Петербургский Государственный Университет

Путей Сообщения

Кафедра: «Тоннели и метрополитены»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

СООРУЖЕНИЕ ТОННЕЛЯ

ГОРНЫМ СПОСОБОМ

Выполнила студентка Полещук Е.А.

Группы МТ-102

Руководитель: Иванес Т.В..

Санкт-Петербург

2004

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Тоннели в течение всего срока службы (по ГОСТ 27.002) должны удовлетворять требованиям бесперебойности и безопасности движения транспортных средств, экономичности и наименьшей трудоемкости содержания строительных конструкций и постоянных устройств, обеспечения здоровья и безопасных условий труда обслуживающего персонала, а также требованиям охраны окружающей среды.

Железнодорожные тоннели следует отнести к I повышенному уровню ответственности сооружений, отказы которых могут привести к тяжелым экономическим, социальным и экологическим последствиям.

Сооружение тоннелей осуществляется по утвержденным проектам организации строительства и производства работ, разработанным в соответствии с требованиями СНиП 3.01.01. Проекты предусматривают механизацию основных наиболее трудоемких строительно-монтажных работ и содержат планы ликвидации возможных аварий

Часть I. Элементы тоннеля Трассирование линии. Обоснование продольного профиля.

Применение тоннелей на высокогорных участках железнодорожных и автодорожных линий расширяет возможности их трассирования и улучшает условия эксплуатации. План и профиль пути в тоннеле проектируют по нормам, установленным для открытых участков трассы с учетом особенностей, связанных с расположением линий в подземной выработке.

Рекомендуется располагать тоннели на прямых участках пути, так как тоннели, расположенные на кривых, имеют существенные недостатки. К ним относятся: необходимые уширения габаритов приближения строений на кривых, вызывающих увеличение размеров выработки и объема работ по сооружению тоннельной обделки; усложнение подземной разбивки оси тоннеля, увеличение износа рельсов (особенно на кривых малых радиусов), находящихся во влажном воздухе тоннеля в неблагоприятных условиях; ухудшение условий вентиляции. Однако в ряде случаев расположение тоннелей на кривых является неизбежным.

Для сокращения длины тоннеля, уклоны на подходах к нему принимаются максимально допустимые. Внутри горного массива уклоны применяются минимальными с целью улучшения условий эксплуатации. По условию отвода воды из тоннеля i_min=3 ‰.

Максимальный уклон в железнодорожном тоннеле назначается смягченным по сравнению с максимальным уклоном открытой трассы. Это связано с уменьшением сцепления подвижного состава с рельсом из-за повышенной влажности в тоннеле и большого сопротивления воздуха подвижному составу.

Коэффициент смягчения уклона m зависит от длины тоннеля. При длине тоннеля от 1 до 3 километров коэффициент смягчения m=0,85.

Уклон в тоннеле определяется как:

i_т = m · i_р – i_экв

где i_р - руководящий уклон;

i_экв - уклон, эквивалентный сопротивлению движения на кривой; в курсовом

проекте i_экв=1‰.

В нашем случае:

• Уклон на подходах к тоннелю

i_т = т· i_р – i_эк = 0,85·14-1=10,9 ‰. Принимаем смягчённый уклон на подходе к тоннелю i_т=12 ‰ и 11‰;

• Уклоны в тоннеле принимаем равными 3 ‰ (смягчение на кривой не требуется).

Длина тоннеля L=1305,7м.

Обоснование конструктивного решения порталов.

Переход от тоннеля к выемке осуществляется при помощи портала, который служит для обеспечения устойчивости лобового и боковых откосов выемки, отвода воды с лобового откоса и архитектурного оформления входа в тоннель.

В состав портала входит торцевая стена с входным отверстием, водоотводная канавка и первое кольцо обделки. Торцевая стена сваривается с первым кольцом обделки с помощью арматуры или обрезков прокатных профилей и опирается непосредственно на боковые откосы выемки, в которые заделывается на необходимую глубину.

Подошвы торцевой и боковых стен заглубляются относительно низа кюветов в соответствии с глубиной промерзания грунтов в их основании.

Вода, стекающая с лобового откоса, перехватывается поперечной водоотводной канавкой, расположенной за торцевой стеной, и отводится с уклоном канавкой, устроенной по верху откосов выемки, или, в условиях теплого климата, в кюветы по чугунным трубам, заложенным за торцевой стеной.

