Проектные нормы изменения размеров габарита С на перегонах в кривых участках пути по ГОСТ 9238–73
ГАБАРИТЫ ТОННЕЛЕЙ
Форма и размеры поперечного сечения тоннеля определяются его назначением. Внутри транспортного тоннеля должно быть свободное пространство, достаточное для пропуска подвижного состава, прохода людей, размещения необходимого оборудования и устройств. Поэтому поперечное сечение тоннеля; должно удовлетворять утвержденному для данного вида транспорта габариту приближения строений.
Габаритом приближения строений называют перпендикулярный оси пути контур, внутрь которого не должны выступать никакие части сооружений и устройств (с учетом неточностей, допущенных при проходке выработки и возведении обделки).
Для железных дорог специальные тоннельные габариты отсутствуют. Поэтому при проектировании используется габарит С приближения строений железных дорог колеи 1520 (1524) мм (ГОСТ 9238–73) с шириной междупутья на прямой 4100 мм (рис. 53).
Высоту Н габарита С и его ширину b поверху назначают в зависимости от конструкции подвески контактного провода. В сети с напряжением 1,5—25 кВ для контактной подвески с несущим тросом принимают Н = 6400 мм (b = 2040 мм), без несущего троса — Н = 6250 мм (b = 2240 мм).
На кривых участках пути габарит приближения строений должен быть увеличен с учетом выноса концов и середины вагона в стороны от оси пути и его наклона, обусловленного возвышением h наружного рельса, которое назначают в зависимости от наибольшей скорости движения, допускаемой на кривой данного радиуса (на кривых радиусом 1500 м и менее h = 160 мм).
Угловые точки 1 — 6 габарита на кривой смещаются наружу от оси пути положение 1' — 6'. Кроме того, на контуре увеличенного габарита возникает дополнительная точка 4''. В качестве примера на рис. 54 приведен габарит высотой 6400 мм на кривой радиусом 600 м.
Смещения точек габарита, а также координаты точки 4'' даны в табл. 5.
Таблица 5
Проектные нормы изменения размеров габарита С на перегонах в кривых участках пути по ГОСТ 9238–73
| Радиус кривой R, м | Горизонтальные смещения точек габарита, мм | Координаты точки 4’’, мм | ||||
| Δ1 = Δ5 = Δ6 | Δ2 | Δ3 | Δ4 | x | y | |
| 810/790 | 170/160 | 190/310 | 6620/6480 | |||
| 810/790 | 170/160 | 190/310 | 6620/6480 | |||
| 810/790 | 170/160 | 190/310 | 6620/6480 | |||
| 810/790 | 170/160 | 190/310 | 6620/6480 | |||
| 810/790 | 170/160 | 190/310 | 6620/6480 | |||
| 810/790 | 170/160 | 190/310 | 6620/6480 | |||
| 810/790 | 170/160 | 190/310 | 6620/6480 | |||
| 810/790 | 170/160 | 190/310 | 6620/6480 | |||
| 810/790 | 170/160 | 190/310 | 6620/6480 | |||
| 810/790 | 170/160 | 190/310 | 6620/6480 | |||
| 810/790 | 170/160 | 190/310 | 6620/6480 | |||
| 810/790 | 170/160 | 190/310 | 6620/6480 |
Примечание. Цифры в числителе соответствуют высоте габарита, равной 6400 мм, в знаменателе — 6250 мм.
Рис. 53. Габарит С приближения строений
Рис. 54. Увеличение габарита однопутного тоннеля на кривой
Вертикальные размеры габарита приближения строений отсчитывают от уровня верха головки внутреннего рельса, горизонтальные — от вертикали, проходящей внутри колеи на расстоянии 760 мм от рабочего канта головки.
Обычно положение внутреннего рельса, соответствующее прямому участку пути, оставляют неизменным по всей длине тоннеля, а наружный рельс повышают на величину h. При укладке пути в тоннеле метрополитена повышают наружный рельс на h/2 и понижают внутренний рельс на ту же величину, что позволяет уменьшить высоту тоннеля.
Для двухпутных тоннелей на кривой габарит приближения строений получают построением уширенных габаритов однопутных тоннелей (рис. 55), расстояние между осями которых увеличивают в зависимости от соотношения возвышений наружных рельсов внешнего и внутреннего путей. Эти возвышения могут быть неодинаковы, так как их назначают в соответствии со скоростями движения в обоих направлениях. Наиболее неблагоприятно наличие возвышения наружного рельса внешнего пути при отсутствии возвышения наружного рельса внутреннего пути. Для этого случая междупутье должно быть уширено на величину Δм (табл. 6).
Рис. 55. Увеличение габарита двухпутного тоннеля на кривой
Автодорожные тоннели должны удовлетворять габариту приближения строений, показанному на рис. 56, ширину проезжей части которого назначают в зависимости от категории дороги, длины тоннеля и местных условий равной 7 (габарит Г-7) или 8 м (габарит Г-8).
Рис. 56. Габарит Г приближения строений для автодорожных тоннелей
С обеих сторон проезжей части должны быть предусмотрены защитные полосы шириной 25 см и высотой 25 см для исключения возможности ударов кузовов автомашин о стены тоннеля. С одной стороны устраивают служебный тротуар шириной 1 м (включая защитную полосу) для обеспечения безопасности обслуживающего персонала во время эксплуатации тоннеля.
Высота габарита по оси проезжей части, смещенной на 375 мм относительно оси тоннеля, равна 4500 мм.
Пропускная способность одностороннего тротуара шириной 1 м не превышает 1000 пешеходов в час. При большей интенсивности пешеходного движения необходимо устраивать два тротуара шириной 1 м каждый. При движении пешеходов через тоннель требуется снижение ПДК окиси углерода с учетом времени пребывания людей в загазованном пространстве. Поэтому для уменьшения объема проветривания целесообразно устраивать в сечении тоннеля специальное пешеходное отделение.
Таблица 6
Рис. 57. Размещение оборудования в тоннеле за очертанием габарита С на прямой
Для обеспечения безопасности обслуживающего персонала и ремонтных бригад во время прохождения поезда в железнодорожном тоннеле устраивают ниши шириной 2 м, глубиной 1 м и высотой (до шелыги свода) 2 м. Ниши располагают через 60 м с каждой стороны тоннеля в шахматном порядке.
Для размещения ремонтного оборудования, а также укрытия путевой дрезины через 300 м по каждой стороне тоннеля устраивают камеры шириной 4 м, глубиной 2,5 м и высотой (до шелыги свода) 2,8 м. При длине тоннеля 300 — 400 м в середине тоннеля устраивают одну камеру.
В железнодорожных тоннелях кругового очертания (например, подводных) СНиП II-Д.8-62 допускают вместо ниш устраивать с одной стороны площадку шириной 70 см на высоте не более 1 м от уровня головки рельсов с входами на площадку через 30 м. Для обеспечения хорошей видимости контур ниш и камер выделяют побелкой.
Внутреннее очертание обделки автодорожного тоннеля назначают с учетом размещения в пространстве между контуром габарита приближения строений и сводом вентиляционных каналов, площадь которых определяют расчетом.
В тоннелях длиной 300 м и более для ремонтного оборудования должны быть устроены камеры шириной 2 м, глубиной 2 м и высотой (до шелыги свода) 2,5 м. Камеры располагают в обеих стенах тоннеля через 300 м в шахматном порядке. В тоннелях длиной до 400 м устраивают одну камеру посередине.
Форма поперечного сечения тоннеля, удовлетворяющая перечисленным эксплуатационным требованиям, должна обеспечивать рациональную статическую работу конструкции под заданными нагрузками и соответствовать особенностям применяемых строительных материалов и способа производства работ. Необходимо стремиться к сокращению поперечного сечения выработки, с увеличением которого возрастают объемы работ и стоимость сооружения.
