Проект автодорожного тоннеля

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

Введение

1. Геологические условия, план и трасса тоннеля

2. Проектирование тоннельных конструкций

2.1 Габариты и поперечное сечение тоннеля

2.2 Материалы тоннельных обделок

2.3 Конструкции обделки, порталов, камер и ниш с указанием основных параметров

2.4 Статический расчет обделки тип 1

2.5 Постоянные сооружения

3. Производство работ

Введение

Тоннелем называют горизонтальное или наклонное подземное искусственное сооружение, имеющее значительную протяженность по сравнению с поперечным сечением и предназначенное для транспортных целей, пропуска воды, прокладки городских коммунальных сетей или размещения производственных предприятий.

В настоящее время роль тоннелей очень велика. Тоннели на путях сообщений служат для преодоления различных препятствий или для развития линии под землей с использованием ограниченного уклона. Применение транспортных тоннелей (железнодорожных, автодорожных, судоходных, пешеходных тоннелей, метрополитенов) позволяет преодолевать значительные препятствия (горные массивы, воду), сокращать длину трассы, увеличивать безопасность движения. Применение метрополитенов в городах позволяет снизить интенсивность наземного транспорта.

Сооружение тоннеля дорогостоящее, трудоёмкое и продолжительное мероприятие. Для сведения к минимуму сроков строительства и стоимости тоннеля, а так же снижения трудоёмкости в настоящее время необходимо стремиться к максимальной комплексной механизации проходческих работ. Применение современных технологий и конструкций позволяет не только увеличить скорость проходки, уменьшить стоимость и снизить трудоёмкость, но и расширить возможный диапазон применения тоннелей - в слабых и сильно трещиноватых грунтах, в условиях вечной мерзлоты, позволяет сооружать тоннели под водой и сильно обводненных грунтах.

1. Геологические условия, план и трасса тоннеля

При проектировании поперечного сечения, продольного профиля и плана автодорожного тоннеля учитывались требования СНиП 32-04-97.

Проектируемый автодорожный тоннель имеет четыре полосы движения с шириной проезжей части 17000мм, с двумя служебными проходами 2Ч750мм.

Общая длина тоннеля равна 1200м. При такой длине тоннель проектируем односкатным, т.к. известняк необводнен.

Для автодорожных тоннелей минимальный продольный уклон составляет 3, а максимальный уклон не должен превышать 40.

i = (515-505)/1200*1000=8,3.

Таблица 1.1 - Характеристики грунтов

Наименование грунта	Плотность, т/м3	Коэффициент, f	Кажущийся угол внутреннего трения,	Коэффициент упругого отпора, Ко кН/ м3	Степень
					Трещиноватости	Обводненности
Гнейс	2,7	5,6	73	1,4Ч106	Средняя	Слабо обв.
Известняк	2,7	3,0	67	0,6Ч106	Сильная	Необвод.

Таблица 1.2 - Отметки точек

Точка	А	Б	В
Отметка, м	505	825	515

2. Проектирование тоннельных конструкций

Комплекс сооружений транспортного тоннеля включает собственно тоннель с нишами и камерами, сервисную штольню, дренажные камеры, порталы и шахтные стволы. В курсовом проекте основное внимание уделено проектированию самого тоннеля.

2.1 Габариты и поперечное сечение тоннеля

Основой для построения внутреннего очертания автодорожного тоннеля является габарит приближения строений заданный стандартом. Его вид с размерами показан на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 - Габарит Г приближения строений.

Согласно требованиям норм необходимо:

- Во въездной зоне тоннеля устраивать раструбный участок длиной не менее 20м, с увеличением площади сечения не меньше чем на 50%.

- Через каждые 750м - местные уширения с площадками для аварийной остановки транспортных средств, длиной 50м, шириной 2,75м. Площадки устраивают с обеих сторон тоннеля. Размер габарита в пределах площадок увеличивается соответственно на 2,75м.

