Возведение и гидроизоляция монолитной тоннельной обделки » Строительный вестник
Войти  |  Регистрация
Авторизация
» » Возведение и гидроизоляция монолитной тоннельной обделки

Возведение и гидроизоляция монолитной тоннельной обделки



Общие положения

Из всех рассмотренных материалов для монолитных тоннельных обделок наиболее целесообразным является бетон. Работы по доставке и укладке бетонной смеси можно полностью механизировать, а сам материал позволяет придать сооружению любую из требуемых форм. Ho применение бетона требует весьма четкой организации всех процессов бетонного хозяйства в целом; необходим детальный проект общей организации и механизации работ по сооружению обделки с учетом всех исходных данных: состава и объема работ, календарного плана работ, общей длины тоннеля, последовательности работ, расположения мест открытия фронта работ.
Последний фактор существенно влияет на организацию работ, так как для бесперебойного обеспечения бетонной смесью бетонные хозяйства должны быть размещены у всех выходов из тоннеля, т. е. у порталов, штолен, шахт.
В отдельных случаях при хорошей транспортной связи целесообразно объединять и укрупнять бетонные хозяйства и их отдельные устройства.
Последовательность и взаимная увязка работ по проходке тоннеля и сооружению обделки зависят от ряда факторов, из которых главнейшие — инженерно-геологические условия, физические объемы и способы ведения работ.
В тоннелестроении применяют параллельную и последовательную системы организации работ. При параллельной системе работы по проходке и бетонированию совмещают по времени для различных участков тоннеля, при последовательной сначала выполняют проходку на участке большого протяжения (иногда всего тоннеля), а затем на том же участке бетонируют с применением современных средств механизации. Первая система, более распространенная, обеспечивает закономерное чередование тоннелестроительных процессов с наименьшим сроком стояния выработки на временных крепях, но требует несколько больших материалов и людских ресурсов.
Другую систему применяют как исключение в монолитных скальных породах при небольшой длине и малых размерах поперечного сечения тоннеля, хотя она и имеет некоторые преимущества в части сокращения затрат по энергии, рабочей силе и оборудованию; основной недостаток второй системы — большой срок строительных работ.
Бетонную смесь готовят, как правило, вне тоннеля при расположении бетонозавода у портала или штольни. Благодаря размещению завода обычно на косогорных участках материал подают с использованием силы тяжести по схеме: бункеры — дозаторы — бетономешалки — бункеры — транспортные сосуды. В случае расположения завода на горизонтальном участке подача материалов несколько усложняется из-за необходимости их двукратного подъема и опускания. В редких случаях располагают передвижные бетонные заводы без бункеров и дозаторов непосредственно в тоннеле, что может быть целесообразно при больших поперечных размерах тоннеля и при проходке в крепких скальных породах, которые могут быть использованы в качестве заполнителя.
При наличии в тоннеле большого фронта бетонных работ доставка бетонной смеси наиболее целесообразна насосами или при помощи пневмобетоноукладчика.
Чтобы бетонная смесь не расслаивалась во время перегрузок и сотрясений, способ подачи смеси нужно выбирать с учетом того, чтобы этот процесс занимал не более 50 мин при +20° С и 40 мин при более высокой температуре воздуха.
Бетонирование обделок в мягких породах

