Патент на изобретение №2181400
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) ПЕРЕСЕЧЕНИЕ В РАЗНЫХ УРОВНЯХ ТРАНСПОРТНЫХ МАГИСТРАЛЕЙ
(57) Реферат: Изобретение относится к строительству и может быть использовано в конструкциях пересечений в разных уровнях транспортных магистралей, одна из которых проходит в тоннеле под другой в сложных горно-геологических условиях, в том числе и при наличии в основании тоннеля слабых обводненных грунтов и возведении тоннеля без перерыва движения по вышележащей транспортной магистрали. В пересечении в разных уровнях транспортных магистралей, одна из которых, железнодорожная, проходит над другой, автодорожной, пропущенной в тоннеле, содержащем обделку, состоящую из лотка, стен и перекрытия, наружный защитный экран из протяженных элементов и расположенную снаружи тоннеля, по крайней мере под основанием зону упрочненного инъектированием грунта, новым является то, что зона упрочненного инъектированием грунта выполнена в виде армированной структуры из системы образованных из упрочняющего материала или из пропитанного им грунта усиливающих элементов в виде грушеобразных тел, и/или взаимно пересекающихся слоев, и/или инъекционных свай, причем последние расположены по крайней мере под основанием тоннеля или под его частью, а защитный экран выполнен по всему периметру тоннеля и подкреплен с внутренней стороны рамами, дискретно расположенными по длине тоннеля. Причем по крайней мере часть оголовков инъекционных свай или расположенные в них дополнительные элементы пересекают экран, заведены в тело лотка тоннеля, в которое также заведены нижние участки рам с омоноличиванием в нем и образованием совместно с участком экрана и телом лотка ростверк свайного основания тоннеля. Технический результат, обеспечиваемый изобретением, состоит в повышении безопасности и надежности конструкции пересечения как на стадии возведения, так и на стадии эксплуатации за счет выполнения его позволяющим обеспечить бесперебойную работу пересечения, производство работ по возведению тоннеля в составе пересечения без перерыва движения по вышележащей магистрали и исключение деформаций дневной поверхности, превышающих допустимые значения, что особенно важно при тесной застройке города и сложной горно-геологической обстановке, обусловленной наличием в основании тоннеля слабых водонасыщенных грунтов, а также повышение экономичности конструкции за счет образования совместно работающей единой пространственной сталежелезобетонной конструкции, включающей защитный экран, подкрепляющие его рамы и материал обделки, а также усиленное свайное основание тоннеля и закрепленный инъектированием грунт. 15 з.п. ф-лы, 17 ил. Изобретение относится к строительству и может быть использовано в конструкциях пересечений в разных уровнях транспортных магистралей, одна из которых проходит в тоннеле под другой в сложных горно-геологических условиях, в том числе и при наличии в основании тоннеля слабых обводненных грунтов и возведении тоннеля без перерыва движения по вышележащей транспортной магистрали. Наиболее близким к изобретению по своей сущности и достигаемому техническому результату является пересечение в разных уровнях транспортных магистралей, одна из которых, железнодорожная, проходит над другой, автодорожной, пропущенной в тоннеле, содержащем обделку, состоящую из лотка, стен и перекрытия, наружный защитный экран из протяженных элементов и расположенную снаружи тоннеля, по крайней мере под основанием зону упрочненного инъектированием грунта (см. , например, Кондратов А.Б., Бородулин B.И. Тоннель в третье тысячелетие, Подземное пространство мира 5, 1999, стр. 17-18). Однако известная конструкция пересечения не обеспечивает достаточной надежности при длительной эксплуатации тоннеля, возводимого в сложных горно-геологических условиях, в том числе при наличии в основании тоннеля слабых обводненных грунтов ввиду возможных осадок основания тоннеля как в период возведения тоннеля, так и в период его эксплуатации, следствием чего могут являться и осадки дневной поверхности. Задачей настоящего изобретения является повышение экономичности, надежности и безопасности возведения и эксплуатации пересечения, имеющего в своем составе тоннель, возводимый без перерыва движения по вышележащей транспортной магистрали в сложных горно-геологических условиях, в том числе при наличии слабых обводненных грунтов в основании тоннеля и тесной городской застройке, не допускающей осадок дневной поверхности. Задача решается за счет того, что в пересечении в разных уровнях транспортных магистралей, одна из которых, железнодорожная, проходит над другой, автодорожной, пропущенной в тоннеле, содержащем обделку, состоящую из лотка, стен и перекрытия, наружный защитный экран из протяженных элементов и расположенную снаружи тоннеля, по крайней мере под основанием зону упрочненного инъектированием грунта, согласно изобретению зона упрочненного инъектированием грунта выполнена в виде армированной