Значительное влияние на выбор внутреннего очертания тоннеля при заданных габаритах оказывают геологические и гидрогеологические условия его заложения, определяющие в большинстве случаев форму, материал и конструкцию обделки, а также способ производства работ по сооружению тоннеля.
Особенностью бетона, как основного материала для сооружения тоннельных конструкций, является небольшое сопротивление растяжению, которое составляет примерно одну десятую часть прочности бетона на сжатие. Поэтому для лучшего использования прочности материала и получения более экономичного решения следует стремиться к заданию такого очертания конструкции, при котором в сечениях конструкции преобладают сжимающие напряжения. Для этого кривая давления, характеризующая положение нормальных сил в сечениях обделки, должна располагаться как можно ближе к оси обделки.
При неподвижных пятах рациональная, т.е. безмоментная, ось свода, совпадающая с кривой давления, очерчена для равномерной радиальной нагрузки по круговой кривой, а для вертикальной — по квадратной параболе.
Однако практически совмещение оси свода с кривой давления представляет значительные трудности. Пяты не являются неподвижными, так как опираются на податливую породу или стены, верхние сечения которых имеют линейные и угловые смещения. В связи с этим даже в своде параболического очертания, подвергающемся действию вертикальной равномерно распределенной нагрузки, неизбежно возникновение изгибающих моментов, обусловленных смещением пят, и, следовательно, отклонение кривой давления от оси.
Усадка бетона, температурные воздействия, отклонения действительных нагрузок от расчетных также немало способствуют этому. На практике добиваются не совпадения оси свода с кривой давления, а лишь вписывания этой кривой в тело обделки так, чтобы эксцентриситет нормальной силы в сечениях обделки не превышал 0,45 их высоты.
При этом необходимо соблюдать следующие основные правила.
1. Ось обделки должна иметь плавное очертание, так как наличие ее переломов вызывает отклонение кривой давления от оси.
2. При преобладании вертикальных нагрузок свод должен быть достаточно подъемистым, приближающимся по форме к квадратной параболе. Для этого в замковой части свода ось должна иметь кривизну, большую, чем в нижней части свода, примыкающей к стенам.
3. При действии на обделку бокового горного давления стены должны иметь криволинейное очертание, выпуклое в сторону породы.
Перечисленным требованиям удовлетворяет внутреннее очертание обделок следующих видов (рис. 58).
Рис. 58. Внутреннее очертание обделок транспортных тоннелей
В крепких породах, оказывающих лишь вертикальное горное давление небольшой интенсивности, стены могут быть сделаны вертикальными с наибольшим приближением к контуру габарита. В этом случае свод однопутного тоннеля обычно очерчивают по окружности (рис. 58, а), а свод двухпутного тоннеля — по трехцентровой коробовой кривой (рис. 58, б), центры которой подбирают так, чтобы радиус средней части свода был равен ~ 6 м.
Применение в средней части свода более пологой кривой вызывает отклонение оси свода от рациональной. Однако при сравнительно небольшом вертикальном давлении это целесообразнее, чем увеличивать подъемистость свода и, следовательно, площадь выработки.
В породах, создающих боковое горное давление, стенам придают криволинейное очертание, способствующее лучшему вписыванию кривой давления в тело обделки. При этом внутреннюю поверхность обделки очерчивают по пяти- или трехцентровой коробовой кривой.
Типовые обделки однопутных тоннелей, соответствующие габариту С высотой 6500 мм, который действовал до 1 июня 1973 г., с запасом на осадку в 10 см, имеют внутреннее очертание по трехцентровой коробовой кривой (рис. 58, в), переходящей в нижней части сечения в прямые участки. Эти обделки с некоторым запасом удовлетворяют и действующему габариту С.
Внутренняя поверхность обделки однопутного тоннеля, очерченная по пятицентровой коробовой кривой (рис. 58, г), характеризуется увеличением кривизны в средней части свода и приближается к рациональной оси для вертикальной распределенной нагрузки.