- В автодорожных тоннелях на протяжении не менее 100м от портала необходимо применять осветленные асфальтобетонные дорожные покрытия, белую плитку для облицовки или белую окраску стен на высоту не менее 1,4м от уровня служебного прохода, либо другие технические решения обеспечивающие адаптацию зрения водителей. Наружные углы ниш и камер должны быть окрашены флуоресцирующей краской на высоту не менее 0,5м. Для облицовки лобовой поверхности порталов и подпорных стен должны применяться материалы темного цвета.

Поперечное сечение тоннеля имеет подковообразную форму. Внутренний контур обделок обоих типов запроектирован по пятицентровой кривой, описанной вокруг габарита приближения строений.

2.2 Материалы тоннельных обделок

В проекте предусмотрено два типа обделок. В обоих случаях используется бетон класса В 30 согласно указаниям [1]. Такое решение принято в связи с недостаточной крепостью грунтов на этом участке и большим сечением выработки.

Проектные марки бетона по морозостойкости и водонепроницаемости выбираются с учетом климатических данных района строительства по расчетной зимней температуре наружного воздуха.

Согласно табл. 3.3 [1] проектные марки бетона:

- F300 по морозостойкости;

- W12 по водонепроницаемости.

Таблица 2.1 - Классы и расчетные характеристики используемых бетонов

1. Класс по прочности на сжатие	В 30
2. Бетон, расчетное сопротивление для предельных состояний первой группы, МПа: Осевому сжатию Rв Осевому растяжению Rвt	17 1,2
3. Бетон, расчетное сопротивление для предельных состояний второй группы, МПа: Осевому сжатию Rв,ser Осевому растяжению Rвt,ser	22,0 1,80
4. Набрызгбетон, расчетные сопротивления осевому сжатию Rв в конструкциях, МПа: армированных неармированных	16,4 14,5
5. Набрызгбетон, расчетные сопротивления осевому растяжению Rвt в конструкциях, МПа: армированных неармированных	1,4 1,2
6. Бетон, начальные модули упругости при сжатии и растяжении Eв * 10-3, МПа	32,5
7. Набрызгбетон, начальные модули упругости при сжатии и растяжении Eв * 10-3, МПа	27

2.3 Конструкции обделки, порталов, камер и ниш с указанием основных параметров

Конструкции обделок.

Задача проектирования тоннельной обделки заключается в выборе типа и материала конструкции, а также в установлении их внутреннего и наружного очертания.

Внутреннее очертание проектируем так, чтобы удовлетворять условию габарита, при правильно построенном очертании расстояния до критических точек должны составлять 100-150 мм. Линии внутреннего очертания должны плавно сопрягаться. В грунтах с коэффициентом крепости менее 4 обделку проектируют с обратным сводом. После нанесения на чертеж внутреннего контура на нем откладываем толщину обделок в характерных сечениях:

- для грунта №1 (f=5.6): в замке 550мм, в условной пяте свода 935мм, в стене - 770мм, в уровне образа фундамента - 1165мм, обратный свод имеет толщину 400см. Заблаговременно необходимо предусмотреть пространство для вентиляционных каналов и для водоотвода.

- для грунта №2 (f=3,0): в замке 750мм, в условной пяте свода 1350мм, в стене -1125мм, в уровне обреза фундамента - 1487мм, обратный свод имеет толщину 600см.

Конструкции порталов

Переход от тоннеля в предпортальной выемке осуществляется при помощи портала для обеспечения устойчивости лобового и боковых откосов выемки, отвода воды с лобового откоса и архитектурного оформления входа в тоннель. В данном проекте выбран прямой портал с выносной искусственной засыпкой. Место расположения портала назначается исходя из минимальных нарушений естественного равновесия горных склонов. Для слабых грунтов (западный портал) глубина предпортальной выемки достигает 12-15 м для скальных (восточный портал) 15-20 м.

