Учет временной крепи при расчете тоннельной обделки

10.1. Временная крепь, выбранная на основе рекомендаций гл. 2 и рассчитанная в соответствии с положениями настоящих Методических рекомендаций на наиболее неблагоприятное сочетание нагрузок, обеспечивает устойчивость грунта с выработкой в течение расчетного периода, т.е. до возведения обделки.

При этом возведение обделки в зависимости от условий строительства и принятой схемы организации работ можно осуществлять на различном удалении от забоя, в том числе после окончания проходческих работ.

10.2. При использовании набрызг-бетона, анкеров и металлических арок в качестве временной крепи, их рекомендуется учитывать при расчете обделки тоннеля как составную часть всей конструкции.

Вследствие малого опыта учета временной крепи при расчете постоянной обделки каждый такой случай требует специального теоретического и натурного исследования.

10.3. Обделки из набрызг-бетона и анкеров рекомендуется рассчитывать как многослойные конструкции, внешний слой которых - омоноличенная бетоном или анкерами породная зона (бетонопородный слой).

Круговые комбинированные обделки рекомендуется рассчитывать по программе «Расчет многослойных и комбинированных обделок» (см. приложение 1).

Толщину h_o бетонопородного слоя, мм, следует определять на основании натурных измерений или ориентировочно из выражения

,

где B - ширина трещин, мм;

K_T - категория трещиноватости грунтов по классификации п. 2.3 настоящих Методических рекомендаций.

Толщина такого слоя может быть от 2 до 30 см.

Усредненный модуль упругости бетонопородного слоя E₂ следует принимать

E₂ = (0,5 - 0,7)E_o + (0,5 - 0,3) E_н,

где E_o - модуль упругости породы;

E_н - модуль упругости набрызг-бетона (см. п. 4.7).

10.4. Комбинированную обделку следует рассматривать как трехслойную, считая, что третий слой представляет собой усиленный анкерами грунт.

Модуль упругости такого слоя рекомендуется принимать E₂ = 1,4E_o.

Такой подход к комбинированной обделке как к единой системе наиболее полно отражает физическую сущность работы набрызг-бетонных конструкций.

10.5. Прочность сцепления на контакте «обделка-грунт» необходимо проверить по следующему условию:

,

где f* = tgφ_к* - коэффициент трения по контакту обделки и грунта, кгс/см²; φ_к* - угол трения по контакту, град.;

K* - сцепление по контакту, тс/м².

При невыполнении этого условия возможно проскальзывание покрытия по контакту, и обделка будет работать как обычное монолитное кольцо. В этом случае конструктивными мероприятиями (постановка анкеров, устройство уширений, «шпор» и т.д.) следует обеспечить совместную работу системы «обделка-грунт».

10.6. При прочной связи покрытия в грунте расчет набрызг-бетонной обделки следует производить как двухслойного кольца, а при наличии анкеров - трехслойного (рис. 10), используя общую методику расчета многослойной крепи.

10.7. Расчет двухслойной обделки производится как проверочный в соответствии с расчетной схемой (см. рис. 10), исходя из условия, что первый (внутренний) слой - набрызг-бетон, а второй - бетонопородный слой. Толщину внутреннего набрызг-бетонного слоя предварительно назначают, а затем проверяют расчетом.

10.8. При использовании в качестве временной крепи металлических арок в сильнотрещиноватых и слабых грунтах, когда демонтировать арки нельзя по условиям техники безопасности и устойчивости грунтового массива, их следует учитывать при расчете тоннельной обделки в качестве конструкции, принимающей на себя часть эксплуатационной нагрузки (приложение 10).

Рис. 10. Расчетные схемы набрызг-бетонных обделок:

а - двухслойное кольцо; б - трехслойное кольцо; 1 - покрытие из набрызг-бетона; 2 - бетонопородный слой; 3 - несущая породная конструкция, образованная анкерами

10.9. При расчетах обделки на заданные нагрузки от давления скальных грунтов (метод Метрогипротранса, «модель ЦНИИС» и др.) учет жесткого арочного крепления рекомендуется производить путем умножения ожидаемой величины горного давления на коэффициент K_o, значения которого даны в табл. 17.

Таблица 17

Степень трещиноватости грунта	Грунты
Слаботрещиноватые	Трещиноватые	Сильнотрещиноватые	Раздробленные
Коэффициент Ko	0,43	0,33	0,33	0,45

Величина K_o представляет собой разницу между нормируемыми для скальных грунтов коэффициентами перегрузки на обделку и временную крепь (см. п. 5.2), отражая тем самым восприятие арками части горного давления до возведения обделки.

10.10. При расчетах обделок с применением методов теории упругости арки временной крепи следует учитывать как жесткую арматуру.

10.11. При использовании податливой крепи в неустойчивых грунтах, склонных к ползучести (типа аргиллитов), следует выбирать параметры постоянной обделки с учетом смещений контура выработки и нагрузок на крепь в соответствующий возведению обделки момент времени.

Максимальные смещения и нагрузки на податливые и жесткие крепи вычисляют по программе «Штрек» (см. приложение 1), которая основана на экспериментально-аналитическом решении задачи определения горного давления методами теории пластичности.

10.12. Пример учета набрызг-бетонной крепи при расчете постоянной обделки приведен в приложении 11.

Приложение 1