Обделке двухпутного железнодорожного тоннеля обычно придают форму трехцентровой коробовой кривой. Показанное на рис. 58, д очертание в нижней части соответствует очертанию типовой однопутной обделки, изображенному на рис. 58, г.
На рис. 58, е приведено очертание обделки автодорожного тоннеля с вентиляционным каналом, расположенным над контуром габарита. В этом случае отклонение а стены от линии габарита может быть принято минимальным (10—15 см), а расстояние b от угловой точки габарита до контура обделки и радиусы круговых кривых подбирают так, чтобы площадь вентиляционного канала соответствовала требующейся по расчету.
В неустойчивых и в особенности в водоносных породах, оказывающих на обделку всестороннее давление, наиболее целесообразно замкнутое очертание с обратным сводом кругового очертания. Кривизну свода задают так, чтобы в нижней части сечения можно было разместить водоотводный лоток (см. рис. 60, б), а толщина балластного слоя под шпалами была не менее 25 см.
Тоннели в слабых и мягких породах, сооружаемые щитовым способом, как правило, проектируют кругового очертания, обеспечивающего наиболее целесообразную статическую работу конструкции на всестороннее давление. Такое очертание позволяет применять сборные конструкции.
Для обеспечения возможности использования стандартных элементов опалубки и оборудования внутреннее очертание обделки рекомендуется принимать одинаковым на всем протяжении прямых участков тоннеля.
Применение по длине тоннеля обделок с различным внутренним очертанием допускается при резком изменении горного давления или гидрогеологических условий, а также при наличии оползневых явлений и тектонических нарушений горного массива (сбросы, сдвиги). На таких участках конструкцию обделки усиливают, а выработку раскрывают по частям. Поэтому применение инвентарной опалубки для бетонирования обделки невозможно даже при сохранении стандартного внутреннего очертания. В этом случае главным критерием для назначения формы тоннельной обделки является ее статическая целесообразность и удобство возведения по частям.
ГАБАРИТЫ ТОННЕЛЕЙ
Форма и размеры поперечного сечения тоннеля определяются его назначением. Внутри транспортного тоннеля должно быть свободное пространство, достаточное для пропуска подвижного состава, прохода людей, размещения необходимого оборудования и устройств. Поэтому поперечное сечение тоннеля; должно удовлетворять утвержденному для данного вида транспорта габариту приближения строений.
Габаритом приближения строений называют перпендикулярный оси пути контур, внутрь которого не должны выступать никакие части сооружений и устройств (с учетом неточностей, допущенных при проходке выработки и возведении обделки).
Для железных дорог специальные тоннельные габариты отсутствуют. Поэтому при проектировании используется габарит С приближения строений железных дорог колеи 1520 (1524) мм (ГОСТ 9238–73) с шириной междупутья на прямой 4100 мм (рис. 53).
Высоту Н габарита С и его ширину b поверху назначают в зависимости от конструкции подвески контактного провода. В сети с напряжением 1,5—25 кВ для контактной подвески с несущим тросом принимают Н = 6400 мм (b = 2040 мм), без несущего троса — Н = 6250 мм (b = 2240 мм).
На кривых участках пути габарит приближения строений должен быть увеличен с учетом выноса концов и середины вагона в стороны от оси пути и его наклона, обусловленного возвышением h наружного рельса, которое назначают в зависимости от наибольшей скорости движения, допускаемой на кривой данного радиуса (на кривых радиусом 1500 м и менее h = 160 мм).
Угловые точки 1 — 6 габарита на кривой смещаются наружу от оси пути положение 1' — 6'. Кроме того, на контуре увеличенного габарита возникает дополнительная точка 4''. В качестве примера на рис. 54 приведен габарит высотой 6400 мм на кривой радиусом 600 м.
Смещения точек габарита, а также координаты точки 4'' даны в табл. 5.
Таблица 5
Проектные нормы изменения размеров габарита С на перегонах в кривых участках пути по ГОСТ 9238–73
| Радиус кривой R, м | Горизонтальные смещения точек габарита, мм | Координаты точки 4’’, мм | ||||
| Δ1 = Δ5 = Δ6 | Δ2 | Δ3 | Δ4 | x | y | |
| 810/790 | 170/160 | 190/310 | 6620/6480 | |||
| 810/790 | 170/160 | 190/310 | 6620/6480 | |||
| 810/790 | 170/160 | 190/310 | 6620/6480 | |||
| 810/790 | 170/160 | 190/310 | 6620/6480 | |||
| 810/790 | 170/160 | 190/310 | 6620/6480 | |||
| 810/790 | 170/160 | 190/310 | 6620/6480 | |||
| 810/790 | 170/160 | 190/310 | 6620/6480 | |||
| 810/790 | 170/160 | 190/310 | 6620/6480 | |||
| 810/790 | 170/160 | 190/310 | 6620/6480 | |||
| 810/790 | 170/160 | 190/310 | 6620/6480 | |||
| 810/790 | 170/160 | 190/310 | 6620/6480 | |||
| 810/790 | 170/160 | 190/310 | 6620/6480 |
Примечание. Цифры в числителе соответствуют высоте габарита, равной 6400 мм, в знаменателе — 6250 мм.
Рис. 53. Габарит С приближения строений
Рис. 54. Увеличение габарита однопутного тоннеля на кривой
Вертикальные размеры габарита приближения строений отсчитывают от уровня верха головки внутреннего рельса, горизонтальные — от вертикали, проходящей внутри колеи на расстоянии 760 мм от рабочего канта головки.
Обычно положение внутреннего рельса, соответствующее прямому участку пути, оставляют неизменным по всей длине тоннеля, а наружный рельс повышают на величину h. При укладке пути в тоннеле метрополитена повышают наружный рельс на h/2 и понижают внутренний рельс на ту же величину, что позволяет уменьшить высоту тоннеля.
Для двухпутных тоннелей на кривой габарит приближения строений получают построением уширенных габаритов однопутных тоннелей (рис. 55), расстояние между осями которых увеличивают в зависимости от соотношения возвышений наружных рельсов внешнего и внутреннего путей. Эти возвышения могут быть неодинаковы, так как их назначают в соответствии со скоростями движения в обоих направлениях. Наиболее неблагоприятно наличие возвышения наружного рельса внешнего пути при отсутствии возвышения наружного рельса внутреннего пути. Для этого случая междупутье должно быть уширено на величину Δм (табл. 6).
Рис. 55. Увеличение габарита двухпутного тоннеля на кривой
Автодорожные тоннели должны удовлетворять габариту приближения строений, показанному на рис. 56, ширину проезжей части которого назначают в зависимости от категории дороги, длины тоннеля и местных условий равной 7 (габарит Г-7) или 8 м (габарит Г-8).
Рис. 56. Габарит Г приближения строений для автодорожных тоннелей
С обеих сторон проезжей части должны быть предусмотрены защитные полосы шириной 25 см и высотой 25 см для исключения возможности ударов кузовов автомашин о стены тоннеля. С одной стороны устраивают служебный тротуар шириной 1 м (включая защитную полосу) для обеспечения безопасности обслуживающего персонала во время эксплуатации тоннеля.
Высота габарита по оси проезжей части, смещенной на 375 мм относительно оси тоннеля, равна 4500 мм.
Пропускная способность одностороннего тротуара шириной 1 м не превышает 1000 пешеходов в час. При большей интенсивности пешеходного движения необходимо устраивать два тротуара шириной 1 м каждый. При движении пешеходов через тоннель требуется снижение ПДК окиси углерода с учетом времени пребывания людей в загазованном пространстве. Поэтому для уменьшения объема проветривания целесообразно устраивать в сечении тоннеля специальное пешеходное отделение.
Таблица 6