Для устройства портала предусмотрена срезка и укрепление лобового откоса. Торцевая стена связывается с первым кольцом обделки с помощью отрезков прокатных профилей и опирается на боковые откосы выемки. Уклон откосов 1: для западного портала выбран по причине достаточной устойчивости грунтов в этом месте.

В верхней части лобовой стенки устраивают парапет с козырьком, возвышающийся не менее чем на 2 м над верхом головного звена обделки. Между задней гранью парапета и горным склоном оставлено пространство шириной не менее 1,5 м, заполняемое амортизирующей засыпкой из песка и крупнообломочных материалов (высотой не менее 1,5 м) для смягчения ударов падающих камней. По верху засыпки устраивается водоотводной лоток с уклоном 2 ‰ в обе стороны от оси тоннеля, по которому вода сбрасывается в кюветы подходной выемки.

Конструкции камер и ниш.

Согласно действующим нормам в проектируемом тоннеле необходимо устройство камер и ниш.

Камеры служат для укрытия людей, хранения материалов и размещения эксплуатационного оборудования. Их располагают в шахматном порядке по обеим сторонам тоннеля через 300 м.

Ниши также служат для укрытия людей и расположения в них различного эксплуатационного оборудования. Они несколько меньше по размерам, чем камеры и располагаются в шахматном порядке между ними через каждые 60 м.

Таблица 2.3 - Размеры камер и ниш

Размеры, мм	ширина	высота	глубина
Камеры	2000	2500	2000
Ниши	2000	2500	500

2.4 Статический расчет обделки тип 1

автодорожный тоннель сооружение геологический

Определение нагрузок на тоннельную обделку

При расчете обделки на основное сочетание нагрузок в расчете учитываются все вертикальные нагрузки, действующие на обделку (горное давление, собственный вес, и в обводненных грунтах - гидростатическое давление).

Расчет необходимо выполнять на самые неблагоприятные сочетания нагрузок с учетом требований [3]. В курсовом проекте расчет выполнен на основное сочетание, состоящее из постоянных нагрузок. Поэтому коэффициент сочетания в расчет не включен.

Коэффициент надежности по ответственности для тоннельных обделок принимают г_h = 1_, как для сооружений первого повышенного уровня ответственности.

При выполнении данного курсового проекта в основное сочетание нагрузок включены нагрузки от горного давления - вертикальная и горизонтальная, вычисленные по гипотезе сводообразования Протодьяконова, а также от собственного веса верхней половины конструкции обделки, вычисленного по проектным размерам и плотности материала. Вертикальные нагрузки принимаются равномерно распределенными. А горизонтальная нагрузка от горного давления распределена линейно по высоте обделки.

В расчет вводятся расчетные нагрузки, получаемые умножением соответствующих нормативных нагрузок на коэффициенты надежности по нагрузке. Значения коэффициентов надежности принимаются по таблице 6 [1].

Вертикальная нагрузка от горного давления грунта и нагрузка от собственного веса суммируются. Рассчитывается обделка первого типа.

Нагрузки от горного давления определяются по формуле:

L = B + 2*h*tg(45 - ц₀ / 2) ,

где B - ширина выработки, h - высота выработки, ц - кажущийся угол внутреннего трения (по заданию ц=73⁰)

L = 20,1+ 2*12,52*tg(45 - 73 / 2) = 23,84м

Высоту свода давления , образующегося над выработкой и очерченного по параболе, определяют по формуле:

h₁ = L / 2*f ,

где f - коэффициент крепости грунта

h₁ = 23,84 / 2*5,6 =2,13м

Свод давления по теории сводообразования М. М. Протодьяконова

Горизонтальная нагрузка

=2,7*9,81*2,13*0,022=1,27 Кн/м

=2,7*9,81(2,13+12,52)tg²(45-73/2)= 5,06Кн/м

Нормативное вертикальное горное давление принимается равномерно распределенным интенсивностью .

q_ГД = h₁ * г * k_{p ,}

где k_p - коэффициент условий работы горного массива ( k_p = 1),

г - удельный вес грунта

q_ГД = 2,13* 2.7 * 9.81 =57,51кН/м.

