Фугенфиров А.А. Проектирование тоннелей, сооружаемых горным способом - файл n1.doc

Фугенфиров А.А. Проектирование тоннелей, сооружаемых горным способом
скачать (4024 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc4024kb.07.11.2012 01:47скачать

n1.doc

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11


А.А. Фугенфиров



ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТОННЕЛЕЙ,

СООРУЖАЕМЫХ ГОРНЫМ

СПОСОБОМ


Министерство образования РФ

Сибирская государственная

автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)

Кафедра мостов

А.А. Фугенфиров




ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТОННЕЛЕЙ,

СООРУЖАЕМЫХ ГОРНЫМ

СПОСОБОМ


Учебное пособие



Омск


Издательство СибАДИ

2002
УДК 625.42

ББК 39.112

Ф 94


Рецензенты:
Гл. инж. проектов ПКТБ НИСа СибАДИ канд. техн. наук, доц.

М.П. Мусиенко; директор «Омсктранспроект» Н.И. Ветошкин.

Работа одобрена редакционно-издательским советом академии в качестве учебного пособия к курсовому и дипломному проектированию для специальности 291100.

Фугенфиров А.А. Проектирование тоннелей, сооружаемых горным способом: Учебное пособие для вузов. – Омск: Изд-во СибАДИ, 2002. – 164 с.
В учебном пособии изложены положения по проектированию транспортных тоннелей, сооружаемых горным способом. Пособие предназначено для студентов специальности «Мосты и транспортные тоннели» автомобильно-дорожных и строительных вузов при выполнении курсовых и дипломных проектов.

Табл. 55. Ил. 37. Прил. 4. Библиогр.: 18 назв.

ISBN 5-93204-092-0 © А.А. Фугенфиров, 2002


© Издательство СибАДИ, 2002
ПРЕДИСЛОВИЕ
Учебное пособие составлено в соответствии с программой дисциплины “Проектирование и строительство тоннелей” для студентов автомобильно-дорожных и строительных вузов по специальности 291100 «Мосты и транспортные тоннели».

Пособие является методическим материалом при выполнении курсовых и дипломных проектов по проектированию и строительству тоннелей, сооружаемых горным способом.

При составлении проекта должны быть выполнены требования нормативных документов, использованы материалы лекций, учебников, учебных пособий, а также специальная периодическая литература. В пособии приведены необходимые нормативные и справочные данные для проектирования трассы и конструирования обделок горных транспортных тоннелей, расчета тоннельных обделок сводчатого очертания, даны рекомендации по технологии производства работ и расчеты параметров проходческого цикла при буровзрывных работах. В приложениях приведены основные технологические характеристики современного тоннелепроходческого оборудования и транспортных машин.

3



  1. ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТ




  1. Задание на курсовой проект


Заданием предусматривается проектирование трассы и конструкции транспортного тоннеля (в основном автодорожного) и разработка способов производства тоннелепроходческих работ.

Задание выдается каждому студенту индивидуально с приложением плана местности в горизонталях. В задании приводятся основные исходные данные для составления проекта: назначение тоннеля, техническая категория дороги и число полос движения, интенсивность движения автомобилей, инженерно-геологические и гидрогеологические условия.

Проект представляется к защите в следующем объеме:

  1. чертежи на двух листах формата А1 (594 х 841 мм);

  2. пояснительная записка на 35-40 страницах стандартного формата А4 (210 х 297 мм).

На первом листе изображаются: конструкция тоннеля с вентиляционными и водоотводными устройствами (М 1:50); конструкция портала (М 1:100); конструкции камер, дренажных устройств (М 1:100); схема вентиляции тоннеля.

На втором листе показывается схема проходки (продольный профиль, план или поперечные сечения по профилю в М 1:100); перечень основного проходческого оборудования; циклограмма проходческого цикла; конструкция временной крепи.

