Подземное сооружение

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК А 1 1 В 11/О 1 Й 1к ЕТЕЯИ ВИДЕТЕЛЬСТ АВТОРСН го уже- ния оч о- ири же нподуще и лои-лы, 2 и ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССРФ 1453023, кл. Е 21 0 11/04, 1985.(57) Изобретение относится к строительству подземных сооружений кольцвого сечения под насыпным грунтом им.б, использовано при строительстветуннелей, водоводов, емкостей для .хранения жидких и газообразных материалов. Цель - улучшение напряженндеформированного состояния при налчии разномодульных подстилающих грутов. Корпус (К) 1 кольцевого сеченинаходится под насыпным грунтом 3, Скаждой боковой стороны К 1 выпуклостью вниз установлены арки 4, опетые одним своим торцом на нижнюючасть боковой поверхности К 1, а др 2гим торцом на с вяза нный подстилающий грунт 2 или иную упорную конструкцию, Под аркой м.б. уложен деформируемый или однократно подпружиниваемый материал, имеющий средства регулирования подпружинивания, При расположении арки 4 выпуклостью вниз К 1 частично зависает на арке 4, смягчая разномодульность подстилающих грунтов 2 на напряженно-деформированное состояние К 1. Роль уложенного под аркой 4 деформированного материала сводится к сглаживанию влияния разномодульн грунта под аркой 4 на работу соо ния, Для однократного преднапряж арки 4 подают упругий твердеющий териал под арку 4, что позволит вдвое сократить армирование К необходимости управлять напр деформированным состоянием К пользуют подпружинивающий сл аркой 4, Преднапряжение арки ствляют путем подачи под давл жидкости в подпружинивающий, 1511407Изобретение относится к строительству подземных сооружений кольцевого сечения под насыпным грунтом и может быть использовано при строительстве транспортных туннелей, водоводов, емкостей для хранения жидких и газообразных материалов и тому подобных сооружений.Целью изобретения является улучше ние его напряженно-деформированного состояния при наличии разномодульных поДстилающих грунтов.На фиг . 1 схематично изображено предлагаемое сооружение (вариант параллельно расположенных на одном уровне водоводов с расположенными под арками средствами многократного и регулируемого подпружинивания) поперечное сечение; на фиг. 2 - узел 20 1 на фиг., 1.Подземное сооружение включает несколько параллельно расположенных корпусов 1, находящихся на разномодульном подстилающем грунте 2 под насыпным грунтом 3. Между корпусами 1 устустроены арки 4, расположенные выпуклостью вниз с опиранием торцами на нижнюю половину корпуса, Под каждой 30 аркой может быть уложен подпружинивающий слой 5, который создают путем закачки в период возведения насыпи над аркой, а при необходимости и в период эксплуатации сооружения, теку чего материала под повышенным давлением. Подпружинивающий слой 5 включает оболочку из материала 6 контура подпружинивающего слоя, внутри которой расположен заполнитель 7 подпру жинивающего слоя, связанный трубопроводом 8 с источником повышенного давления,Подземное сооружение возводят сле дующим образом.Корпус 1 из сборного или монолитного бетона устанавливают в заранее выполненной выемке в разномодульном подстилающем грунте 2 и подсыпают насыпной грунт 3 до отметки, не превышающей нижнюю расчетную точку будущего контакта арки 4 и внешней образующей корпуса 1Между корпусамн 1 55 устраивают выемку под ключевую часть арки 4. Профиль этой выемки определяется геометрией расчетной арки 4, Эту геометрию определяют расчетным путем,а при необходимости проверяют на прочностной модели, имея в виду, что такая арка должна иметь минимальный объем для заданного радиуса и центрального угла при сохранении возможности ее упругой работы на усилия в пятах, горизонтальная составляющая которых должна быть близкой к разнице силового воздействия на корпус со стороны грунта в вертикальном и в горизонтальном направлениях . Контакт между подстилающим грунтом и выпуклой частью арки в общем случае должен быть обеспечен швом скольжения. Арку 4 изготавливают из бетона по месту или на строительной площадке. В зависимости от условий работы сооружения под выпуклой частью арки может быть устроена одна из следующих конструкций.