При определении расчетных нагрузок нормативные нагрузки умножаются на коэффициент надежности по нагрузке г_f .

,

где =1,6 (для скальных грунтов).

q_ГД = 57,51 * 1.6 =92,02 кН/м .

Собственный вес обделки определяется по формуле:

,

где - объем бетона, - удельный вес бетона (=23,5 кН/м)

,

где - площадь сечения обделки.

V = 16,77 *1 =16,77 м

G = 16,77* 23,5 =394,10

Интенсивность нагрузки от собственного веса равна:

q_СВ = G / b *1,

где b - ширина тоннельной обделки

q_СВ1 = 394,10 / 20,1 *1 =19,61кН/м

Расчетная нагрузка от собственного веса:

q_СВ = q_СВ * г_f ,

где г_f = 1.1 (для бетона)

q_СВ1 = 19,61 *1.1 =21,57кН/м

В расчет вводиться равномерно распределенная нагрузка:

q = 92,02+21,57 = 113,59кН/м .

p^p₁=1,2*1,27=1,52кН/м ; p^p₂=1,2*5,06=6,07кН/м

Таблица 2.4 - Коэффициенты надежности по нагрузке

Вид нагрузки	Коэффициент гf
Вертикальная от горного давления при сводообразовании	1,6
Горизонтальная от давления грунта	1,2
Собственный вес монолитных бетонных конструкций	1,1

В результате расчета тоннельной обделки по программе TUN2 были получены значения продольных сил, моментов в начале и конце каждого элемента, а также значения реакций отпора грунта в начале и конце каждого стержня.

Эпюры продольных сил, моментов, а также таблица значений представлены в приложении А и на втором листе (приложение В).

Определение усилий в обделке тоннеля с помощью программы TAN_2

При выборе расчетной схемы необходимо стремиться к тому, чтобы она максимально точно отражала условия работы конструкции, инженерно-геологические особенности и особенности материала обделки. Для расчета из сложной пространственной конструкции обделки выделяют плоскую систему размером 1 м вдоль продольной оси тоннеля.

В расчетной схеме по методу конечных элементов обделка представлена в виде стержневой системы. Криволинейное очертание обделки заменяют вписанным многоугольником, сплошная нагрузка сосредоточенными силами, а упругий отпор грунта упругими опорами расположенными во всех вершинах многоугольника, кроме зоны отлипания. Расчет ведется методом перемещений.

К расчету принимается половина обделки, а действие отброшенной части заменяется постановкой ползунов.

Очертание обделки делим на три элемента (по количеству кривых и прямых во внешнем очертании обделки). Каждый элемент делим на 10-20 частей. Все геометрические характеристики расчетной модели сведены в таблицу 1.4.

Таблица 2.5 - Геометрические характеристики расчетной модели обделки

X	Y	R	Tнач	Tкон
0	0	0	0,4	0,4
8,87	0	0,5	0,4	1,08
9,036	0,70	8,856	1,08	0,746
8,897	5,026	9,318	0,746	0,55
0	11,574

После получения результатов (эпюры M,N,R) выполняем их анализ. Здесь особое внимание следует обратить на знаки эпюр М и N. В обделке подковообразного сочетания положительные моменты обычно возникают в замковой части, отрицательные в области условных пят свода; продольные силы во всех сечениях должны быть сжимающими.

Проверка прочности сечений обделки.

К опасным относятся сечения с максимальными по абсолютной величине изгибающими моментами. В данном проекте выполняется проверка в трех сечениях.

