2. Производство работ при строительстве тоннеля

2.1. Выбор и обоснование способа сооружения тоннеля

Сооружение тоннеля состоит из двух основных процессов: проходки, то есть раскрытие выработки, с установкой в случае необходимости временной крепи, и возведение обделки.

При выборе способа следует стремиться к раскрытию выработки на все сечение или на элементы возможно большего сечения, разрабатываемые и закрепляемые поочередно. Это улучшает условия применения крупногабаритной проходческой техники, обеспечивающей проходку тоннельных выработок с высокими скоростями.

Исходя из инженерно-геологических условий, длины тоннеля, размеров поперечного сечения, конструкции обделки принимаем способ полного раскрытия сечения.

2.2. Способ сплошного забоя

При проходке тоннелей высотой менее 10 м в скальных грунтах с коэффициентом крепости не менее 4 применяют способ полного раскрытия сечения, для обоих грунтов в данном курсовом проекте такой способ проходки подходит. Сущность этого способа состоит в том, что грунт разрабатывают сразу на все проектное сечение. В выработках устанавливают временную крепь (анкерную, арочную или набрызгбетонную). Обделку возводят на некотором удалении от забоя (100…150 м и более).

2.3 Разработка грунта

Разработка грунта ведется буровзрывным способом, как наиболее эффективным в скальных грунтах (f=4,5) по экономии и скорости проходки.

В пояснительной записке к проекту приводят описание основных технологических процессов сооружения тоннеля, отражающее этапность выполнения работ, с необходимыми обосновывающими расчетами и обобщающими таблицами. При проходке способом сплошного забоя, грунт можно использовать как добавку в бетон, если грунт подходит по параметрам к классу бетона (В 25), что существенно снизит объем вывозимого из сооружения грунта.

2.4 Временная крепь

2.4.1 Установка временной крепи

В курсовом проекте было принято решение использовать анкерную крепь. Так как обводнённость отсутствует и крепость грунта (f=4,5) позволяет применять данный метод.

Так как в данном курсовом проекте технология сооружения тоннеля для скального грунта с коэффициентом крепости  = 4,5 , целесообразно применение анкерной крепи. Применяется железобетонный анкер с подхватами. Анкеры образуют забиванием стального стержня арматуры периодического профиля в шпур диаметром 42-46 мм, предварительно заполненный с помощью пневмонагнетателя цементно-песчаным раствором. Состав раствора: марка цемента М - 400; заполнитель -песок 1:1 ; водо- цементное отношение 0,45.

На конце стержня (70 мм) устраивается резьба, далее на анкере закрепляют металлическую сетку, в дальнейшем покрываемую несколькими сантиметрами набрызгбетона.

Установка анкерной крепи производится при помощи навесного оборудования прилаженного к проходческому комбайну Sandvik MT 520.

2. Расчет анкеров

Расчетную длину анкера l_p определяем по высоте свода возможного обрушения.

Длина рабочей части анкера l_a может быть определена по формуле:

l_a =,

где L – пролет выработки L=6,618 м; f – коэффициент крепости, f=4,5; k_тр – коэффициент, зависящий от трещиноватости пород k_тр=1,15;

l_a =м.

Размеры замковой и концевой частей анкера l_з и l_k назначаем по конструктивным соображениям. Для железобетонных анкеров замковой считается часть анкера, выходящая за пределы зоны возможного обрушения. Принимаем l_з =0.4 м, а l_k =0.05 м.

Полная длина анкера

l₀ = l_a + l_k + l_з,

l₀ = 1.27 + 0.05 + 0.4 = 1,72 м

Предварительно принимаем диаметр стержня d=14 мм (сталь Ст.3), тогда расчетная длина анкера будет равна:

l_р = l_a – l_з ,

l_р = 1,72– 0,4 = 1,32 м.

Т.к. l_рh₁, то принимаем l_р=0,5 м. Отсюда l_a=0,9 м.

Расчетную несущую способность замка через 6 ч после установки анкера, т, определяем по формуле:

N =,

где τ_сц – сцепление стержня периодического профиля с раствором, принимаемое τ_сц=35 кг/см.

N = кг

Предельное расстояние между анкерами по несущей способности замка:

a = ;

где γ – объемный вес горных пород γ=2.8 т/м³;

a = м.

По условию a ≤ l_р принимаем a=0,5 м.

Расчетная нагрузка на анкер при принятом расстояниимежду анкерами в ряду и между рядами составит:

;

кг.

Диаметр стержня:

,

где R_ст – условное сопротивление стали Ст.3, кг/м;

см.

Принятый ранее d = 14 мм не достаточен, принимаем d = 16 мм.