В обычных условиях ведения горно-тоннельных работ в мягких породах бетонную смесь подают к месту укладки в специальных вагонетках емкостью 0,25 м3. Затем ее выгружают на стальной или деревянный боек и укладывают за опалубку радиальными слоями толщиной 20—30 см с тщательным вибрированием (осадка конуса смеси 5—7 см). Замковую часть свода шириной около 1 м бетонируют в продольном направлении.
Все виды монолитных тоннельных обделок требуют для своего возведения устройства кружал, лекал и опалубки. Это строительное оборудование изготовляют на поверхности, выверяют и собирают в отдельные элементы, удобные для доставки на место работ. Кружала и лекала могут быть стальными и деревянными. Стальные кружала изготовляют из двутавровых или швеллерных балок, составляемых из двух и более частей и соединяемых между собой накладками на болтах, а в отдельных случаях — в виде клепаных или сварных ферм.
Деревянные кружала изготовляют из косяков, вытесанных или выпиленных из досок толщиной от 5 до 7 см и шириной 20—27 см. Косяки соединяют между собой в три слоя со стыками вразбежку. Наружные стыки перекрывают накладками из полосовой стали толщиной 6—8 мм и соединяют болтами диаметром 16—20 мм. Около концов внутренних косяков ставят болты, стягивающие все три слоя досок. Наименьшая ширина косяков 12—15 см. Косяки рассчитывают на изгиб от собственного веса обделки и горного давления. За расчетный пролет принимают длину косяка, причем внутренний слой в расчет не вводят. Кружала располагают вдоль кольца на расстоянии 1,0—1,2 м одно от другого и поддерживают снизу системой стоек. Между прогонами и кружалами, а также в продольном направлении ставят короткие распорки, обеспечивающие геометрическую неизменяемость системы. Элементам кружал дают запас на осадку, составляющий 5—7 см в ключе и уменьшающийся в пятах до нуля.
Для опалубки применяют доски или бруски толщиной 5—7 см и шириной 5—13 см для бетонной кладки сплошь строганые, а для бутовой — вразбежку нестроганые.
В случае применения естественного камня бутовую кладку сводов, выводимую под лопатку с тщательным заполнением швов раствором и расщебенкой, нужно вести с выравниванием отдельными рядами по радиальным плоскостям. Это может быть достигнуто подбором и приколом камня. Наименьшие размеры камней: высота 18 см, ширина 20 см, длина 30 см. Наибольшая толщина внутреннего шва — 6 см.
Предел прочности камня на раздавливание — не менее 300 кГ/см2. Камень должен быть однородной структуры, без трещин и прослоек посторонних пород, невыветривающийся и морозостойкий. Цементный раствор должен иметь прочность R28-= 90 кГ/см2 при активности цемента 300 кГ/см1 и составе 1:3. Песок должен быть чистым, крепких изверженных пород, с содержанием пылевидных частиц не более 5%, величиной зерен не более 7 мм, не мерзлым. Цементы необходимы с активностью и в количествах, обеспечивающих достаточную прочность и плотность бетона. Минимальное содержание цемента в бетоне должно быть не ниже 240 кг на 1 м3 бетона. Цементы применяют обыкновенные и сульфатостойкие, а также с активными (гидравлическими) добавками (при марке бетона не выше 200). Вяжущие нужно выбирать с учетом агрессивности воды — среды, которая может воздействовать на обделку; обычно в сухих выработках применяют портландцемент, в мокрых — пуццолановый портландцемент.
Необходимо также предусматривать меры против вымывания бетона, например, нагнетанием в пустоты за обделкой цементного раствора или битумной эмульсии. В особых случаях при значительном притоке воды можно применять подводное бетонирование. При бетонировании фундаментов и стен допускают использование до 30% бута с расстоянием между отдельными камнями не менее 20 см. Гравий и щебень должны быть промыты и иметь наибольшую крупность зерен 80 мм, засоренность — не более 1 %. Прочность каменных материалов должна по меньшей мере в 1,5 раза превышать прочность бетона.
Бетонирование обделок в скальных породах

Наиболее механизированный способ бетонирования возможен при возведении обделок в скальных породах, выработку в которых можно закреплять штанговой или контурной крепью или вовсе оставлять без крепления. В этих случаях бетонную смесь подают и укладывают при помощи бетононасосов и бетоноукладчиков. Бетононасосы используют производительностью 10 и 20 м3/н. Дальность подачи достигает 250 м при высоте подъема до 30—40 и. Наибольшая возможная дальность подачи при двух последовательно расположенных насосах может быть доведена до 500 м (рис. VI.31).
Возведение и гидроизоляция монолитной тоннельной обделки

Таким образом, при длине тоннеля до 1000 м все бетонные работы, включая укладку смеси за опалубку, могут быть выполнены бетононасосом с двух порталов. При больших протяжениях тоннелей применяют комбинированную доставку смеси — в вагонетках от портала до места укладки и далее при помощи бетононасоса или пневмобетоноукладчика. В этих случаях наиболее целесообразно применение стальных подвижных кружал с опалубкой. Cмесь пластичной концентрации (осадка конуса 10—12 см) подают по бетоноводу диаметром 150—200 мм.
В современный период развития тоннелестроительной техники монолитные бетонные обделки возводят на базе комплексной механизации. В отечественной практике успешно применяют комплексы двух типов (рис. VI.32).
Возведение и гидроизоляция монолитной тоннельной обделки

Первый комплекс (см. рис. VI.32, а) состоит из стальной шарнирно-складывающейся опалубки 5, монтажной тележки 6, тележки 4 с бетоноукладочной машиной, имеющих собственный электрический привод, бетоновозки 3 для перемещения смеси. Монтажная и бетоноукладочная тележки перемещаются по рельсовому пути. Для возможности установки шарнирной опалубки и приведения ее в проектное положение применяют находящиеся на монтажной тележке домкраты: два верхних качающихся домкрата и два горизонтальных, соединенных шарнирно с опалубкой. На той же тележке имеется электрическая двухбарабанная лебедка, необходимая для складывания нижних элементов опалубки. На бетоноукладочной тележке находятся: консольный кран, пневмобетононагнетатель, ресивер, гаситель и бетоновод, расположенные на жесткой выносной стреле.
Опалубка состоит из 10 секций длиной по 2 м, а каждая секция — из шести шарнирно-соединенных элементов. Опалубка может быть сложена до габаритов, меньших внутреннего очертания опалубки, установленной в рабочем положении; это позволяет перемещать сложенный комплект под смежными секциями. Бетонирование ведут на расстоянии от забоя (50 м и более), необходимом для удобного размещения и использования проходческого и бетоноукладческого оборудования.
Весь головной участок тоннеля на этой длине закрепляют анкерной или контурной крепью, оставляющей свободным поперечное сечение тоннеля для расположения буровой рамы 2 и погрузочной машины 1.
Второй комплекс (см. рис. VI.32, б) состоит из сборно-разборной опалубки 6, головного 7 и хвостового 8 перестановщиков, бетоноукладочной установки 4, контейнеров для бетонной смеси, отступающих на достаточное расстояние от забоя и обеспечивающих независимость выполнения всех основных работ. В головной части строящегося тоннеля располагают буровую раму 2 и погрузочную машину 1.
Для обеспечения высокого качества конструкции бетонная смесь должна быть однородной и достаточно подвижной, для этого продолжительность основного перемешивания увеличивают на 15—25.%, а до подачи в конструкции смесь дополительно перемешивают воздухом, подаваемым из передвижных воздухосборников. К месту работ смесь нужно подавать в контейнерах или в передвижных пневмонагнетателях без перегрузки и предохранять ее от термовлажностных колебаний.
Возведение и гидроизоляция монолитной тоннельной обделки

Бетонную смесь обычно подают непрерывно при помощи бетононасосов (рис. VI.33, а) и бетононагнетателей (рис. VI.33, б) и, как правило, по двум бетоноводам в обе стены обделки на высоте 2—2,5 м от уровня их пят. После бетонирования нижней части стен переходят такими же участками по высоте до уровня пят свода с соответственной перестановкой бетоноводов. При бетонировании свода используют один бетоновод, помещаемый в верхней части. При более подъемистых сводах для бетонирования всей обделки можно подавать смесь только по верхнему бетоноводу. Во всех случаях необходимо загублять устье бетоновода в смесь, что обеспечивает обжатие ее и предотвращает динамическое воздействие на опалубку. Смесь нагнетают в свод до тех пор, пока давление на выходе из бетоновода не достигнет 2 ати, для чего к последнему звену бетоновода подключают сжатый воздух. После этого бетоноукладочную тележку передвигают вместе с бетоноводом примерно на 1 м в сторону забоя. Бетонирование участка тоннеля прекращают, когда смесь в шелыге свода будет на расстоянии 0,5 м от торца опалубки.
Выстойку бетона в опалубке нормируют по СНиП (распалубочную прочность бетона принимают в 75% от предела прочности бетона на сжатие; однако экспериментальные данные позволяют снизить до 50%). После выстойки одного участка бетонируют следующий. Длину участка бетонирования устанавливают проектом в соответствии с циклом проходческих работ и производительностью машинного оборудования. В конце последней секции опалубки помещают торцовое ограждение, препятствующее выпуску бетонной смеси.
Поверхности опалубок, соприкасающиеся с бетоном, необходимо тщательно очищать и смазывать для облегчения распалубливания. В качестве смазок применяют суспензию водонепроницаемого расширяющегося цемента (ВРЦ) в масле, петролатумкеросиновые составы, известковое молоко и т. п.
Бетоноводы и бетоноукладчики периодически очищают сжатым воздухом и промывают.
Особое внимание нужно обращать на соблюдение правил по технике безопасности, в частности нельзя допускать работы в пространстве между породой и опалубкой, которое может соответствовать закрепленной горной выработке только при условии его крепления в полном соответствии с проектом. Все технологические тележки должны быть оборудованы прочными ограждающими перилами на высоте более 1,5 м. Все рабочие места нужно обеспечить равномерным освещением интенсивностью не менее 50 лк.
Набрызг-бетон

