Обделка напорного туннеля и способ ее возведения

(56) Окрокверцхишвили Н.В. Экспериментальные исследования конструкций. бетонных обделок гидротехнических туннелей.на опытном полигоне ХрамГЭС. В сб;: Мате. риалы конференции молодых научных работников по гидроэнергетическому . строительству, Сухуми, 1969, с,123-124,Белкин М.Н, и др. Производственные испытания плоского лотка обделки туннеля большого сечения. Энергетическое строительство 1 Ф 3, 1971. с.68-70, рис. 1 и 2, с,69. (54) ОБДЕЛКА НАПОРНОГО ТУННЕЛЯ И . СПОСОБ ЕЕ ВОЗВЕДЕНИЯ(57) Изобретение относится к строительству Изобретение относится к строительству подземных гидротехнических сооружений, а именно к напорным туннелям ГЭС, ГАЭС и водохозяйственного назначения.Цель изобретения - повышение экспду-. атационной надежности обделки,На фиг. 1 приведена обделка,.поперечный разрез; на фиг, 2 - плоский лоток, йлан, на фиг, 3 - схема раскрытия продольной трещины в грунте вдоль ряда скважин, :Туннель.1,сооруженный в грунте 2,имеет обделку из кругового бетонного колъца 3. с плоским лотком 4, По краям 5 плоского.Я 2 1712532 А 1 гидротехнических подземных сооружений, а именно к напорным туннелям ГЭС, ГАЭС и водохозяйственного назначения. Цель изобретения - увеличение эксплуатационной надежности обделки, Обделка включает круговое бетонное кольцо 3 с плоским лотком 4 и цементационную завесу в лотке. Завеса выполнена в виде опорных стенок 6 путем бурения цементационных скважин 8 с заглублением в грунт и нагнетания в них тампонажного раствора, Опорные стенки 6 устраивают по краям плоского лотка вдоль туннеля 1. При осуществлении способа выполнения обделки цементационные опорные стенки выполняют путем бурения рядов скважин 8 с заходками вдоль туннеля 1 на длине не менее диаметра туннеля с цементацией заходки с доведением давления до образования продольных трещин в грунте 2 вдоль ряда 7 скважин. На стыках заходок выполняют повторное нагнетание, 2 с. и 1 э.п. ф-лы, 3 ил. лотка 4 выполнены цементационные опорные стенки 6 в грунте 2 вдоль туннеля 1.Способ выполнения обделки осуществляют следующим образом.После проходки туннеля 1 возводят кольцо 3 с лотком 4. Стенки 6 выполняют путем бурения в краях 5 лотка 4 рядов 7 цементационных скважин 8 с заходками 9 вдоль туннеля 1 на длине не менее диаметра туннеля 1. Скважины 8 бурят под некоторым постоянным углом а к вертикали для охвата стенкой 6 узла 10 стыка лотка 4 с кольцом 3 и для размещения стенки 6 в зоне концентрации растягивающих напряжений в груйте2, по активной глубине которой назначают глубину бурения (на фиг. 1 глубина скважин 8 принята равной радиусу туннеля 1). Скваживы 8 ззходки 9 цементируют одновременно (групповым методом) путем 5 нагнетания в них тампонажного раствора с доведением цементационного давления до образования продольных трещин 11 в грунте 2 вдоль ряда 7 скважин 8, При этом величина цементзционного давления может 10 составить 2-3 МПа в зависимости от категории грунта 2 и принимаемого шага скважин 8 в рядах 7, который устанавливают экспериментально.После завершения нагнетания в сква жины 8 заходки 9 стенок 6 на стыках 12 заходок 9 выполняют повторное нагнетание, при котором происходит выравнивание раскрытия трещин 11 в стыках 12 (покзэано пунктиром на фиг, 3), т.е. ликвидируются 20 разрывы в раскрытии, вызванные краевым эффектом при раздельном выполнении стенки 6 эаходками 9, что образует сплошную стенку 6 по длине туннеля 1., Длина ззходки 9 основана из условия 25 минимальной длины нзгружения туннельной выработки, при котором деформации в средней части длины соответствуют таковым при изгружении туннеля на бесконечно длинном отрезке. При меньшей длине за ходки 9 цементзциойное давление в скважинах 8 будет иметь местный характер, что не гарантирует образование трещин 11, а соответственно и выполнение стенок 6.Тампонировзние трещины 11 под це ментзционным давлением образует местную зону предварительных сжимающих напряжений в грунте 2 вдоль туннеля 1, что наряду с также местным омоноличиванием самого грунта 2 и грунта 2 с внешней повер хностью уэлэ 10 приводит к созданию стенки 6 с высокими деформативными и фильтрационными характеристиками в сравнении с таковыми у грунта 2 в естественном состоянии. 45Обделка работает следующим образом.В результате выполнения стенок 6.по краям 5 лотка 4 сохраняется целостность лотка 4, так как давление тампонажного раствора при цементации приложено к узлу 50 10 и прилегающему к краю 5 отрезку лотка 4, обладающим повышенной жесткостью к воздействию наружного давления.При внутреннем давлении воды в туннеле 1 кольцо 3 работает иа растяжение с 55 отпором грунта 2 и частично на изгиб из-за ограничения его радиальной деформации в узлах 10, которые уперты в стенки 6, имею.щих высокое местное значение коэффициента удельного отпора. Лоток 4 эз счет различия отпоров у края 5 и в середине также частично работает на изгиб с рзстягивающими напряжениями нз внешних волокнах, примыкающих к грунту 2. При этом . величина напряжений значительно меньше, чем в кольце 3. Узел 10 работает совместно со стенкой 6, который ограничивает раскрытие внем стыка. Стенка 6 расположена в зоне концентрации растягивающих напряжений в грунте 2 и поэтому фильтрующие трещины в ней не возникают.Такйм образом, за счет сохранения целостности обделки в строительный период надежной ликвидацйи опасности образования фильтрующих трещин в стыках и в грунте повышается эксплуатационная надежность обделки.Изобретение целесообразно использовать в скальных и полускальных грунтах, в том числе в слзбоцементируемых (при обычных методах цементации), учитывая, что трещины в грунте, как пути введения в нем цемента, будут образовываться искусственно. формула изобретен и я 1. Обделка напорного туннеля, выполненная в поперечном сечении в виде бетонного кольца с плоским лотком в нижней части, и цементационной завесой, заглубленной в грунт под лотком, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности, цементацианная завеса выполнена в виде цементационных опорных стенок, расположенных вдоль туннеля по краям плоского лотка иа границе с криволинейной частью бетонного кольца,2. Способ возведения обделки напорного туннеля, включающий возведение бетон- нога кольца с плоским лотком в нижней части и образование цемеитационной завесы путем бурения рядов в лотке на длине заходки вдоль туннеля с заглублением в грунт и нагнетанием в них тампоиажного раствора, о т л и ч з ю щ и й с я тем, что цементацианную завесу выполняют в виде. опорных стенок, образуемых вдоль ряда скважин заходки, скважины заходки размещают на длине не менее диаметра туннеля, а при нагнетании в скважины захадки тампонажного раствора доводят давление нагнетания до образования продольных трещин в грунте вдоль ряда скважин.3. Способ поп.2,отличаю щийся тем, что после завершения нагнетания в скважины тампонажного раствора и образования трещин в грунте в ряду скважин на стыках эаходок выполняют повторное нагнетание,.Гагарина, 10 водст вен г. Ужго Заказ 16 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5