В состав пояснительной записки входят следующие разделы:

  1. проектирование трассы;

  2. конструирование и расчет тоннельных обделок сводчатого очертания;

  3. расчет вентиляции тоннеля при эксплуатации;

  4. т
    4
    ехнология производства проходческих работ;

  5. расчеты параметров проходческих работ (буровзрывные работы, погрузка и откатка породы, временная крепь, проветривание);

  6. организация проходческих работ с составлением циклограммы;

  7. технико-экономические показатели проходки.

Расчет вентиляции тоннеля при его эксплуатации выполняется по материалам методических указаний «Проектирование вентиляции транспортных тоннелей» (Омск, СибАДИ, 2002 г.).

В состав записки включаются графические материалы: варианты трассы на плане местности; варианты продольных профилей трассы (на миллиметровой бумаге); схемы к конструированию и расчету обделки; схемы к паспорту буровзрывных работ.

Пояснительная записка должна быть написана аккуратно и ясно, без механического пересказа известных положений нормативных документов и учебных пособий, но с достаточным обоснованием принимаемых решений.


  1. Состав дипломного проекта


В состав дипломного проекта входят пояснительная записка и графический материал. В пояснительную записку, содержащую 100-140 страниц, включают все расчеты и материалы, обосновывающие графическую часть, а также дополнительную информацию, не требующую графического оформления на чертежах. Ее обычно приводят внутри текста или на отдельных листах записки в виде рисунков и небольших чертежей на писчей бумаге, миллиметровке или кальке.

В пояснительной записке отражают следующие положения:

  1. основные исходные данные к проекту;

  2. х
    5
    арактеристику топографических, климатических и инженерно-геологических условий места расположения тоннеля;

  3. описание намеченных вариантов трассы дороги, сравне-

ние вариантов по технико-экономическим показателям и выбор наиболее целесообразного варианта;

4) обоснование расположения порталов, описание плана и профиля тоннеля;

5) выбор типа обделки (внутреннее очертание, форма, размеры и материал) в соответствии с габаритами тоннеля и геологическими условиями; технико-экономическое сравнение вариантов обделки;

6) конструирование обделки;

7) определение нагрузок, действующих на обделку;

8) обоснование расчетной схемы и статический расчет обделки;

9) расчет вентиляции для эксплуатации тоннеля;

10) конструирование обустройств в тоннеле (вентиляционные устройства, водоотводные и дренажные устройства, проезжая часть, камеры и ниши и пр.);

11) обоснование и описание способа сооружения тоннеля, выбор проходческого оборудования, транспортных средств и типа временной крепи;

12) расчеты элементов проходческих работ: паспорта буровзрывных работ, бурения шпуров и скважин, погрузочно-транспортных работ, временной крепи, проходческой вентиляции;

13) организацию проходческих работ;

14) технологию и организацию бетонных работ;

15) составление графика строительства тоннеля;

16) мероприятия по технике безопасности, охране труда и охране окружающей среды при строительстве тоннеля;

17) составление смет для подсчета стоимости сооружения тоннеля.

Г
6
рафическая часть проекта состоит из 1012 листов чертежей формата А1. В состав проекта входят следующие чертежи:

  1. план местности в районе тоннельного перехода с вариантами трассы - 1 лист;

  2. продольный профиль по оси тоннеля - 1 лист;

  3. варианты конструкций обделок тоннеля - 1 лист;

  4. элементы конструкции обделки - 12 листа;

  5. конструкции портала и эксплуатационных обустройств - 23 листа;

  6. производство работ - 23 листа;

  7. план стройплощадки и график производства работ - 12 листа.

  1. Оформление чертежей


Чертежи курсовых и дипломных проектов выполняют карандашом или тушью с обязательным соблюдением правил графического оформления, установленных масштабов и условных обозначений. Размерности всех величин на чертежах следует указывать в единицах международной системы (СИ). При выполнении изображений на строительных чертежах следует руководствоваться ГОСТ 2.301-68, ГОСТ 21.001-93, ГОСТ 21.101-97 [6, 7, 8].

