RU2114377C1

RU2114377C1 - Combination lining of special underground structure

Info

Publication number: RU2114377C1
Authority: RU
Inventors: В.В. Багреев; Е.Н. Григорьев; Г.В. Звягина; Е.М. Князев; В.И. Кузин; А.Г. Манюков; А.Н. Нелипа; А.В. Смердов; Б.И. Соловьев; В.С. Соловьев; В.В. Стеблов
Original assignee: Бюро комплексного проектирования - Открытое акционерное общество "Трансинжстрой"
Priority date: 1990-05-21
Filing date: 1990-05-21
Publication date: 1998-06-27

Abstract

FIELD: construction of underground structures in rocks providing for protection against seismic- blast waves and considerable hydrostatic pressure. SUBSTANCE: combination lining includes exterior contour, interior contour made of metal blocks in the form of a plate bent in radius with annular stiffening ribs projecting from its ends, anchoring members and end plates with holes for interconnection of metal blocks fastened to the stiffening ribs, and concrete. The exterior contour is made of metal tubings with extreme and middle annular stiffening ribs, and anchoring members of metal blocks are made in the form of reinforcing rods brought in the cells between tubing rings and furnished with metal anchor plates at the ends. Tubings are connected to metal blocks by conjugation assemblies, each of them has a U-shaped metal table in the form of a plate with ribs attached to the middle stiffening rib of the tubing, and a metal liner connected to the plates of adjacent metal blocks and linked with the table by means of stiffening rib. EFFECT: enhanced reliability of hydraulic seal. 2 dwg

Description

Изобретение относится к строительству вертикальных и горизонтальных подземных сооружений в условиях значительного гидростатического давления и может быть использовано как при возведении новых сооружений, так и при реконструкции существующих. The invention relates to the construction of vertical and horizontal underground structures under significant hydrostatic pressure and can be used both in the construction of new structures and in the reconstruction of existing ones.

Известны конструкции подземных сооружений в виде сборной обделки из чугунных тюбингов для тоннелей метрополитена (см. Баклашов И.В., Картозия Б.А. Механика подземных сооружений и конструкции крепей. М.: Недра, 1964, с. 261, рис. 11, 13). Такие обделки применяются, как правило, при величине гидростатического давления до 0,5 МПа. Водопроницаемость обделки обеспечивают чеканкой швов и установкой асбобитумных шайб. There are well-known designs of underground structures in the form of a prefabricated lining of cast-iron tubing for subway tunnels (see Baklashov I.V., Kartoziya B.A. Mechanics of underground structures and roof supports. M .: Nedra, 1964, p. 261, Fig. 11, thirteen). Such lining is used, as a rule, with a hydrostatic pressure of up to 0.5 MPa. The water permeability of the lining is provided by the stamping of seams and the installation of asbestos washers.

Кроме того, известна конструкция в виде чугунно-бетонной крепи (см. Булычев Н.С., Абрамсон Х.И. Крепь вертикальных стволов шахт. М. Недра, 1978, с. 206-207, рис. 111а, 112), представляющая собой комбинацию из монолитного бетона и чугунных тюбингов шахтного или тоннельного типа. Чаще всего такая крепь применяется при строительстве вертикальных шахтных стволов. Недостатком таких конструкций является также недостаточная гидрозащищенность, т.е. они применяются также при гидростатическом давлении до 0,5 МПа. Кроме того, к недостатку рассмотренных обделок необходимо отнести и недостаточную несущую способность. In addition, there is a known construction in the form of a cast-iron concrete lining (see Bulychev N.S., Abramson Kh.I. Lining of vertical shafts of mines. M. Nedra, 1978, pp. 206-207, Fig. 111a, 112), representing a combination of cast concrete and cast-iron tubing shaft or tunnel type. Most often, such a lining is used in the construction of vertical shaft shafts. The disadvantage of such designs is also the lack of water resistance, i.e. they are also used with hydrostatic pressure up to 0.5 MPa. In addition, the lack of lining considered must also include insufficient bearing capacity.

Наиболее близким техническим решением из известных является комбинированная обделка, состоящая из первичного кольца металлических тюбингов и вторичного железобетонного кольца, армированного гибкой арматурой (см. Волков В. П. и др. Тонели т. 1, Проектирование, М.: Трансжелдориздат, 1945, с. 97, рис. 76). The closest technical solution known is the combined lining, consisting of a primary ring of metal tubing and a secondary reinforced concrete ring reinforced with flexible reinforcement (see Volkov V.P. et al. Toneli vol. 1, Design, Moscow: Transzheldorizdat, 1945, p. . 97, Fig. 76).