Конструкция портала показана на первом листе чертежей.

Дополнительные устройства в тоннеле

Для хранения ремонтного оборудования через каждые 300м по обеим сторонам тоннеля в шахматном порядке устраиваются камеры.

Основные размеры камеры:

высота – 2,5м; ширина – 2м; глубина – 2м.

Для укрытия ремонтных бригад, обслуживающего персонала на время прохождения поезда через каждые 60м по обеим сторонам тоннеля в шахматном порядке устраиваются ниши.

Основные размеры ниши:

высота – 2,0м; ширина – 2м; глубина – 1м.

Проектирование тоннельных конструкций.

Конструкции тоннельных обделок должны удовлетворять следующим требованиям: эксплуатационным, технологическим, экономическим. Для выполнения этих условий обделки проектируются следующим образом.

В слабых породах, в которых может появиться всестороннее горное давление, очертание конструкций должно приближаться к круговому. В породах, где появляется вертикальное и горизонтальное давление, свод и стены выполняются выпуклыми в сторону действия давления. В породах с вертикальным горным давлением, ось свода обделки выполняется криволинейной, а ось стены вертикальными. В слабых грунтах отступление от углов габарита может достигать 100–200 мм в связи с возможными осадками конструкции и особенностями технологии сооружения.

В устойчивых крепких грунтах отступление 5–10 мм, в слабых – 15–20 мм. Для всех случаев обделок материал – монолитный бетон (марка 200).

На кривых габарит необходимо увеличивать, т.к. при движении по ним происходит вынос концов и середины вагона и наклон его из-за возвышения наружного рельса.

Тип I для породы прочности f = 9 принимается обделка с вертикальными стенами и круговым очертанием свода =300мм. Такого типа обделки встречаются на двух участка. Длина одного 346,4м, другого – 490,1м.

Тип II для породы прочности f = 3 принимается подковообразное очертание обделки без обратного свода, и с более тонкими стенками. Толщина обделки в своде =450м. Дина участка тоннеля 490,1м.

Тип III для участка тоннеля, где пересекаются несколько видов грунта принимается подковообразное очертание обделки с обратным сводом. Толщина обделки в своде =550м. Длина участка тоннеля 60м.

Все типы обделок представлены на первом листе чертежей.

Вентиляция тоннеля.

Расчет искусственной вентиляция тоннеля.

Целью проектирования вентиляции тоннелей является разработка мероприятий, обеспечивающих подачу в тоннель чистого воздуха в таком количестве, при котором вредные газовые примеси разбавляются до безопасных предельно допустимых концентраций(ПДК).

Система вентиляции тоннеля зависит от длины тоннеля, площади поперечного сечения, величины уклонов и радиусов кривых, вида транспорта и других условий. В процессе эксплуатации тоннеля, в воздух транспортной зоны попадают различные вредные вещества. Это выхлопные газы, газы, выделяемые окружающими породами. Кроме того, качество воздуха ухудшается также за счет повышения температуры, влажности и других факторов.

Расчет вентиляции тоннеля ведется по содержанию окиси углерода (СО) в транспортной зоне тоннеля. Содержание не должно превышать Предельно Допустимую Концентрацию.

Проверка продольной системы вентиляции.

1. При движении в одном направлении.

1. Скорость движения на подъеме

2. Скорость движения на спуске

3. Время нахождения в тоннеле

4. Количество сгораемого топлива

5. Количество выделяемого газа

6. Моменту выхода локомотива из тоннеля соответствует следующая концентрация

7. Количество воздуха, необходимое для разбавления СО до ПДЗ

, где

V - Объем воздуха в тоннеле

t - расчетное время, за которое необходимо разбавить (t=15мин=900с)

8. Скорость воздуха в тоннеле

2. При движении в противоположенном направлении.

1. Скорость движения на подъеме

2. Скорость движения на спуске

3. Время нахождения в тоннеле

4. Количество сгораемого топлива

5. Количество выделяемого газа

6. Моменту выхода локомотива из тоннеля соответствует следующая концентрация

7. Количество воздуха, необходимое для разбавления СО до ПДЗ

, где

V - Объем воздуха в тоннеле

t - расчетное время, за которое необходимо разбавить (t=15мин=900с)

8. Скорость воздуха в тоннеле