Рекомендуются следующие масштабы изображения в проектах (таблица):





Масштабы в проектах




Наименование чертежа


курсовом

дипломном




1

2

3




План местности для трассирования

1:10000

1:20000

1:10000

1:20000

1:50000




Генеральные планы и планы городской застройки


1:1000


1:500




П
7
родольные разрезы по оси тоннеля

Гор. 1:1000

1:20000

Верт.1:500

1:1000

Гор. 1:2500

1:10000

Верт.1:250

1:1000







Окончание таблицы







1

2

3




Конструкции обделок

1:50; 1:100

1:50; 1:100




Конструкция внутренних устройств

1:50; 1:100

1:20; 1:50




Элементы конструкций, схемы армирования


1:10; 1:20; 1:50


1:5; 1:10;1:20




Схемы производства работ

1:50; 1:100

1:25; 1:50




План строительной площадки

1:500; 1:1000

1:200; 1:500





Следует избегать чрезмерной детализации, не вызываемой требованиями проекта. По возможности применяют упрощенные и схематические изображения. Сложные участки изображений показывают схематически и без детальных размеров, вынося изображения этих участков со всеми данными в более крупном масштабе в виде фрагментов.


  1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТРАССЫ




  1. Общие положения


При трассировании автомобильных дорог по горной местности решают вопросы выбора:

- местного пересечения водораздела;

- уровня пересечения водораздела;

- вариантов трасс и подхода к водоразделу.

Трасса горных автомобильных дорог, как правило, представляет собой напряженные ходы, т.е. требует применения максимальных уклонов, и проектируется по нормам проектирования автодорог. Основные нормы проектирования автодорог приведены в табл. 2.1 [3].

Самым удобным местом пересечения водораздела открытой трассой является наиболее низкая его седловина - перевал, благоприятная для трассирования подходов. В этом же месте, под перевалом, может быть запроектирован наиболее


8

Т а б л и ц а 2.1


Показатели

Категория дороги




I

II

III

IV

1

2

3

4

5

Расчетная среднесуточная интенсивность движения автомобилей, авт/сут


>7000


3000

<7000


1000

?3000


100

?1000

Наибольшая перспективная часовая интенсивность движения автомобилей, авт/ч


2400


1600

<2400


800

<1600


<800

Расчетные скорости движения:













основные, км/ч

150

120

100

80

для трудных участков пересеченной местности, км/ч


120


100


80


60

для трудных участков горной местности, км/ч


80


60


50


40

Число полос движения, шт.

4 и более

2

2

2

Ширина полосы движения, м

3,75

3,75

3,5

3,0

Габарит приближения строения (для тоннелей)

Г-8,5

(9)

Г-8,5

(9)

Г-8

(8,5)

Г-7

(8)

Наибольшие продольные уклоны:













основные, ‰

30

40

50

60

для трудных участков пересеченной местности, ‰


40


50


60


70

для трудных участков горной местности, ‰


60


70


80


90

Наименьшие радиусы кривых в плане:













основные, м

1000

600

400

250

для трудных участков пересеченной местности, м


600


400


250


125

для трудных участков горной местности, м


250


125


10


80

Наименьшие радиусы вертикальных кривых:













а) выпуклых:













основные, м

30000

15000

10000

5000


9
на трудных участках пересе-

ченной местности, м


15000


10000


5000


2500

Окончание табл. 2.1




1

2

3

4

5

на трудных участках горной

местности, м


5000


2500


1500


1000

б) вогнутых:













основные,м

8000

5000

3000

2000

на трудных участках пересе-

ченной местности, м


5000


3000


2000


1500

на трудных участках горной

местности, м


2000


1500


1200


1000

в) вогнутых в исключительном

случае:













основные,м

4000

2599

1500

1000

на трудных участках пересе-

ченной местности, м


2500


1500


1000


600

на трудных участках горной

местности, м


1000


600


400


300

Радиусы серпантин, м

-

30

20

15


короткий тоннель. Но перевалы - это, как правило, места повышенного водопритока и тектонических нарушений, поэтому

расположение тоннелей непосредственно под ними не рекомендуется. Более благоприятным, несмотря на увеличение длины тоннелей, следует считать размещение их в стороне от оси перевала.