Расчеты выполняются по предельным состояниям первой группы как для внецентренно сжатых элементов в соответствии с нормами [3]. В расчет вводят следующие коэффициенты условия работы бетона, учитывающие:

г_b6 = 0,85 - попеременное замораживание и оттаивание (по табл. 4.2 [1]);

г_b9 = 0,9 - отсутствие рабочей арматуры;

г_d1 =0,9 - отклонение расчетной модели от реальных условий монолитных бетонных обделок;

г_d3 = 0,9 - понижение прочности бетона в обделках без наружной гидроизоляции на обводненных участках.

Первое сечение. Замок.

Эксцентриситет приложения продольной силы, м.

зe₀ =155/857 = 0,181 м.

Проверка выполнения условия:

зe₀<0,45h

где h - толщина обделки, м

0,45h = 0,45*0,550=0,247 м.

Условие по эксцентриситетам выполняется, следовательно в замковом сечении ненужно армировать обделку

зe₀ < (0,5h -1)

0,181<0,265

N?N_пред==609,34кН

Условие по прочности не выполняется, следовательно, в замковом сечении необходимо армировать обделку

Подбор арматуры.

А_s=*A;

Где -коэффициент армирования =0,001… 0,015;

А=в*h;

где в=1м; h-толщина обделки в данном сечении

1-ое сечение. Замок

А=1*0,550=0,550м²;

А_s= 0,005*0,550=0,00275м²;

Принимаю арматуру d=12 мм.

Площадь одной арматуры: А=4,5см²

N=A_s/A =27,5/4.5 =6шт.

Определим уточненную площадь арматуры A_s=6*4.5=27*10^-4м².

Теперь посчитаем геометрические характеристики привиденного сечения

Так как то есть (продольная сила выходит за пределы ядра сечения) то

Расчет ведется только по прочности.

Прочность сечение будет обеспечена, если выполнено условие:

N*e1 ? R_b*b( ho - 0,5 x),

где x = ( N + R_s A_s) / R_b*b высота сжатой зоны,

e1 = е + eс ( з - 1 ) эксцентриситет с учетом гибкости элемента.

з = 1 / ( 1 - N / N_CR ) коэффициент продольного изгиба ( в прикидочном расчете з = 1 )

e1 = 0,277

x = (857*10³+ 330*10⁶*27*10^-4) /17*10⁶ =0,1

857*10³*0,277? 17*10⁶(0,550 - 0,5*0,1)

237389 ? 8500000

Схема армирования обделки.

Второе сечение. Условная пята свода.

Эксцентриситет приложения продольной силы, м.

зe₀ = 448/1401 = 0,32м.

Проверка выполнения условия:

зe₀ <0,45h

где h - толщина обделки, м

0,45h = 0,45*0,935=0,420 м.

Условие по эксцентриситетам выполняется, следовательно в условной пяте свода сечении ненужно армировать обделку

зe₀ < (0,5h -1)

0,32<0,53

N?N_пред==970,65кН

Третье сечение. Пята свода.

Эксцентриситет приложения продольной силы, м.

зe₀ = 158 /1091 = 0,028м.

Проверка выполнения условия:

зe₀ ? 0,45h

0,45h = 0,45*0,770= 0,347 м.

Условие выполняется, следовательно в сечении не надо армировать обделку

зe₀ < (0,5h -1)

0,028<0,615

N?N_пред==1722,1кН

2434 обратный свод

Результаты расчета сведены в табл. 2.6.

Таблица 2.6 - Проверка прочности сечений обделки №1.

Сечение	Продольная сила N, кН	Изгибающий момент M, кНм	Эксцентриситет E0, м	растягивающие усилия	Выводы и принятые решения
1.Замок	857	155	0,181	нет	Проверка выполняется необязательно армирование
2.Условная пята свода	1401	448	0,32	нет	Проверка выполняется необязательно армирование
3.Стена	1271	36	0,028	нет	Проверка выполняется необязательно армирование

2.5 Постоянные сооружения

В данном разделе в сжатом виде характеризуются основные и функциональные параметры принимаемых постоянных устройств в соответствии с требованиями [3].

