3.2. Требования к материалам обделок пс

Материалы для обделок, их гидроизоляции, для внутренних конструкций, отделочные материалы должны соответствовать требованиям прочности, долговечности, пожарной безопасности, устойчивости к воздействию агрессивных факторов и микроорганизмов, не выделять токсичных соединений при строительстве и эксплуатации ПС. Гидроизоляция должна выдерживать без разрыва допускаемые проектом деформации обделок.

Изложенным требованиям в наибольшей мере соответствуют бетон и железобетон, применяемые в монолитных, сборных или сборно-монолитных сооружениях. Преимущественно используют тяжелые типы бетонов по ГОСТ 26633. Класс бетона для соответствующих конструкций рекомендуется [11, 19] принимать согласно табл.3.1. Проектные марки бетона и конструкций по морозостойкости в зонах знакопеременных температур должны соответствовать СНиП 52-01-2003 (Бетонные и железобетонные конструкции) для первого класса сооружений.

Таблица 3.1

Классы бетона по прочности для подземных сооружений

№ п/п	Конструкции и их элементы	Класс бетона
1	Высокоточные железобетонные блоки обделок из водонепроницаемого бетона для закрытого способа работ	В40
2	Обычные железобетонные элементы обделок для закрытого способа работ	В30
3	Сборные железобетонные элементы обделок для открытого способа работ (включая цельносекционные), несущих конструкций, «стен в грунте», внутренних конструкций, опускных секций подводных тоннелей.	В25
4	Монолитные бетонные и железобетонные обделки метро	В20
5	Монолитные железобетонные внутренние конструкции, «стены в грунте» для крепления котлованов, бетонные подготовки под гидроизоляцию, порталы, оголовки, путевой бетонный слой	В15
6	Жесткое основание пути и полов, водоотводящие и кабельные лотки	В7,5

Сталь соответствующих марок допустимо применять [16] для устройства прогонов станций метро, колонн, перемычек над проходами, сопряжений обделок разных диаметров, гидроизоляции сложных конструкций (например, в подводных тоннелях) и т.п. Для армирования бетонных конструкций и анкерования горных пород вокруг выработок широко используют стальную арматуру классов А-II, A-III, A-IV периодического профиля и A-I гладкого профиля [12], стальные канаты (при глубоком анкеровании) и даже «струнную арматуру» для предварительно напряженных конструкций.

Для изготовления элементов водонепроницаемых тюбинговых обделок обычно используют серый чугун (ГОСТ 1412) или высокопрочный чугун (ГОСТ 7293), нормативные и расчетные сопротивления которых представлены в СНиП II-23 [15]. Серый чугун СЧ-20, часто применяемый для изготовления тюбингов, хорошо противостоит коррозии и имеет прочность на сжатие 200 МПа, однако он хрупок и имеет невысокую прочность на растяжение (65 МПа). Высокопрочный чугун ВЧ 50-2, ВЧ 60-2, ВЧ 70-3 обладает высокой прочностью не только при сжатии, но и при растяжении (в 2,5-3 раза больше, чем серый чугун).

Наряду с широко распространенными материалами в отдельных случаях применяют и менее распространенные: полимербетон, набрызгбетон, сталефибробетон и т.п.

Полимербетон, отличающийся от обычных цементных бетонов использованием в качестве вяжущего синтетической смолы холодного твердения, обладает более высокой стойкостью к воздействию агрессивных газов и вод, хорошей удобоукладываемостью, высокой прочностью и меньшей хрупкостью, более короткими сроками твердения и набора прочности. Его применение может быть целесообразным в конструкциях подземных сооружений, работающих в агрессивных средах (например, в канализационных коллекторах). Следует, однако, учитывать, что синтетические смолы дороже цементных вяжущих, в определенной мере токсичны и требуют специально обученных рабочих и ИТР.

Набрызгбетон, отличающийся безопалубочным способом нанесения на закрепляемую поверхность при помощи сжатого воздуха мелкозернистой бетонной смеси с быстродействующим ускорителем твердения, может быть использован в качестве самостоятельного средства возведения упрочняюще-выравнивающей крепи (обделки) или элемента комбинированной обделки в сочетании с анкерной крепью или другими видами крепи.

Технологичность приготовления бетонной смеси и возведения крепи, повышенная плотность и прочность набрызгбетона, упрочняющее воздействие на приконтурную трещиноватую зону массива обеспечивают надлежащую устойчивость выработок при небольших расходе материалов и трудозатратах в породах скального и полускального типов. Набрызгбетон пригоден также для повышения водонепроницаемости обделок, в частности, в канализационных коллекторах.

Для получения высокого качества набрызгбетонного покрытия целесообразно использовать схему сухого набрызгбетонирования с затворением сухой смеси водой и ускорителем схватывания в смесительной камере в 5-7 м от сопла.

Сталефибробетон представляет собой мелкозернистый бетон, хаотично армированный мелкими стальными отрезками (фибрами) диаметром 0,1-0,9 мм и длиной 20-50 мм с расходом до 30 кг на 1 м³ смеси. Дисперсное армирование повышает трещиностойкость, прочность бетона на сжатие (15-20 %), изгиб (до 250 %), динамические нагрузки, истираемость. Такой материал может быть успешно использован для возведения монолитно-прессованной обделки тоннелей при щитовой проходке в сложных горно-геологических условиях, изготовления сборных элементов обделки, заделки различного рода швов, зазоров между конструктивными элементами, возведения монолитной железобетонной обделки и рубашки и даже нанесения фибро-набрызг­бетонного слоя. Основные способы и средства приготовления, транспортировки и укладки бетона сохраняются, при этом результаты получаются более высокие.