Выбор уровня пересечения водораздела должен обеспечить безопасность движения и защиту трассы от снежных заносов, обвалов, лавин и оползней.

Место расположения порталов назначают исходя из экономичности подходных выемок, геологических условий и способа производства земляных работ при разработке выемок. Максимальную глубину подходных выемок при трассировании принимают равной 1012 м в глинистых породах и 1520 м - в скальных.

П
10
одходные к водоразделу участки трассы выбирают на основе сравнения вариантов.

Сравниваемые варианты обычно представляют трассы:

- большой протяженности с коротким тоннелем;

- малой протяженности с длинным тоннелем;

- через перевал без сооружения тоннеля.

В результате трассирования показываются преимущества тоннельного варианта перед бестоннельным:

  1. значительное уменьшение длины участка дороги;

  2. уменьшение количества преодолеваемых высот, крутых поворотов и искусственных сооружений, а также величины наибольших уклонов;

  3. отсутствие необходимости защиты дорог от снежных заносов, обвалов, лавин, оползней и осыпей;

  4. обеспечение безопасности и непрерывности движения транспорта, облегчение работы двигателей, уменьшение износа дорожного полотна и автомобильных шин;

  5. и вследствие вышеизложенного уменьшение эксплуатационных расходов и обеспечение стабильности дорожного движения.

В табл. 2.2 приведены средние ориентировочные величины прямых затрат (цены 1984 г.) строительной стоимости открытых участков автодороги и тоннелей.
Т а б л и ц а 2.2



Наименование

Стоимость строительства на местности, тыс. руб.

объекта

пересеченной

горной


1

3

4

Открытый участок автодороги I категории, км

1400

2300

То же, II категории, км

850

1350

То же, III категории, км

450

750

Т
11
о же, IV категории, км

210

420



Окончание табл. 2.2



1

2

3

Автодорожный тоннель, сооружаемый способом:







сплошного забоя, пог.м

-

25

по частям, пог.м

-

35


2.2. Трассирование по планам в горизонталях
Задачей проектирования является трассирование участка дороги между пунктами А и Б, намеченными на плане (рис. 2.1). Уклоны дороги и радиусы кривых должны соответствовать установленным нормам.

Работа включает проектирование плана трассы, наколку и проектирование продольного профиля. Трассирование рекомендуется вести участками до 45 км, одновременно накалывая и проектируя профиль.

Необходимый шаг трассирования автомобильной дороги по плану в горизонталях с указанным масштабом и сечением горизонталями определяется по формуле



где l Тр - шаг трассирования в натуре, км;

h - сечение горизонталями, м;

imax - наибольший допустимый уклон автодороги, ‰.

Например, при сечении горизонталями через 50 м, imax = 80 ‰, масштабе плана 1:50000 (см. рис. 2.1):

км (в натуре);

см (в плане).

П
12
ри проектировании плана трассу необходимо уложить возможно ближе к циркульному ходу, т.е. к линии нулевых работ. Однако когда циркульный ход образует высокую и частую «пилу», то стремятся найти оптимальное значение высот насыпей и глубин выемок для лучшего распределения земляных масс. Это относится и к пересечению глубоких логов и
Рис. 2.1. Трассирование по плану в горизонталях методом

«нулевых работ»: 1 - бестоннельный вариант с обходом;

2 - бестоннельный вариант с развитием дороги на перевал;

3 - тоннельный вариант


оврагов, где рекомендуется располагать искусственные сооружения ( мосты, виадуки, трубы).