структуры из системы образованных из упрочняющего материала или из пропитанного им грунта усиливающих элементов в виде грушеобразных тел, и/или взаимно пересекающихся слоев, и/или инъекционных свай, причем последние расположены по крайней мере под основанием тоннеля, или под его частью, а защитный экран выполнен по всему периметру тоннеля и подкреплен с внутренней стороны рамами, дискретно расположенными по длине тоннеля, причем по крайней мере часть оголовков инъекционных свай или расположенные в них дополнительные элементы пересекают экран, заведены в тело лотка тоннеля, в которое также заведены нижние участки рам с омоноличиванием в нем и образованием совместно с участком экрана и телом лотка ростверк свайного основания тоннеля. Элементы экрана могут быть выполнены с замкнутой или разомкнутой конфигурацией поперечного сечения и замковыми соединениями между элементами, а дополнительные элементы, расположенные в оголовках инъекционных свай, выполнены из конструкционного материала, преимущественно из металла, совместимого в работе с инъектируемым материалом свай, преимущественно в виде патрубков, которые пропущены через отверстия, выполненные для этого в замковых соединениях элементов экрана. Защитный экран может быть выполнен из металлических труб, преимущественно круглоцилиндрических, в том числе прокатных, и/или сварных, и/или холоднотянутых, и/или паяных по шву, и/или бесшовных, и/или спиральношовных. Полости элементов экрана могут быть заполнены твердеющим материалом, в качестве которого может быть использован, например, бетон или полимербетон, при этом заполнение полостей элементов экрана может быть выполнено с армированием, которое может быть выполнено каркасами, и/или отдельными стержнями, и/или сетками, и/или с включением прокатных профилей, и/или с использованием стержневых конструкций типа плоских или пространственных ферм. При этом по крайней мере часть поверхностей элементов экрана могут быть выполнены с защитным покрытием. Экран, подкрепляющие элементы экрана рамы и заполнение между ними могут образовывать совместно единую сталежелезобетонную пространственную систему. Рамы могут быть выполнены однопролетными или многопролетными, со стойками и балками, выполненными в виде закрытого, или открытого, и/или комбинированного профилей из прокатных, и/или гнутых, и/или сварных, и/или трубчатых элементов. Замковые соединения могут быть выполнены в виде образующих замок, приваренных на обращенных друг к другу поверхностях смежных элементов экрана двух протяженных элементов, один из которых выполнен С-образным в поперечном сечении, а другой выполнен в виде заведенной в него стенки с расположенным на свободной кромке уширением шириной, превышающей ширину створа С-образного в поперечном сечении элемента. Тоннель может быть выполнен с порталами, имеющими подпорные стены переменной высоты и расположенный в зонах основания порталов и по крайней мере на части высоты и длины примыкающих к основанию подпорных стен защитный экран, а защитный экран порталов может быть выполнен аналогично защитному экрану тоннеля, при этом основание порталов может быть выполнено свайным с переходными плитами. Сваи основания порталов могут быть выполнены также инъекционными, например цементогрунтовыми. Толщины перекрытия, стен и лотка могут соотноситься как 1:(0,7-1,2): (0,5-0,9), диаметр свай составляет 600-1000 мм при длине 10-16 м, а диаметр элементов экрана – 800-1400 мм. Технический результат, обеспечиваемый изобретением, состоит в повышении безопасности и надежности конструкции пересечения как на стадии возведения, так и на стадии эксплуатации за счет выполнения его позволяющим обеспечить бесперебойную работу пересечения, производство работ по возведению тоннеля в составе пересечения без перерыва движения по вышележащей магистрали и исключение деформаций дневной поверхности, превышающих допустимые значения, что особенно важно при тесной застройке города и сложной горно-геологической обстановке, обусловленной наличием в основании тоннеля слабых водонасыщенных грунтов, а также повышение экономичности конструкции за счет образования совместно работающей единой пространственной сталежелезобетонной конструкции, включающей защитный экран, подкрепляющие его рамы и материал обделки, а также усиленное свайное основание тоннеля и закрепленный инъектированием грунт. Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображено пересечение в разных уровнях транспортных магистралей в аксонометрии; на фиг. 2 – поперечный разрез тоннеля с защитным экраном и свайным основанием; на фиг.3 – стыковое соединение элементов экрана; на фиг.4 – фрагмент поперечного сечения части защитного экрана с подкрепляющей его рамой; на фиг.5 – вид по А-А на фиг.4; на фиг.6 – схема армирования лотка в зоне портала в плане; на фиг.7 – вид по Б-Б на фиг.6; на фиг.8 – фрагмент армирования подпорной стенки портала вдоль тоннеля; на фиг.9 – узел В на фиг.2, поперечный разрез (замковые соединения условно не показаны); на фиг.10 – то же, вид сбоку (замковые соединения и сваи условно не показаны); на фиг. 11 – вид по Г-Г на фиг.8 (замковые соединения и сваи условно не показаны); на фиг. 12 – вид по Д-Д на фиг.8 (замковые соединения и сваи условно не показаны); на фиг. 13 – вид по Е-Е на фиг.8 (замковые соединения и сваи условно не показаны); на фиг.14 – фрагмент портала тоннеля, продольный разрез (сваи условно не показаны); на фиг.15 – портал тоннеля с подпорными стенками, вид спереди; на фиг.16 – то же, в плане; на фиг.17 – вид по Ж-Ж на фиг.16 (замковые соединения и сваи условно не показаны). Пересечение в разных уровнях содержит транспортные магистрали 1, 2, одна из которых 2, железнодорожная, проходит над другой, автодорожной 1, пропущенной в тоннеле 3, содержащем обделку 4, состоящую из лотка 5, стен 6 и перекрытия 7, наружный защитный экран 8 из протяженных элементов 9 и расположенную снаружи тоннеля 3, по крайней мере под основанием 10 зону 11 упрочненного инъектированием грунта. Зона 11 упрочненного инъектированием грунта выполнена в виде армированной структуры из системы образованных из упрочняющего материала или из пропитанного им грунта усиливающих элементов в виде грушеобразных тел (не показано), и/или взаимно пересекающихся слоев (не показано), и/или инъекционных свай 12, причем последние расположены по крайней мере под основанием 10 тоннеля 3 или под его частью, а защитный экран 8 выполнен по всему периметру тоннеля 3 и подкреплен с внутренней стороны рамами 13, дискретно расположенными по длине тоннеля 3. По крайней мере часть оголовков инъекционных свай 12 или расположенные в них дополнительные элементы 14 пересекают экран 8, заведены в тело 15 лотка 5 тоннеля 3, в которое также заведены нижние участки 16 рам 13 с омоноличиванием в нем и образованием совместно с участком экрана 8 и телом 15 лотка 5 ростверк 17 свайного основания 18 тоннеля 3. Элементы 9 экрана 8 выполнены с замкнутой или разомкнутой (не показано) конфигурацией поперечного сечения и замковыми соединениями 19 между элементами 9, а дополнительные элементы 14, расположенные в оголовках инъекционных свай 12, выполнены из конструкционного материала, преимущественно из металла, совместимого в работе с инъектируемым материалом свай 12 преимущественно в виде патрубков 20, которые пропущены через отверстия 21, выполненные для этого в замковых соединениях 19 элементов 9 экрана 8. Защитный экран 8 может быть выполнен из металлических труб, преимущественно круглоцилиндрических, в том числе прокатных, и/или сварных, и/или холоднотянутых, и/или паяных по шву, и/или бесшовных, и/или спиральношовных. Полости 22 элементов 9 экрана 8 заполнены твердеющим материалом, в качестве которого может быть использован, например, бетон или полимербетон, при этом заполнение полостей 22 элементов 9 экрана 8 может быть выполнено с армированием (не показано), которое может быть выполнено каркасами, и/или отдельными стержнями, и/или сетками, и/или с включением прокатных профилей, и/или с использованием стержневых конструкций типа плоских или пространственных ферм (на чертежах не показано). При этом по крайней мере часть поверхностей элементов 9 экрана 8 выполнены с защитным покрытием. Экран 8 рамы 13 и заполнение между ними образуют совместно единую сталежелезобетонную пространственную систему. Рамы 13 могут быть выполнены однопролетными или многопролетными, со стойками 23 и балками 24, выполненными в виде закрытого, или открытого, и/или комбинированного профилей из прокатных, и/или гнутых, и/или сварных, и/или трубчатых элементов. Замковые соединения 19 выполнены в виде образующих замок, приваренных на обращенных друг к другу поверхностях смежных элементов 9 экрана 8 двух протяженных элементов 25, 26, один из которых (элемент 25) выполнен С-образным в поперечном сечении, а другой (элемент 26) выполнен в виде заведенной в него стенки с расположенным на свободной кромке уширением 27 шириной, превышающей ширину створа С-образного в поперечном сечении элемента 25. Тоннель 3 выполнен с порталами 28, имеющими подпорные стены 29 переменной высоты, и расположенный в зонах основания порталов 28 и по крайней мере на части высоты и длины примыкающих к основанию 30 подпорных стен защитный экран 31, а защитный экран 31 порталов 28 выполнен аналогично защитному экрану 8 тоннеля 3, при этом основание порталов 28 может быть выполнено свайным 32 с переходными плитами 33. Сваи 34 основания порталов 28 выполнены также инъекционными, например цементогрунтовыми. Толщины перекрытия 7, стен 6 и лотка 15 соотносятся как 1:(0,7-1,2): (0,5-0,9), диаметр свай 12 и 34 составляет 600-1000 мм при длине 10-16 м, а диаметр элементов 9 экранов 8, 31 – 800-1400 мм. Армирование лотка 5, стен 6 и перекрытия 7 тоннеля 3 в описанной конкретной конструкции может быть выполнено арматурными стержнями 35, но может использоваться и иное армирование из числа известных. Формула изобретения
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
