Набрызг-бетоном и анкерами при строительстве транспортных тоннелей и метрополитенов (стр. 29 из 29)

; (9)

, (10)

где g_i - удельный вес грунта i-го напластования; H_i - толщина i-го напластования; п - число напластований; j - угол внутреннего трения грунта в окрестности выработки.

Расчетные нагрузки следует определять путем умножения величины нормативной нагрузки на коэффициент надежности, принимаемый по табл. 2.

Таблица 2

Нагрузка от горного давления	Возможные вывалы в грунтах		Образование свода нарушения	Полный столб налегающих грунтов
	размокаемых, выветриваемых	неразмокаемых, не выветриваемых
Вертикальная	1,3	1,0	1,3	1,0
Горизонтальная	1,3	1,0	1,5	1,1

Статический расчет арок ведут на заданные нагрузки с учетом отпора грунта.

Коэффициент упругого отпора грунта К при расчете арок допускается принимать постоянным по всему контуру выработки, за исключением пят арок. Величину отпора грунта определяют по данным испытаний (штамповых или прессиометрических) или принимают по аналогии. При этом следует учитывать качество забутовки между аркой и поверхностью выработки с помощью соотношения

K=eK_o, (11)

где K_о - известный коэффициент отпора, полученный для данных условий применительно к монолитной обделке; e - коэффициент, учитывающий толщину забутовки r_к, определяемый по графику (рисунок).

Коэффициент упругого отпора грунта под пятами арок K_п определяют по формуле

, (12)

где ha - полная длина арки; Bп - ширина подошвы пяты арки.

При известном модуле деформации массива горных пород Ео и коэффициенте Пуассона n коэффициент отпора определяют по формуле

, (13)

где

- приведенный радиус выработки; S_o - площадь поперечного сечения выработки.

Зависимость коэффициента e от толщины забутовки r_к

Статический расчет арки крепления следует производить для каждого возможного в данных условиях варианта загружения (см. табл. 1) на единичную вертикальную нагрузку q_o=1 и соответствующую ей горизонтальную нагрузку P_o.

В качестве расчетной схемы следует принимать схему с шарнирами в пятах. Наличие других шарниров определяется конструкцией арки. По результатам статического расчета должны быть определены величины нормальных сил N_i и изгибающих моментов M_i от единичной нагрузки в каждом i-м сечении арки.

Расчетным состоянием конструкции арки следует считать такое, при котором одно из ее сечений переходит в предельное состояние.

Предельное состояние сечения стальной арки надлежит определять согласно требованиям главы СНиП по проектированию стальных конструкций.

Несущую способность i-го сечения следует определять решением относительно величины q_i из следующего уравнения:

, (14)

где F_i - площадь i-гo поперечного сечения арки;

- пластический момент сопротивления i-го сечения арки для двутавра

=1,12W_i, где W_i, - упругий момент сопротивления; R_а - предел прочности материала арки.

Максимальная вертикальная нагрузка, которую способна нести арка q_mах определяется соотношением max q = min q_i (i = 1, 2, 3, ..., n).

Шаг арок а определяют из соотношения

, (15)

где q_p - расчетная нагрузка для данных условий нагружения.

Пример. Определить шаг арок из двутавра № 27 временной крепи с деревянной затяжкой в однопутном железнодорожном тоннеле пролетом B=6,6 м и высотой 8,6 м в грунтах крепостью f=2 коэффициентом отпора K=40 кг/см³.

В результате расчета по программе «RAK» (см. приложение 10) получаем: шаг арок a=0,71 м; наиболее напряженное сечение находится в шелыге свода арки.

Приложение 22
Справочное

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УСТРАНЕНИЮ ВОЗМОЖНЫХ ДЕФЕКТОВ В ОБДЕЛКЕ ИЗ НАБРЫЗГБЕТОНА

Объект наблюдения	Признаки появления дефекта	Необходимые мероприятия
		по усмотрению производителя работ	с привлечением проектирующих организаций
Лоб забоя или грунт вблизи лба забоя	Потеря устойчивости лба забоя	Сокращение величины заходки, крепление лба забоя набрызгбетоном	Уменьшение сечения выработки в проходке, разработка лба забоя с центральным ядром грунта, крепление лба забоя анкерами и т. п., химическое закрепление грунтов, опережающая забивная крепь, секционный трубчатый экран и т.д.
Появление вывалов	Ускорение операции разработки грунта и немедленное нанесение набрызгбетона	Установка противообвальных средств (забивная крепь, секционный трубчатый экран), установка стальной арочной крепи, химическое закрепление грунтов
Появление или усиление водопритока в забой	Использование добавок - ускорителей схватывания и твердения, для повышения сопротивляемости размыву	Водопонижение (бурение дренажных скважин, глубинное водопонижение, водопонижение через иглофильтры). Химическое закрепление грунтов
Смещение стен	Немедленные замыкания обратного свода, крепление обратного свода набрызгбетоном	Увеличение числа анкеров. Химическое закрепление грунтов
Пучение подошвы выработки	Ускорение набрызгбетонирования обратного свода	Анкерное крепление обратного свода, сокращение длины уступа
Набрызгбетон	Выпучивание или отслаивание набрызгбетона	Немедленное набрызгбетонирование после разработки грунта, применение арматурной сетки, увеличение толщины набрызгбетона	Установка анкеров или дополнительных анкеров
Появление трещин и разрушений сдвиговых	Применение арматурной сетки, применение дисперсно-армированного набрызгбетона	Установка дополнительных удлиненных анкеров, установка арок (при необходимости податливых), нарезка прорезей в набрызгбетоне
Анкеры	Прогибы опорных пластин, разрыв анкеров	Увеличение способности анкеров к деформациям - установка упругих прокладок между опорными пластинами	Установка дополнительных удлиненных анкеров, использование высокопрочных анкеров
Арочная крепь	Искривление арок	Роспуск болтов в соединениях сегментов для обеспечения податливости крепи	Установка дополнительных удлиненных анкеров, использование податливых арок и прорезей в набрызгбетоне
Просадки на поверхности и в массиве	Значительная просадка поверхности и деформация выработки, нарастание скорости развития деформации	Применение опережающего крепления грунта с удлиненным секционным трубчатым экраном, сокращение промежутка времени между разработкой грунта и креплением, сокращение величины заходки и немедленное поддержание свода выработки	Уменьшение дополнительных удлиненных анкеров, использование податливых арок и прорезей в набрызгбетоне
Деформация внутри массива	Возрастание деформации внутри массива, расширение границы зоны разрушения грунта	Сокращение периода между разработкой и креплением грунта, уменьшение срока установки анкеров, ускоренное замыкание обратного свода	Установка анкеров или дополнительных удлиненных анкеров, установка арок, уменьшение длины уступа, переход на проходку минимальным обратным сводом в калотте, нагнетание раствора за крепь или химическое закрепление грунтов
Деформация сечения выработки	Увеличение деформаций поперечного сечения выработки, рост скорости их развития	Сокращение периода времени между разработкой и креплением грунта, ускорение срока установки анкеров, повышение способности анкеров к деформациям - применение упругих прокладок между опорными пластинами анкеров	Установка дополнительных удлиненных анкеров, уменьшение длины уступа, переход на проходку минимальным уступом или с временным обратным сводом в калотте, нарезка прорезей в случае образования трещин в набрызгбетоне