М
13
инимально допустимые радиусы кривых в плане и вертикальных кривых, а также наибольшие продольные уклоны принимают в соответствии с основными нормами проектирования автодорог (см. табл. 2.1).

При проектировании плана измерение углов производится транспортиром, сопряжение лучей при углах поворота трассы - вырезанными из картона шаблонами кривых или специальными лекалами.

Трассу автодороги показывают на плане местности цветной линией. Принятый вариант обычно выделяют красным цветом. На плане протрассированных вариантов должны быть проставлены:

Вверху плана делают надпись «Варианты трассы автомобильной дороги». Внизу плана справа указывают его масштаб, высоту сечения рельефа, условные обозначения вариантов трассы. Надписи располагают параллельно направлению трассы.

На миллиметровой бумаге высотой 297 мм вычерчивают схематические продольные профили трасс в масштабах: горизонтальном 1:2000, 1:5000 и вертикальном 1:200, 1:500. Все условные обозначения, размеры сетки граф, масштабы и шрифт должны соответствовать стандартам.

Продольные профили вычерчивают слева направо независимо от направления трассирования (рис. 2.2). На профилях должны быть нанесены: ординаты отметок поверхности земли по оси дороги и проектных отметок во всех точках перелома

п
14
родольного профиля и на пикетах, искусственные сооружения и их рабочие отметки, проектные уклоны и вертикальные кривые, план трассы и кривые в плане, расстояния между точками перелома и другими характерными точками, пикеты и километры.

Проектные линии и их ординаты необходимо выделять более жирными линиями или красным цветом.
Рис. 2.2. Продольный профиль участка трассы

  1. План и продольный профиль тоннеля

План и профиль тоннеля проектируются но нормам, установленным для открытых участков автодороги с учетом особенностей, связанных с расположением трассы в подземных выработках.

В плане предпочтение следует отдавать расположению тоннелей на прямых участках дороги. Если по условиям рельефа возникает необходимость расположения тоннеля на кривой, радиус ее не должен быть менее 250 м. Исходя из условий безопасности движения транспорта на кривых с радиусом менее 1000 м, предусматривают уширение проезжей части, а при радиусах менее 2000­­­­­­3000 м устраивают виражи.

Тоннель, криволинейный в плане, рекомендуется располагать полностью на круговой кривой одного радиуса или, в крайнем случае, на кривых радиусов, близких по значению. Это способствует применению однотипных конструкций обделки и проходческого оборудования.

В продольном профиле горные автодорожные тоннели проектируют при длине тоннеля менее 300 м - односкатными, а при большей длине тоннели могут быть односкатными и двускатными (выпуклый профиль с подъемом к середине тоннеля). В средней части тоннеля на переломе профиля устраивают разделительные площадки длиной 250500 м с уклонами до 3 ‰ в обе стороны.

Односкатный продольный профиль применяют обычно для петлевых, спиральных и коротких перевальных тоннелей, а двускатный - для длинных перевальных тоннелей. При выборе вида продольного профиля учитывают рельеф местности, горно-геологические условия эксплуатации тоннеля.

М
16
инимальный продольный уклон в тоннеле принимают по условиям обеспечения водоотвода равным 3 ‰. Максимальный продольный уклон принимают по условиям обеспечения оптимальных режимов вентиляции равным 40 ‰.

Рис. 2.3. Геологический продольный разрез

по оси тоннеля


17

При длине тоннеля до 500 м в сложных топографических условиях допускается увеличение продольного уклона до 60 ‰. На подходах к тоннелям длиной 250 м от портала наибольший продольный уклон дороги не должен превышать 45 ‰.

В дипломном проекте вычерчивают продольный разрез по оси тоннеля (рис. 2.3) на листе ватмана аналогично профилям трасс, но в более крупных масштабах (см. табл. 1.1). На разрезе условными обозначениями показывают геологические условия с характеристиками пород, типы обделок.

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации