Тоннельные пересечения на транспортных магистралях - курсовой

Содержание

Аннотация

1. Анализ исходных данных. Группы грунтовых условий. Объемно-планировочные решения. Общие требования

2. Вариантное проектирование трасс тоннельного перехода. Трассирование железнодорожной линии. Технико-экономическое сравнение вариантов трассы

3. План и профиль тоннельного пересечения на транспортных магистралях

4. Общие конструктивные требования. Порядок проектирования тоннельных обделок. Установление внутреннего и наружного очертания обделки

5. Вариантное проектирование тоннельных конструкций сводового очертания

6. Выбор материалов тоннельных конструкций: обделок, порталов и др., с указанием расчетных параметров. Инновационные материалы и конструкции

7. Проектирование монолитных бетонных, железобетонных подковообразных обделок (закрытый (горный) способ проходки тоннелей). Детальное проектирование выбранного варианта обделки

8. Вариантное проектирование сборных обделок

9. Технико-экономическое сравнение вариантов обделок

9.1 Расчет стоимости обделки типа I, длина 1400 м

9.2 Расчет стоимости обделки типа II, длина 1870 м

9.3 Расчет стоимости обделки типа III, длина 1405 м

9.4 Расчет стоимости обделки типа IV, длина 1010 м

9.5 Сравнение стоимости устройства типов обделок (таблицы ТЭС)

10. Проектирование монолитных или сборных железобетонных обделок прямоугольного очертания (открытый способ строительства тоннелей). Детальное проектирование выбранного варианта обделки

11. Расчетные модели взаимодействия обделки и окружающего горного массива

12. Определение постоянных, временных и особых нагрузок и воздействий и их сочетаний для обделки сводового очертания

12.1 Подковообразной обделки

12.2 Сборной (круговой обделка)

13. Выбор расчетной схемы, метода и программы для статического расчета обделки

14. Определение внутренних усилий (таблицы M, N и R, эпюры). Расчет стыка сборных обделок. Анализ в опасных сечениях

14.1 Подковообразной обделки

14.2 Сборной (круговой) обделки

14.3 Расчет стыка сборных обделок

15. Расчет конструкции по предельным состояниям первой и второй групп. Проверка прочности опасных сечений обделки

16. Внесение при необходимости изменений в конструкцию. Расчет и армирование монолитных и сборных обделок. Требования к армированию

17. Вариантное проектирование первичной (временной) крепи. Обоснование выбранной конструкции временной крепи

17.1 Статический расчет временной крепи

17.2 Расчет арочной крепи

18. Конструирование выбранного варианта обделки

18.1 Верхнее строение пути ж.д. тоннеля

18.2 Гидроизоляция обделок и защита от коррозии

19. Устройства, обеспечивающие бесперебойные и безопасные условия эксплуатации ж.д. тоннеля

19.1 Водоотводные и дренажные устройства

19.2 Освещение, автоматика, сигнализация и связь

19.3 Противопожарная защита

19.4 Обоснование принимаемой при эксплуатации тоннеля системы вентиляции

20. Выбор и обоснование способа сооружения транспортного тоннеля, типа временной крепи

21. Организация и планирование строительства тоннеля

22. Мероприятия по охране окружающей среды и промышленной безопасности

23. Библиографический список

Аннотация♥

Целью данного курсового проекта является проектирование однопутного железнодорожного тоннеля II категории по заданным исходным данным. В процессе выполнения курсового проекта, опираясь на СП, методические рекомендации, и дополнительную литературу необходимо решить ряд проектировочных задач, таких как:

Выбор наиболее рационального местоположения трассы тоннеля;

Оформление продольного профиля трассы, опираясь на заданные инженерно-геологические условия;

Проектирование обделок;

Технико-экономическое сравнение и расчет стоимости осных работ для различных типов обделок

Общие конструктивные требования. Порядок проектирования тоннельных обделок. Установление внутреннего и наружного очертания обделки

Задача проектирования тоннельных обделок заключается в выборе типа и материала конструкции, а также в установлении внутреннего и наружного очертания.

Ограждающие несущие конструкции (обделки) и внутренние несущие конструкции тоннельных сооружений должны отвечать требованиям прочности, эксплуатационной надежности, долговечности, огнестойкости и устойчивости к различным видам агрессивного воздействия внешней среды в соответствии с требованиями СП 122.13330.2012 [15].

Конструкции обделок тоннелей, порталов, сооружаемых в районах сейсмичностью 7 баллов и более, должны удовлетворять требованиям СП 14.13330.2011 [12].

Форма и размеры транспортных тоннелей определяются видом транспорта, заданными габаритами приближения строений и оборудования, принятой системой и объемами вентиляции.

Выбор варианта конструкции обделки напрямую зависит от предполагаемого способа проходки (горный, щитовой, открытый).

При проектировании горного тоннеля заданные грунты по близким показателям прочности и устойчивости по таблице 2.12 Рекомендаций к КП [27] были объединены в следующие группы:

Глинистый сланец, f = 2,9 трещиноватый – слабоустойчивый;

Известняк, f = 3,6 – средней устойчивости;

Туфопесчаник, гранит, f = 7…7,8 слаботрещиноватые – устойчивые.

Основой для построения внутреннего очертания обделки однопутного железнодорожного тоннеля II категории служит габарит приближения строений С на прямой по ГОСТ 92382013 [3].

На участках кривых габарит приближения строений увеличивают. В курсовом проекте габарит С на кривой строится на основе смещения точек по Рекомендациям к КП (табл. 2.6 [27]), в учебных целях принимаем, что радиус кривой R = 2000 м удовлетворяет табличному диапазону R = 200…1500 м.

В курсовом проекте тоннелей, сооружаемых горным способом, следует применять конструкции обделок подковообразного очертания в виде подъемистого свода, опирающегося на обратный свод.

Контур внутреннего очертания обделки проектируется в виде трех- или пятицентровой кривой, описанной вокруг габарита приближения строений. Внутреннее очертание рекомендуется проектировать криволинейным не только в своде, но и в стенах.

Вариантное проектирование тоннельных конструкций сводового очертания

Не рассматривается в КП

Выбор материалов тоннельных конструкций: обделок, порталов и др., с указанием расчетных параметров. Инновационные материалы и конструкции

Материалы тоннельных конструкций должны соответствовать требованиям СП 122.13330 «Тоннели железнодорожные и автодорожные», с изм. №1 [15].

В курсовом проекте при проектировании обделок, сооружаемых горным способом следует принимать конструкции из монолитного бетона, железобетона, набрызгбетона и фибробетона.

Класс бетона по прочности на сжатие для монолитных и фибробетонных обделок – не ниже B25, для железобетонных и набрызгбетонных элементов обделок – не ниже B30 (табл. 3 [15]). В курсовом проекте для монолитных обделок принят – B25, для набрызгбетонных элементов обделок – B30.

Проектная марка бетона обделок и внутренних конструкций по морозостойкости в зонах знакопеременных температур принимается F300, т.к температура воздуха самого холодного месяца в районе строительства (Алтайский край) опускается ниже 40 ̊C.

В курсовом проекте проектная марка бетона обделок по водонепроницаемости в зависимости от наличия гидроизоляции, условий строительства и эксплуатации и принимается W8 согласно СП 122 (п. 5.4.2.6. [15]).

Пределы огнестойкости строительных конструкций тоннелей необходимо принимать по таблице 16 [15], для обделок транспортных не городских тоннелей предел огнестойкости – R90.

В качестве рабочей арматуры монолитных железобетонных конструкций следует применять преимущественно горячекатаную стержневую сталь различных классов, механические характеристики которой принимаются согласно действующим нормативным документам.

Проектирование монолитных или сборных железобетонных обделок прямоугольного очертания (открытый способ строительства тоннелей). Детальное проектирование выбранного варианта обделки

Не рассматривается в КП.

Расчетные модели взаимодействия обделки и окружающего горного массива

До проведения выработки горный массив находится в состоянии устойчивого равновесия, и оно определяется напряженным состоянием грунтов, а также трудноучитываемыми тектоническими и температурными факторами.

Грунты, слагающие горный массив, рассматривают как линейнодеформируемые, используя для их определения их напряженного состояния методы теории упругости. Такое допущение является обоснованным не только для скальных, но и для пластичных грунтов грунтов.

Горное давление не зависит, как правило, от глубины заложения выработки. В практике проектирования распространена гипотеза проф. М.М. Протодьяконова, предложенная для широкого диапазона грунтов, в качестве объединяющей их характеристики в этой теории принят коэффициент крепости f, являющийся кажущимся коэффициентом трения, т.е. тангенсом угла внутреннего трения, определенного с учетом сцепления c между частицами грунта - Тоннели и метрополитены под редакцией В.М. Храпова [23].

В КП расчеты производятся согласно теории свода обрушения проф. М.М. Протодьяконова.

Определение постоянных, временных и особых нагрузок и воздействий и их сочетаний для обделки сводового очертания

По заданию преподавателя в КП необходимо выполнить статический расчет подковообразной и сборной (круговой) обделок, для этого требуется определить расчетные нагрузки, действующие на заданные обделки.

В курсовом проекте расчет выполняется на основное сочетание, состоящее из постоянных нагрузок, включающих вертикальное и горизонтальное давление грунта, а также собственный вес обделки. Коэффициент сочетания нагрузок в расчётах принимается равным единице.

Конструирование выбранного варианта обделки

Верхнее строение пути ж.д. тоннеля

Балластная конструкция верхнего строения пути выполнена на щебеночном балласте, слой которого под шпалой в подрельсовых зонах имеет толщину не менее 0,35 м.

Железнодорожный путь в тоннеле устраивается бесстыковым.

Так как длина тоннеля превышает 300 м концы плетей выносятся за пределы тоннеля не мене чем на 200 м.

По стандарту принимаем рельс Р65.

Путь проектируется, как правило, на железобетонных шпалах. Для уменьшения жесткости пути на железобетонных шпалах между подошвой рельса и подкладкой помещают амортизирующую резиновую прокладку.

Применении щебеночного балласта допускает:

-выправку положения рельсошпальной решетки в плане и профиле

-отводить от пути поверхностную воду и не допускать увлажнения подшпального основания

-достаточно оказывает сопротивления вертикальным и боковым смещениям РШП

-Равномерно распределяет воспринимаемое от рельсовых опор давление на большую поверхность балласта, амортизируя ударные и вибрационные воздействия приходящие от подвижного состава.

Верхнее строение пути в железнодорожных тоннелях должно соответствовать техническим характеристикам, принятым по нормам органов исполнительной власти в области железнодорожного транспорта для открытых участков линии железной дороги.

Гидроизоляция обделок и защита от коррозии

Обводненность проявляется в виде увлажнения поверхности выработок и конструкций, капежа со свода, прерывистых струй или сосредоточенных течей.

Защиту от обводненности проводят поверхностным водоотводом и гидроизоляцией обделки.

Отвод воды из горного массива проводят устройством заобделочного дренажа, бурением скважин над и под тоннелем и гидроизоляцией обделки.

В данном проекте необходимо устройство гибкой гидроизоляции по всему контуру обделки для исключения попадания воды в трещины.

Также в сборной обделке обеспечим герметизацию швов между элементами обделки, болтовых отверстий и отверстий для нагнетания заполнением герметизационным составом

Устройства, обеспечивающие бесперебойные и безопасные условия эксплуатации ж.д. тоннеля

Водоотводные и дренажные устройства

В тоннелях, сервисных штольнях и штольнях безопасности отвод воды от промывки тоннелей и пожаротушения, случайных протечек через обделку следует осуществлять по закрытым лоткам или коллекторам дренажных устройств.

В тоннелях, сервисных штольнях и штольнях безопасности отвод воды от промывки тоннелей и пожаротушения, случайных протечек через обделку следует осуществлять по закрытым лоткам или коллекторам дренажных устройств.

При расположении тоннеля в грунтовой среде, подверженной суффозии, дренирование подземных вод не допускается.