Прослой антифрикционного материала, например, на основе минеральных масел с металлическими прокладками или без них в контакте арка - подстилающий грунт. Применяется в тех случаях, когда расчетные осадки под корпусом равны расчетным осадкам под аркой.Прослой деформируемого материала, например, на основе компаунда с пористым неопреном. Применяется в тех случаях, когда расчетные осадки под корпусом выше, чем расчетные осадки под.аркой.Прослой однократно преднапрягаемого материала, например, подаваемого посредством инъектирования компаунда твердеющего раствора на основе пористого неопрена. Применяется в тех случаях, когда необходимо однократно преднапрячь арки, что может быть осуществлено в процессе укладки насыпного грунта, например, при укладке насыпи на 0,5 от расчетной высоты. Подпружинивающий слой, устраиваемый до возведения арки и преднапрягаемый как во время строительства сооружения, так и при его эксплуатации.Применяется в тех случаях, когда корпус подвержен в процессе эксплуатациициклическому силовому воздействию свнутренней стороны, существенно влияющего на изменение напряженного сос"тояния. Этот вариант может быть использован, например, при возведении водоводов в системе ГАЭС с суточнымрежимом использования, 15114При устройстве подпружинивающегослоя е 5 до возведения арки 4 и послеорганизации выемки в подстилающемгрунте с подсыпкой грунта под пятовой5зоной будущей арки укладывают материал 6 контура подпружинивающего слоя5. Наиболее удобным материалом с учетом долгосрочности эксплуатации сооружения может быть тонкодисперсный 10инертный заполнитель, например мелкофракционированный песок, пропитанныйизолирующим для будущего заполнителя7 подпружинивающего слоя материалом,Таким изолирующим материалом могут 15быть компаунды на основе синтетических смол, а также тиксотропная суспензия, Материалом 6 контура можетбыть и рулонный гидроизолирующий материал промышленного производства. В 20качестве заполнителя 7 подпружинивающего слоя может быть назначен, например, комплекс крупнообломочная среда -жидкость. Крупнообломочная . средадолжна обладать прочностными и деформативными свойствами, близкими :ксвойствам окружающего насыпного грунта, Жидкость, например тиксотропнаясуспензия, должна обладать устойчивыми физическими свойствами или 30средствами стабилизации этих свойств,обладать подвижностью, достаточнойдля нагнетания из средств закачки,и кроме того, такая жидкость не должна фильтровать через материал 6 контура подпружинивающего слоя, Нагнета 35ние этой жидкости может быть осуществлено из средств закачки, расположенных внутри корпуса 1 по заранее уложенным трубопроводам 8, если регулирование подпружинивания ограниченостроительным периодом или же из специальной галереи, если регулированиеподпружинивания необходимо осуществить и в эксплуатационный период.После формирования заполнителяподпружинивающего слоя 7 завершаетконтур подпружинивающего слоя и известными способами возводят арку 4,Заканчивают возведение сооружения укладкой насыпного грунта до проектнойотметки,Предлагаемое сооружение функционирует следующим образом, По мере возведения насыпи над уже созданными со-.оружениями подземного контура увеличивается вертикальная нагрузка накорпуса 1. Увеличивается и горизонтальная нагрузка, однако в среднем 076она составляет величину 0,3 от верти-, кальной, Это приводит к появлению растягивающих напряжений в зонах корпуса, находящихся вблизи вертикальной оси со стороны полости корпуса, и повьппенных сжимающих напряжений в зонах, находящихся вблизи горизонтальной оси корпуса со стороны его полости. Для обеспечения равномерного обжатия корпуса как по вертикали, так и по горизонтали, необходимо догрузить боковые поверхности корпуса дополнительными усилиями, равными приблизительно разнице усилий, действующих в вертикальном и в горизонтальном направлениях. Эта задача выполняется в общем, если на боковые поверхности корпуса опереть арку, расположенную выпуклостью вверх, Однако при наличии раэномодульных подстилающих грунтов под корпусом произойдет его ассиметричное смещение при осадке.Это смещение усугубит дополнительная нагрузка от вертикальной составляющей в пятовом примыкании арки.В результате этого в корпусе произойдут непрогнозируемые изменения напряженно-деформированного состояния, ведущие к увеличению растягивающих и сжимающих напряжений и к потери устойчивости корпуса. Эти дефекты исключаются при использовании предлагаемого изобретения. При расположении арки выпуклостью вниз корпус частично "зависает" на арке, чем смягчается влияние разномодульности подстилающих грунтов на напряженно в деформированное состояние корпуса. Функционирование одной из конструкций, находящейся под выпуклой частью арки, заключается в следующем.При равенстве расчетных осадок под корпусом и под аркой и устройстве в контакте арка - подстилающий грунт прослоя антифрикционного материала роль арки сводится к пассивному подпружиниваю боковых поверхностей корпуса за счет реакции отпора от поперечного расширения корпуса. Учитывая, что и в корпусе и в арке имеют место неупругие деформации, такая конструкция недостаточно эффективна.При значениях расчетных осадок под корпусом выше, чем под аркой, и наличию деформируемого материала под аркой, преднапряжение корпуса с боковых сторон осуществляется как за счет поперечного расширения корпуса, таки за счет его осадки. Роль деформируемого материала сводится к сглаживанию влияния разномодульности грунта под аркой на работу сооружения.При необходимости однократно пред- напрячь арку подают упругий твердеющий материал под арку. Величину пред- напряжения определяют из следующих сооружений. Принимая во внимание то, что определяющими для работы бетонной конструкции являются растягивающие напряжения, определяют зависимость роста растягивающих напряжений в корпусе от этапа возведения насыпи и ввода сооружения в эксплуатацию.Преднапряжение арки осуществляют на промежуточном этапе и с усилиями, создающими аркой боковой распор, эквивалентный также промежуточному значении от усилия данного этапа и того усилия, которое будет создано в последующем. Это позволит выбрать неупругие деформации системы арка - корпус. Такое использование арки вызовет в горизонтальном сечении корпуса временное появление растягивающих напряжений, которые впоследующем с ростом высоты насыпи будут уменьшаться, а уровень растягивающих напряжений в вертикальном сечении корпуса снизится, Такое однократное преднапряжение корпуса позволит почти вдвое сократить армирование корпуса при использовании его в качестве водовода, а при использовании корпуса в качестве транспортного туннеля - равномерно распрецелить трещины с внутренней стороны корпуса и уменьшить их глу бину.При необходимости активно управлять напряженно-деФормированным сос" тоянием корпуса в процессе возведения насыпи и эксплуатации сооруженияиспользуют подпружинивающий слойпод аркой. Преднапряжение арки осуществляется путем подачи под давлением жидкости в подпружинивающий слойкак при возведении насыпи, .так и принеобходимости - при эксплуатации сооружения, Жидкость в подпружинивающем слое может быть .заменена на упругий твердеющий материал,Формула изобретения1. Подземное сооружение, включающее корпус кольцевого сечения, находящийся под насыпным грунтом, средства дополнительного силового воздействия на корпус, выполненные в видеарок, расположенных с каждой боковойстороны корпуса и опертых одним торцом на боковую поверхностькорпуса,а другим - на связанный подстилающийгрунт или иную упорную конструкцию,25 о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью улучшения напряженно.-деформированного состояния при наличии разномодульных подстилающих грунтов, аркиустановлены выпуклостью вниз и оперты30 на боковые поверхности корпуса в егонижней части,2. Сооружение по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что под аркойуложен деормируемый материал .3. Сооружение по п. 1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что под аркойуложен однократно подпружиниваемыйматериал.4. Сооружение по пп, 1 и 3, о т -л и ч а ю щ е е с я тем, что под аркой уложен подпружинивающий слой,имеющий средства регулирования подпружинивания.151 14077 2Фиг, 2Составитель Л, БерезкинаРедактор Ю, Середа Техред И. Верес Корректор М. ВасильеваЗаказ 5875/34Тираж 449 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,.101