Материал: Пояснительная-а.д

Министерство Путей Сообщения

Российской Федерации

Петербургский Государственный Университет

Путей Сообщения.

Кафедра: «Тоннели и метрополитены».

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

СООРУЖЕНИЕ ТОННЕЛЯ

ГОРНЫМ СПОСОБОМ.

Выполнил студент Зайцев А. Ю.

Группа МТ-901

Руководитель: Мельник Я. В.

Санкт-Петербург

2002

Содержание.

Введение. 3

Часть I. Элементы тоннеля. 4

1.1. Исходные данные к проекту. 4

1.2. Трассирование линии. Обоснование продольного профиля. 5

1.3.Определение длины тоннеля. 5

1.4. Расчет искусственной вентиляция тоннеля. 5

1.5.Обоснование конструктивного решения порталов. 6

1.6.Проектирование тоннельных конструкций. 7

1.7. Дополнительные устройства в тоннеле. 7

1.8.Определение несущей способности обделки на участке с крепостью грунта f=6. 7

1.9. Проверка прочности обделки. 11

Часть II. Производство работ по сооружению тоннеля. 12

2.1. Выбор способа производства работ. 12

2.2.Буровзрывные работы. 13

2.2.1. Определение параметров буровзрывных работ. 13

2.2.2. Буровое оборудование. 14

2.3. Временное крепление выработки. 14

2.4. Погрузка и транспорт породы. 15

2.5. Организация работ в забое, определение параметров проходческого цикла. 15

2.6. Расчёт объёма работ, определение стоимости тоннеля. 17

2.7. Мероприятия по охране труда и технике безопасности. 18

Список используемой литературы. 19

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.

Автодорожные 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.

1.1. Исходные данные к проекту.

В данной курсовой работе разрабатывается проект автодорожного тоннеля, сооружаемого горным способом. В состав проекта входит разработка тоннельных конструкций и способов производства работ. Поведенные в работе расчеты выполнены в соответствии с указаниями СНиП 32-04-97 «Тоннели железнодорожные и автодорожные».

Основные физико-механические свойства грунтов, составляющих горный массив, приведены в таблице.

Тоннель автодорожный, габарит Г-7;

Руководящий уклон – 20‰ .

1.2. 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 ‰.

В нашем случае:

• Уклон на подходах к тоннелю

i_т = 20‰.

• Уклоны в тоннеле принимаем равными 7 ‰ и 3 ‰.

1.3.Определение длины тоннеля.

Окончательная длина тоннеля определяется из места нахождения порталов. Она определяется исходя из равенства стоимости 1п.м. выемки 1 п.м. тоннеля.

Опыт проектирования и эксплуатации тоннеля показывает, что максимальная глубина выемки, которая принимается в грунтах с коэффициентом крепости f=0,5-3 составляет H_max=10-15 метров, а в грунтах с коэффициентом крепости f>3 составляет H_max=15-25 метров.

С учётом всех этих требований западный портал тоннеля устраиваем на пикете ПК2155+50,00, а восточный портал – на пикете ПК2167+70,00. Полная длина тоннеля составляет L_т=1220,00 метров.

1.4. 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 воздухообмена по содержанию вредных веществ в воздухе транспортной зоны тоннеля производится по окиси углерода (СО).

Необходимый расход воздуха определяется по формуле:

;

где N - интенсивность движения автомобилей в одну сторону;

l_i - длина участка тоннеля, км;

V - скорость движения, равная 30 км/ч=8,33 м/с;

С_k - ПДК;

n - количество автомашин данного типа;

ρ_п, ρ_с - количество СО, выделяемое автомашиной данного типа при движении на подъём и спуск.

Имеем: , С_к=0,06 г/м³;

; ; ;

; ; .

;

;

.

Площадь сечения каналов:

.

Так как выполняются оба условья, допустима полупоперечная система вентиляции.

1.5.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 2‰ канавкой, устроенной по верху откосов выемки, или, в условиях теплого климата, в кюветы по чугунным трубам, заложенным за торцевой стеной.

Дно канавки располагается не ниже чем на 1,5м от верха тоннельной обделки для обеспечения слоя породы, достаточной для амортизации возможных ударов камней, скатывающихся с лобового откоса. Расстояния от низа лобового откоса до портальной стены принимают не менее 1,5 м, а парапет стены не менее чем на 0,5 м выше канавки. Крутизну откоса предпортальной выемки назначают в зависимости от крепости грунта, при f = 3 -1:1,2, при f = 4,5-1:0,5.

Конструкция портала показана на первом листе чертежей.

1.6.Проектирование тоннельных конструкций. Выбор и технико-экономическое обоснование конструктивных решений обделок.

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.

Для прочности породы f=0,8 принимается подковообразное очертание обделки с обратным сводом, но с достаточно толстыми стенками.

Для прочности породы f=3 принимается так же подковообразное очертание обделки без обратного свода, а стены более тонкие, чем в первом случае.

Для прочности породы f=6 обделка свода имеет круговое очертание, стены прямые, а обратный свод–отсутствует. Стены еще тоньше, чем в предыдущих двух случаях.

Все типы обделок представлены на первом листе чертежей.

1.7. Дополнительные устройства в тоннеле.

В целях безопасности обслуживающего персонала в автодорожном тоннеле предусматриваются ниши 200x200x100 см, располагающихся в шахматном порядке через 60 м. Для хранения ремонтного оборудования через каждые 300 м по обоим сторонам тоннеля вместо ниш сооружаются камеры длиной 6 м.

1.8.Определение несущей способности обделки на участке с крепостью грунта f=6.

Исходные данные:

На участке с крепостью f=6 обделка имеет круговое очертание, стены прямые, а обратный свод–отсутствует.

Основные геометрические размеры: высота H=7,48 м, толщина свода меняется от 0,400 до 0,600 м, ширина B=9,05 м.

Марка бетона 300( класс В25), расчетное сопротивление: на растяжение –10 кгс/см², на сжатие – 135 кгс/см².

Основные физико-механические характеристики горной породы: коэффициент прочности f=6, кажущийся угол внутреннего трения φ=75º, коэффициент упругого отпора к₀=300 кгс/см ², объемная масса грунта γ=2,4 т/м³.

Определение нормативных и расчетных нагрузок.

Величину горного давления в зависимости от степени трещиноватости массива и коэффициента крепости рекомендуется принимать от массы грунта в объеме свода обрушения в соответствии с гипотезой М.М. Протодьяконова (см. рис. 2);

Рис. 2. Схема нормативных и расчетных нагрузок.

где В – пролет выработки;

h - высота выработки;

L - пролет свода естественного равновесия ;

h₁ - высота свода;

H - глубина залегания выработки;

q_н - нормативное вертикальное горное давление;

P_н - нормативное горизонтальное горное давление.

Тогда справедливы следующие формулы:

Собственный вес обделки определится по формуле: