротких рубок рельсов и облегчает монтаж арок в стесненных условиях. Кроме того, в случае неполного обруше­ния обделки из этих типовых элементов может быть выполнена времен­ная обделка путем применения вставных элементов. Каждый элемент

такой обделки состоит из двух обрезков рельсов, изогн утых по требуемому очертанию, и сварен­ных подошвами прерывистыми швами.

До включения стыков кон­струкции в работу необходимо накладки в стыках приварить к рельсам. Стыки рельсов от­дельных смежных элементов де­лают вразбежку парными на­кладками на болтах. Для более равномерного распределения опорных реакций на породу или сохранившуюся кладку обделки необходимо кружала устанавли­вать на деревянные подкладки.

Рис. 108. Поддерживающие металличе­ские кружала из рельсов на участке де­формированной обделки:

1—забутовка камнем и обрезками дуба; 2 — срезанная часть каменной кладки; 3 — опор­ная подушка; 4 — распорный брус

Кружала включают в работу путем плотной загонки деревян­ных клиньев между ними и всеми прогонами, поддерживаю­щими затяжку. Эти клинья пе­риодически подбивают или заме-

Рис. 109. Общий вид конструкции рельсовых сварных кружал

 

 

Рис. 110. Металлические кружала из полигональных рам: а — для закрепления полной тоннельной выработки; б— для малой тон­нельной выработки; 1 — бетонная подушка; 2 — оставшаяся часть обделки; 3 — швеллер; 4 — двутавр

няют новыми. При возведении постоянной обделки рельсовые кружала остаются в кладке.

Во всех типах арочной крепи с применением рельсовых или других кружал весьма важную роль играет сплошная затяжка с тщательным заполнением пустот за ней. Применение трехшарнирных кружал облегчает их статическую работу, делает крепь малочувствительной к обычно неизбежным осадкам опор.

Применение кружал криволинейного очертания позволяет избе­жать излишних переборов породы и создает благоприятные условия для их статической работы, но изготовление их довольно сложно. Зна­чительно проще изготовляются металлические кружала из рам поли­гонального очертания (рис. 110). В этом типе рам конструкция стыка принята под углом, допускающим возводить временные обделки раз­личных размеров и различного очертания, т. е. обделки универсаль­ного типа. Представленная конструкция рам пригодна как для закреп­ления полной тоннельной выработки при сохранившейся одной стенке тоннеля, так и для ограниченного профиля тоннельной выработки.

Для временного крепления восстанавливаемых тоннелей могут быть использованы также металлические кружала, применяемые при

Рис. 111. Примеры раскрытия тон­неля в выемку:

а — полное раскрытие в выемку входного разрушенного участка; б — частичное рас­крытие в выемку входного разрушенного участка; в —раскрытие в выемку средне­го разрушенного участка

капитальном ремонте и рекон­струкции тоннелей.