Основным недостатком такой конструкции является невозможность обеспечить надежную гидроизоляцию подземных сооружений, возводимых в сложных гидрогеологических условиях, характеризующихся высоким (более 0,5 МПа) гидростатическим давлением, а также с незначительным гидростатическим давлением при отрицательных температурах, например, на вентиляционных стволах метрополитена, когда образование наледей в зимний период уменьшает их живое сечение. The main disadvantage of this design is the inability to provide reliable waterproofing of underground structures constructed in difficult hydrogeological conditions, characterized by high (more than 0.5 MPa) hydrostatic pressure, as well as with insignificant hydrostatic pressure at low temperatures, for example, on subway ventilation shafts, when frost in winter, reduces their live section.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков, повышение надежности гидроизоляции сооружений и несущей способности обделки. The aim of the invention is to eliminate these disadvantages, improving the reliability of waterproofing structures and the bearing capacity of the lining.

Указанная цель достигается тем, что внутренний контур (кольцо) обделки выполнен из металлоблоков, включающих изогнутый по радиусу лист, усиленный выступающими за его торцы кольцевыми ребрами жесткости, попарно объединенными по концам торцевыми пластинами с отверстиями для соединения металлоблоков между собой, и анкерующие элементы, прикрепленные к ребрам жесткости и заведенные в ячейки тюбингов, при этом на концах анкерующих элементов размещены металлические анкерные пластинки. This goal is achieved by the fact that the inner contour (ring) of the lining is made of metal blocks, including a sheet curved along the radius, reinforced by ring stiffeners protruding beyond its ends, pairwise joined at the ends by end plates with holes for connecting the metal blocks to each other, and anchoring elements attached to stiffeners and wound into tubing cells, while metal anchor plates are placed at the ends of the anchoring elements.

Тюбинги наружного контура обделки соединены с металлоблоком обделки узлами сопряжения, каждый из которых состоит из П-образного металлического столика в виде пластины с ребрами, прикрепленными к среднему ребру жесткости тюбинга и металлической подкладки, соединенной с листами смежных металлоблоков и связанной со столиком посредством ребра жесткости. The tubes of the outer lining contour are connected to the lining metal block by couplers, each of which consists of a U-shaped metal table in the form of a plate with ribs attached to the middle stiffening tube and a metal lining connected to sheets of adjacent metal blocks and connected to the table by means of a stiffener.

Существенные отличия заявленного решения от известных (см. например, конструкцию гидроизоляции сооружений со сборной обделкой из чугунных тюбингов Лиманов Ю.А. Метрополитен, Трансжелдориздат, М., 1960, с. 125, рис. 83) состоят в том, что в качестве гидроизоляции используется металлический лист, связанный анкерующими элементами с бетоном и с тюбингами наружного контура специальными устройствами в виде металлических столиков и подкладок с ребрами жесткости. Кроме того, отличие заключается в том, что металлический лист в сочетании с ребрами жесткости, анкерующими элементами и бетоном образуют внутренний контур, который по сравнению с обделками из тюбингов обладает более высокими несущими свойствами и большей надежностью при воздействии отрицательных температур. При этом существенно повышается надежность гидроизоляции сооружений, так как при температурном воздействии в сборных обделках, как правило, нарушается герметичность стыков. Это также является отличительным свойством предлагаемого решения. Significant differences of the claimed solution from the known ones (see, for example, the design of waterproofing structures with prefabricated lining of cast-iron tubing Limanov Yu.A. Metropolitan, Transzheldorizdat, M., 1960, p. 125, Fig. 83) consist in the fact that as a waterproofing a metal sheet is used, connected by anchoring elements to concrete and to the tubing of the external circuit with special devices in the form of metal tables and linings with stiffeners. In addition, the difference lies in the fact that the metal sheet in combination with stiffeners, anchoring elements and concrete form an internal contour, which, in comparison with lining of tubing, has higher load-bearing properties and greater reliability when exposed to negative temperatures. At the same time, the reliability of the waterproofing of structures is significantly increased, since when exposed to temperature in prefabricated lining, as a rule, the tightness of joints is violated. This is also a distinctive feature of the proposed solution.

На фиг. 1 изображен общий вид предлагаемой комбинированной обделки подземного сооружения; на фиг. 2 - конструкции металлоблока и узла сопряжения металлоблока с тюбинговым кольцом. In FIG. 1 shows a General view of the proposed combined lining of an underground structure; in FIG. 2 - the design of the metal block and the interface unit of the metal block with a tubing ring.

Комбинированная обделка подземного сооружения (фиг. 1) содержит наружный контур - первичное кольцо из металлических, преимущественно чугунных, тюбингов 1, металлоблоки 2 внутреннего контура - вторичного кольца, имеющие металлический лист, крайние и среднее кольцевые ребра жесткости, и бетон 3, размещаемый в пространстве между тюбингами и листом 4 металлоблока. Металлоблоки 2 состоят из изогнутого по радиусу листа 4, кольцевых ребер жесткости 5, выступающих за торцы листа 4 и объединенных по торцам попарно вертикальными пластинами 6 с отверстиями под болты. Кроме того, к ребрам жесткости 5 прикреплены анкерующие элементы 7 в виде арматурных стержней, заведенных в ячейки тюбингов и имеющих на своих концах металлические торцевые пластинки 8. The combined lining of an underground structure (Fig. 1) contains an outer contour — a primary ring of metal, mainly cast-iron, tubing 1, metal blocks 2 of the inner contour — a secondary ring having a metal sheet, extreme and middle annular stiffeners, and concrete 3 placed in space between the tubing and sheet 4 of the metal block. Metal blocks 2 consist of a radius-curved sheet 4, annular stiffeners 5, protruding beyond the ends of the sheet 4 and joined at the ends by pairs of vertical plates 6 with holes for bolts. In addition, anchoring elements 7 are attached to stiffening ribs 7 in the form of reinforcing rods inserted into tubing cells and having metal end plates 8 at their ends.