Проезжая часть.

Материалы и конструкции дорожной одежды в проектируемом автодорожном тоннеле должны соответствовать требованиям СНиП 2.05.02 для открытых участков автомобильных дорог, установленным для опасных условий движения. Дорожная одежда должна иметь деформационные швы в местах деформационных швов обделки тоннеля и на выходах у порталов. Поперечный уклон проезжей части проектируется равным 20 ‰. Пространство под проезжей частью заполняется дренирующим грунтом.

Водоотведение.

Согласно требованиям /1/ в проектируемом тоннеле отвод воды, в том числе от промывки тоннеля пожаротушения, осуществляется с помощью закрытых лотков с уклоном дна не менее 3‰. Лотки обустраиваются смотровыми колодцами с отстойной частью объемом 0,04 м³, располагаемыми через 40 м. Для исключения распространения горящих нефтепродуктов по тоннелю смотровые колодцы через 280 м снабжаются гидрозатворами (перепуски сифонного типа) с отстойниками объемом 0,2 м³.

Вентиляция тоннеля при его эксплуатации.

Вентиляция тоннеля проектируется в соответствии с нормами [3] и должна обеспечивать безопасную концентрацию вредных веществ, хорошую видимость, температуру и влажность воздуха, уровень шума в тоннеле.

По заданию необходимо запроектировать продольную вентиляцию с вентиляционными шахтами. При продольной вентиляции воздуховодом служит тоннель, вдоль которого перемещается воздух.

Электроснабжение, электрооборудование, автоматика, сигнализация, связь.

Питание электрической энергией силовых, осветительных и технологических потребителей осуществляется на переменном токе промышленной частоты на напряжение 380/220В от собственных трансформаторных подстанций с общими трансформаторами для питания силовых и осветительных нагрузок.

Силовые и осветительные кабели прокладываются по одной стороне тоннеля, а кабели слабого тока по другой.

Для защиты людей от поражения электрической энергией при повреждении изоляции сетей и электроустановок применяется заземление, и устанавливаются реле от утечек тока.

Для подключения ремонтных и других механизмов к электрической сети напряжением 380/220 В устанавливаются шкафы через 120 м по длине тоннеля на высоте 500-700 мм от ВПЧ по обеим сторонам.

Все электрооборудование должно быть выполнено в соответствии с «Правилами устройства электроустановок».

Сигнализация о работе оборудования в тоннеле и притоннельных сооружениях осуществляется автоматически, а управление им дистанционно.

У порталов для регулирования движения предусматриваются светофоры, управляемые дистанционно. Предусмотрена также заградительная сигнализация, запрещающая въезд в тоннель на случай аварийной ситуации и параллельное автоматическое включение запрещающих сигналов от датчиков пожарной сигнализации.

Также необходимо устройство телефонной связи. Телефонные аппараты размещаются в камерах и нишах по обеим сторонам тоннеля.

Устраивается громкоговорящее оповещение с динамиками через каждые 120 м.

Также устанавливаются устройства теленаблюдения - мониторы через каждые 300 м.

Противопожарная защита.

Условия безопасной эвакуации людей при пожаре должны соответствовать ГОСТ 12.1.004.

Пожарные посты в тоннеле располагаются в камерах, нишах и у обоих порталов. Запас пожарных материалов устраивают из расчета времени тушения пожара - 3 часа. Напор в трубопроводах определяется из расчета добегания струи до наиболее удаленного крана не более чем за 5 мин.

3. Производство работ

Здесь и далее рассматривается технология работ при сооружении тоннеля на участке тоннеля с вторым типом обделки.

Выбор и обоснование способа сооружения тоннеля.

При выборе способа сооружения тоннеля необходимо учитывать инженерно-геологические особенности места строительства, длину тоннеля, его размеры и конструкцию обделки согласно требованиям [3].

