Обделка из чугунных и стальных тюбингов
Чугунная обделка представляет собой цилиндрическую трубу, состоящую из последовательно собираемых и сболчиваемых колец одинакового типа и размера. Каждое кольцо состоит из сегментов, или тюбингов (рис. III.8), тоже сболчиваемых между собою. Один тюбинг — ключевой XII (марка «К») — имеет клиновидную форму, два смежных X и XI (марки «С») — переходную форму, а остальные I—IX (марки «Н») — нормальные, стандартной формы и имеющие радиально направленные борта. Тюбинг — готовое изделие, литое (см. рис. III.8) из чугуна марки СЧ-21-40, состоит из плиты-оболочки с цилиндрической поверхностью, направленной к породе, и четырех бортов, окаймляющих оболочку и обращенных внутрь тоннеля. Борта служат для взаимного соединения отдельных тюбингов в кольце и соединения целых колец между собою; кроме того, они придают оболочке и обделке необходимую жесткость. Борта, соединяющие отдельные тюбинги в кольцо, параллельные продольной оси тоннеля, имеют название продольных или радиальных, а перпендикулярные к оси тоннеля, соединяющие между собой кольцо, носят название поперечных или круговых. Все борта имеют одинаковую форму и размеры поперечного сечения; для лучшего взаимного примыкания и водонепроницаемости их наружные поверхности обрабатывают и снабжают фальцем. В двух соприкасающихся тюбингах эти фальцы образуют желобок, предназначенный для зачеканки стыков. Тюбинги и кольца между собой скрепляют болтами. Для обеспечения возможности соединения колец при любом их взаимном расположении болтовые отверстия в круговых бортах размещают с одинаковым шагом в один ряд; это обеспечивает взаимозаменяемость тюбингов и перевязку продольных швов. В радиальных бортах при жестком соединении болты размещают в два ряда в шахматном порядке для предотвращения раскрытия швов внутрь или наружу кольца под действием изгибающих моментов переменного знака. С целью уменьшения величины изгибающих моментов при гибком соединении, в продольных стыках болты располагают в один ряд. Для обеспечения удобства и точности сборки кольца ключевой тюбинг помещают в верхней части, а бортам этого тюбинга придают не радиальное, а расходящееся внутрь направление. Соответственно расходятся и продольные борта смежных тюбингов (рис. III.9). Для лучшего воспринятая давления щитовых домкратов внутри каждого тюбинга (кроме ключевого) необходимы ребра жесткости. В оболочке каждого тюбинга (кроме ключевого) делают отверстие для нагнетания раствора за обделку. Это отверстие закрывают металлической пробкой на резьбе. Размер болтовых отверстий как в продольных, так и в поперечных бортах обычно превышает на 3—4 мм диаметр болтов, что необходимо для облегчения сборки тюбингов. Эти отверстия уплотняют специальными кольцевыми прокладками, помещенными в углубления конической формы; уплотнительные прокладки вдавливают металлическими шайбами сферической формы при завинчивании гаек болтов. При сооружении обделки тоннелей на криволинейных в плане и профиле участках трассы применяют клинообразные кольца тюбингов, отличающиеся от обычных непараллельностью плоскостей поперечных бортов с углом отклонения около 25'. В клинообразном кольце все тюбинги имеют различные размеры, и поэтому они невзаимозаменяемы и требуют отличительной маркировки. Для той же цели вместо клинообразных колец применяют иногда металлические прокладки переменной толщины, укладываемые в кольцевых швах обычных тюбингов; однако этот вариант имеет ряд недостатков (неточность, наличие дополнительного шва, неудобство постановки длинных болтов). При проектировании конструкции тюбингов необходимо удовлетворить целый ряд технико-экономических требований, направленных к получению обделки должной прочности и долговечности при минимальной стоимости. К таким требованиям относятся: уменьшение веса чугунной обделки; применение колец обделки переменной жесткости в соответствии с эпюрой изгибающих моментов в сечениях обделки, увеличение ширины тюбинга, уменьшение количества болтовых отверстий, уменьшение длины швов и площади обрабатываемых бортов, а также затрат рабочего времени на сборку тюбингов. Примером рационального решения тюбинга при ширине кольца в 1 м служит трехреберный и более совершенный — облегченный (рис. III.10). Для тоннелей диаметром от 8 м и больше обычно применяют двухреберные тюбинги шириной 0,6—0,8 м. Обделка из стальных тюбингов тоже находит применение в тоннельном строительстве. Она имеет ряд преимуществ перед чугунной: 1) сталь — материал, одинаково хорошо работающий на сжатие и растяжение, поэтому стальные тюбинги имеют меньшее сечение при равной прочности с чугунными; 2) вес стальной обделки может быть значительно меньшим (в 2 и 2,5 раза) и, следовательно, размеры тюбингов могут быть укрупнены, а темпы укладки обделки увеличены; 3) прочность и водонепроницаемость стальной обделки могут быть увеличены сваркой стыков обделки. Основной недостаток стальной обделки — плохое сопротивление ржавлению. Этот недостаток может быть устранен применением специальных, стойких против ржавления покрытий (например, оцинкованием) или применением нержавеющей стали (это значительно удорожает обделку). Высокая стоимость и известная дефицитность стали — основные причины редкого применения стальных обделок. Стальная обделка может быть выполнена как из литых, подобных чугунным, так и из штампованных тюбингов, а также изготовленных из сортовой прокатной стали. Область возможного применения стальных обделок — подводные тоннели. Такие обделки используют как первичные в комбинированных конструкциях. |