Лист 4 металлоблоков приваривается сплошным герметичным швом к металлической подкладке 9, усиленной ребром жесткости 10 и прикрепленной к металлическим столикам 11. При этом каждый П - образный металлический столик прикреплен болтом к средним кольцевым ребрам жесткости тюбингов и состоит из двух вертикальных пластин 12 с ботовым отверстием и горизонтальной пластины 13, прикрепленной к нижним торцам вертикальных пластин 12. The sheet of metal blocks 4 is welded with a continuous sealed seam to the metal lining 9, reinforced with a stiffener 10 and attached to the metal tables 11. Moreover, each U-shaped metal table is bolted to the middle annular stiffening ribs of the tubing and consists of two vertical plates 12 with a bot hole and a horizontal plate 13 attached to the lower ends of the vertical plates 12.

Сборка внутреннего контура осуществляется следующим образом. В первую очередь к средним ребрам жесткости тюбингов на болтах крепятся металлические столики 11 и приваривается металлическая подкладка 9. Затем собираются в кольца металлоблоки. Соединение металлоблоков в кольцевом направлении осуществляется на болтах, устанавливаемых в вертикальных пластинах 6, попарно объединяющих ребра жесткости 5, с последующей установкой и заваркой металлических пластин 14 (замковых элементов). Соединение металлоблоков сооружения осуществляется через металлическую подкладку 9, прикрепляемую на сварке к металлическим столикам. Возможно также соединение листов 4 металлоблоков вдоль сооружения с варкой внахлестку. Assembly of the inner circuit is as follows. First of all, metal tables 11 are attached to the middle stiffening ribs of the tubing on bolts and a metal lining is welded 9. Then the metal blocks are assembled into rings. The connection of metal blocks in the annular direction is carried out on bolts mounted in vertical plates 6, pairwise combining stiffeners 5, with subsequent installation and welding of metal plates 14 (locking elements). The connection of metal blocks of the structure is carried out through a metal lining 9, which is attached to the welding to metal tables. It is also possible to connect sheets of 4 metal blocks along the structure with lap cooking.

После сборки металлоблоков пространство между металлоизоляцией 4 и тюбингами 1 заполняется бетоном. After the assembly of the metal blocks, the space between the metal insulation 4 and the tubing 1 is filled with concrete.

Данное решение обделки в сочетании с бетоном обеспечивает возможность применения обделки в неустойчивых грунтах, надежную работу конструкции в условиях значительного горного давления, возможного сейсмического воздействия, высокого гидростатического давления и знакопеременных температур. This lining solution in combination with concrete makes it possible to use lining in unstable soils, reliable operation of the structure under conditions of significant rock pressure, possible seismic effects, high hydrostatic pressure and alternating temperatures.

От использования изобретения ожидается экономический эффект, заключающийся в исключении затрат на водоотлив в процессе эксплуатации сооружения, на ремонт стыков в сооружении при знакопеременных температурах, сохранении водных ресурсов в районе объекта, так как не производится понижение уровня грунтовых вод за счет постоянной откачки воды из сооружения, что отвечает требованиям к охране подземных вод (гидросфера ГОСТ 17.1.3.06-82). The use of the invention is expected to have an economic effect of eliminating the cost of drainage during operation of the structure, repairing joints in the structure at alternating temperatures, preserving water resources in the area of the facility, since groundwater levels are not reduced due to the constant pumping of water from the structure, which meets the requirements for groundwater protection (hydrosphere GOST 17.1.3.06-82).

Claims

Combined lining of a special underground structure, including an external contour, an internal contour made of metal blocks in the form of a sheet bent along the radius with ring stiffening protruding beyond its ends, to which anchoring elements and end plates are fixed with holes for connecting the metal blocks to each other, and concrete, characterized in that, in order to ensure the possibility of applying lining in unstable soils, to increase its bearing capacity and reliability of waterproofing, in it the outer contour you it is made of metal tubing with extreme and middle annular stiffeners, and the anchoring elements of metal blocks are made in the form of reinforcing rods wound into cells between the tubing ribs and equipped with metal anchor plates at the ends, while the tubing is connected to metal blocks by mating nodes, each of which consists of U-shaped metal table in the form of a plate with ribs fixed to the middle stiffening rib of the tubing, and a metal lining connected to sheets of adjacent metal blocks associated with table through stiffeners.