В данном проекте было принято решение использовать при проходке уступный способ, так как высота выработки 13,32 м, а коэффициент крепости 3,0. Три уступа высотой 4,44 м. Грунт в забое разрабатывается тоннелепроходческими комбайнами.

Разработка грунта.

Разработка грунта ведется тоннелепроходческими комбайнами, как наиболее эффективными в скальных грунтах по экономии и скорости проходки.

Теоретическая производительность комбайна, м³/ч - это максимально возможная его производительность в заданных инженерно-геологических условиях:

, (3.1)

где t_р - время на разработки забоя, погрузки грунта, - длина заходки, равная 3,0 м.

Техническую производительность щита определяют как среднюю производительность щита в течение смены, м / смену:

Q_тех = k_тех Т Q _т , (3.2)

где k_тех - коэффициент использования комбайна; Т - продолжительность смены, ч., Q_{т ,} м/ч, - теоретическая производительность комбайна, определяемая как максимально возможная скорость проходки.

Продолжительность разработки забоя:

t_р = 60 F l_зах / Q_раз , (3.3)

где F - площадь забоя, м²; Q_раз - производительность разработки грунта, м³ / ч.

Для комбайнов со стреловыми фрезерными исполнительными органами

Q_раз = F_ф U_ф, (3.4)

где F_ф - площадь боковой проекции фрезерной коронки F_ф = l_ф d_ф, где l_ф = 0,8 м - длина коронки, м; d_ф = 0,7 м - средний диаметр коронки, м; U_ф - скорость перемещения фрезы U_ф = 36 n_ф h, где n_ф - частота вращения фрезы; можно принять n_ф = 1,33 с^-1 для грунтов крепостью 1 f 3 и n_ф = 0,67 с^-1 для 4 f < 6; h - толщина стружки, принимаемая при f=3,0 равной 2,3см.

Комбайн верхнего уступа

F_ф = 0,8*0,7=0,56м².

U_ф = 36*1,33*2,03=97,20м/час.

Q_раз = 0,56*97,20=54,43м³/час.

t_р = 60 *53,07* 3,00 / 54,43=176мин.

м/час.

Q_тех = 0,8*12*1,02=9,79м/смена.

Комбайн среднего уступа

F_ф = 0,8*0,7=0,56м².

U_ф = 36*1,33*2,03=97,20м/час.

Q_раз = 0,56*97,20=54,43м³/час.

t_р = 60 *85,68* 3,00 / 54,43=283мин.

м/час.

Q_тех = 0,8*12*0,636=6,11м/смена.

Комбайн нижнего уступа

F_ф = 0,8*0,7=0,56м².

U_ф = 36*1,33*2,03=97,20м/час.

Q_раз = 0,56*97,20=54,43м³/час.

t_р = 60 *92,46* 3,00 / 54,43=306мин.

м/час.

Q_тех = 0,8*12*0,588=5,64м/смена.

Временная крепь.

Для временного крепления выработки в проекте решено применить анкерную крепь с набрызгбетоном. Согласно нормам данный вид крепи подходит к заданным инженерно-геологическим условиям, т.е. для трещиноватых и необводненных грунтов с коэффициентом крепости f = 3,0 (известняк).

Вид анкера также определяется исходя из геологии места строительства. В проекте применяются цельнометаллические клинощелевые анкеры, имеющие наибольшее распространение, простые и дешевые в изготовлении. Клинощелевой анкер с вставленным в прорезь на 20-30 мм клином вводят в шпур и для создания предварительной расклинки досылают до конца шпура резким движением. Затем анкер забивается, после чего на выступающий конец надевается опорная шайба 100x100x8 мм с сеткой и завинчивается гайка. Анкер забивается отбойным молотком снабженным специальной насадкой. Время забивки 5 -10 с.