Водоотводные лотки в тоннелях не должны проходить под рельсовыми путями. В случае конструктивной необходимости водоотведение должно осуществляться посредством закрытых дренажных коллекторов. Уклон дна лотков или коллекторов должен быть не менее 3‰. Лотки или коллекторы должны иметь смотровые колодцы с отстойной частью (отстойниками) объемом не менее 0,04 куб.м, располагаемые не реже чем через 40 м. Лотки и коллекторы должны иметь гидрозатворы сифонного типа для исключения горения нефтепродуктов объемом не менее 0,2 куб.м. Отстойники должны быть доступны для периодической очистки.

Расчетный уровень воды в лотке должен быть ниже основания ВСП, а в лотке сервисной штольни – не выше подошвы лотка тоннеля. Для отвода поверхностных вод с лобового откоса за парапетом должен быть устроен водоотводный лоток.

К проектированию принимаем лотки с подогревом, так как температура наиболее холодной пятидневки в данном регионе ниже 40°С.

Освещение, автоматика, сигнализация и связь

Железнодорожные тоннели и сервисные штольни длиной более 200 м на прямых и более 100 м на кривых участках должны иметь искусственное стационарное, а также аварийное освещение. Горизонтальная освещенность на уровне головки рельса и в сервисной штольне на уровне пола должна быть на менее 1 люкса.

Питание электрической энергией силовых, осветительных и технологических потребителей должно быть на переменном токе промышленной частоты на напряжение 380/220 В от собственных трансформаторных подстанций для питания силовых и осветительных нагрузок. Трансформаторные подстанции тоннелей должны получать электрическую энергию по кабельным или воздушным линиям напряжением 6,10 или 27,5 кВ от энергетических систем или электростанций.

Трансформаторная подстанция или распределительный пункт при допустимой перегрузке должны обеспечивать полную рабочую мощность всех одновременно работающих потребителей. К потребителям I категории относятся: вентиляционные установки; осветительная и заградительная сигнализации; установка водоотлива; электроосвещение тоннелей, ниш, камер, проходов, сервисной штольни; обогрев лотков тоннеля; установки пожарной автоматики. Силовые и осветительные кабели следует прокладывать с одной стороны тоннеля, а кабели слабого тока по другой, согласно [16, п.7.2.1].

Охраняемые железнодорожные тоннели должны иметь прямую двухпроводную телефонную связь с ближайшими раздельными пунктами по обе стороны тоннеля, с караульными помещениями, а также с поездным диспетчером.

Телефонные аппараты должны быть установлены:

- в транспортных зонах тоннелей у всех пожарных шкафов;

- у дверей эвакуационных выходов;

- в кабельных коллекторах в каждом противопожарном отсеке;

- в притоннельных сооружениях: трансформаторных подстанциях, водоотливных установках, аварийных выходах на поверхность;

- в технологических и служебных помещениях эксплуатационно-технических комплексов.

Места расположения аппаратуры связи, установленной в тоннеле, подлежат оснащению знаками.

Железнодорожные тоннели должны оборудоваться системой громкоговорящего оповещения, которая входит составной частью в СОУЭ. Динамики в тоннелях надлежит устанавливать через каждые 60 м, согласно [15, п.7.2.3].

Противопожарная защита

У порталов железнодорожных тоннелей на постах охраны следует предусматривать места хранения техники для доставки в тоннель пожарного и аварийно-спасательного оборудования.

Эвакуационные выходы, места доступа аварийно-спасательных служб, пожарные лестницы, пункты подключения пожарных машин к сухотрубам, площадки для размещения специальной техники аварийно-спасательных служб должны быть обозначены указателями, согласно [15, п.5.12.2].

Железнодорожные и автодорожные тоннели длиной более 600 м должны иметь дополнительные эвакуационные выходы (сбойки) в рядом расположенные тоннели, сервисные тоннели или эвакуационную штольню, имеющие выходы на поверхность или в другие безопасные зоны, отделенные от тоннеля противопожарными преградами. Расстояние между эвакуационными выходами в безопасную зону должно быть не более 300 м, согласно [15, п.5.12.3].

Чертежи.dwg