Сразу после установки анкер натягивается для предотвращения расслоений и частичного расслоения и частичного восстановления первоначального напряженного состояния грунта. Величина натяжения не менее 40 кН. Для затяжки используется ключ длиной 0,7 м.

Анкера применяются в сочетании с металлической сеткой из проволоки диаметром 4 мм с ячейками 50x50 мм.

В курсовом проекте производится расчет анкерной крепи в сводчатой части выработки по расчетной схеме для массивных, сложенных слаботрещиноватыми скальными грунтами, в которых непосредственно прилегающая к выработке неустойчивая часть грунта подвешивается анкерами к более прочной и устойчивой части массива.

1. Рабочая длина анкера L_p.

L_p = 0,75 ( B / f ) к_т (2.1)

к_т - коэффициент учитывающий трещиноватость грунта, принят равным 1.

L_p = 0,75 * (20,71/3,00) = 5,178м.

Принимаем L_p = 5,20м.

2. Длина замка анкера L_з=0,2

3. Шаг анкеров a.

a = (N_a / 1,5 г L_р )^1/2 (2.2)

N_a - несущая способность анкера, 90 кН.

г - плотность грунта, 2,7 т/м³.

a = (90 / 1,5 *27*5,20)^1/2 = 2,07 м.

Согласно теории расчета, если шаг анкеров получился больше его рабочей длины, то принимаем не более L_p.

Принимаем шаг анкеров равным 2,0 м.

4. Расчетная нагрузка на анкер.

p = 1,5 г a² L_p (2.3)

p = 1,5 * 2,7 * 2,0² * 5,20 =84,24 т.

5. Минимальный диаметр стержня.

d_a = 2 (p/рR_a)^1/2 (2.4)

R_a - расчетное сопротивление стали на растяжение, 210 МПа.

d = 2 * (84,24 / 3,14 * 210*10³)^1/2 = 0,023 м = 23 мм.

Принимаем диаметр анкера 25 мм.

Анкеры устанавливают радиально поверхности свода. Это обеспечивает образование над выработкой грунтового свода, способного воспринять давление вышележащих грунтов и надежно закрепить выработку.

Расстояние между рядами анкеров увязывается с продвижением забоя и принимается равным от L_зах/ 3 до L_зах/ 2. В проекте оно принято равным 1 м.

Анкер устанавливают в шпур диаметром 32 + 1 мм. Для его бурения также используется буровая каретка УБШ-662Дк.

Погрузка и транспорт грунта.

Погрузка грунта производится после разработки грунта и по продолжительности равна ей, так как используется тоннелепроходческий комбайн КСП-32(33) с встроенной породопогрузочной машиной. Его характеристике приведены в таблице.

Таблица. Технические характеристики комбайна КСП-32 (33)

Верхний предел прочности разрушаемых пород, усж, МПа, не более	100 (f=5)
Абразивность пород, мг, не более	15
Минимальное сечении проводимой выработки (в свету), м2	10
Минимальное сечении проводимой выработки по размаху стрелы с одной установки (в проходке), м2	33
Диапазон углов наклона проводимых выработок, град	±12
Размах стрелы исполнительного органа, мм, не менее:
- по высоте	5000
- по ширине	7000
- ниже уровня почвы	200
Исполнительный орган
Тип	погрузочный стол с нагребающими лапами

Для транспорта грунта решено применять автосамосвал КамАЗ-5511 оборудованный газонейтрализатором. При данной длине тоннеля такой выбор наиболее предпочтителен. Выбор КамАЗа обусловлен относительной дешевизной данного автомобиля и высокими техническими характеристиками.

Таблица 2.9 Технические характеристики КамАЗ-5511

Грузоподъемность, т	10,0
Вместимость кузова, м3	7,2
Собственная масса. Т	9,0
Полная масса, т	19,15
Радиус поворота, м	9
Максимальная скорость, км/ч	80
Мощность двигателя, кВт	154,4

Размещено на Allbest.ru