Набрызг-бетон отличается от обычного бетона технологией укладки, повышенным содержанием цемента, более тщательным подбором гранулометрического состава и применением специальных добавок.
Качество приготовляемой смеси и бетонных работ контролируют технический персонал строительного объекта и инспекция по качеству работ. В их обязанность входит также надзор за изготовлением, перемещением и укладкой смеси, за соблюдением проектных размеров конструкции обделки.
Набрызг-бетон наносят на породу (при помощи сжатого воздуха) в виде смеси цемента, заполнителей мелких и крупных фракций, воды, а также ускорителя схватывания и твердения. После быстрого набора прочности полученный таким способом набрызг-бетон становится средством крепления горных выработок. Процесс образования набрызг-бетона происходит последовательно. Вначале к поверхности породы прилипают только более легкие цементные частицы, смоченные водой, затем образуется постепенно возрастающая по толщине пленка, к которой приклеиваются частицы песка и заполнителя более крупных фракций. Во время нанесения сухой смеси происходит послойное равномерное уплотнение материала под действием вылетающей из сопла струи. Это способствует активизации цемента, повышению сцепления, увеличению плотности, прочности и водонепроницаемости.
При помощи набрызг-бетона могут быть выполнены экономически эффективные не только временные, но и постоянные крепи тоннелей. В условиях нарушенных скальных пород его применяют в сочетании со штанговой или арочной крепью. Для увеличения прочности крепи набрызг-бетон наносят в несколько слоев по стальной сетке, закрепленной между стальными арками или штангами.
Через 3—4 ч в непосредственной близости от места бетонирования таким способом можно вести взрывные работы.
К достоинствам набрызг-бетона относится универсальность его применения во многих областях строительства подземных сооружений с целью: быстрого и механизированного закрепления горных выработок, обеспечивающих безопасность работ; усиления крепей в зонах повышенного давления; прекращения осадочных деформаций массива; уплотнения трещиноватых пород; создания водонепроницаемых покрытий и уменьшения размеров поперечного сечения выработки.
Затворение сухой смеси водой непосредственно перед ее нанесением позволяет применять быстросхватывающиеся цементы а, следовательно, получать более толстые слои набрызг-бетона. Готовый набрызг-бетон имеет больше цемента, чем исходная сухая смесь, вследствие расслоения смеси при ударе и некоторого отскока заполнителя.
Уменьшение усадочных деформаций набрызг-бетона может быть достигнуто интенсивным увлажнением или покрытием его поверхности водонепроницаемыми пленками из эпоксидной смолы или полиэтилена. Для придания набрызг-бетону внутренней ровной поверхности целесообразно применять при проходке тоннеля метод гладкого взрывания.
Для подземных условий применяют набрызг-бетон марки 300— 400, а цемент более высоких марок. Ускорение схватывания и твердения набрызг-бетона обеспечивают специальными цементами либо введением в сухую смесь или в воду затворения специальных добавок-ускорителей.
Применяют быстротвердеющие цементы (БТЦ), у которых R3 = 300 кГ/см2 и R1 = 240 кГ/см2; глиноземистые цементы, имеющие R3 = 300 кГ/см2 и R1 = 250 кГ/см2; водонепроницаемые расширяющиеся цементы (ВРЦ) тех же марок и особо быстротвердеющий цемент (ОБТИ), обладающий R3 = 700 кГ/см2 и R1 = 300 кГ/см2. При отсутствии указанных цементов используют обычные с добавками-ускорителями.
По технологическим признакам добавки разделяют на жидкие и сухие. Жидкие добавки вместе с водой затворения подают от специального напорного бака, а сухие вводят непосредственно перед использованием сухой смеси, обеспечивая равномерность состава дополнительным перемешиванием. К жидким добавкам относят: хлористый кальций, жидкое стекло, алюминат натрия; к сухим — добавки ОЭС, фтористый натрий.
Хлористый кальций применяют в зимнее время в сочетании с хлористым натрием в количестве, определяемом по местным условиям в зависимости от толщины конструкции и температуры среды при бетонировании сухих поверхностей. Эта добавка обеспечивает начало схватывания через 10—15 мин.
Жидкое стекло, получаемое в результате растворения натриевого или калиевого силиката, применяют как добавку при нанесении набрызг-бетона на фильтрующие поверхности; сроки схватывания — несколько меньшие. Алюминат натрия применяют в виде раствора, добавляемого в воду затворения. Такая добавка в 2—5% от веса цемента снижает начало схватывания до 7—10 мин, повышает сопротивляемость размыву свежих растворов и бетонов, а также уменьшает их водопроницаемость. Добавка ОЭС, разработанная институтом Оргэнергострой, имеет в своем составе тонкомолотые спек алюмината и феррита натрия в определенном соотношении, вводимый в сухую смесь; применяют в условиях фильтрующих поверхностей.
Введение добавки ОЭС в количестве 3—4% веса цемента обеспечивает конец схватывания 3—5 мин. Фтористый натрий, вводимый в сухую смесь в количестве 1—2% от веса цемента, обеспечивает конец схватывания через 2—3 мин.
Для ускорения процесса схватывания нужно принимать водоцементное отношение 0,4—0,5.
Процесс схватывания и твердения наиболее интенсивен при относительно высоких температурах воздуха и воды затворения. Так, например, температурный перепад от 16 до 10°С замедляет окончание схватывания почти в 2 раза.
Заполнителями для набрызг-бетона служат песок, гравий (или щебень) и естественные гравийно-песчаные смеси. Наибольшая крупность зерен заполнителя — 30 мм и оптимальная влажность — 4—7%.
Крепь из набрызг-бетона, применяемая в сильнотрещиноватых породах средней крепости, обычно по толщине не превышает 15 см, в более крепких породах — 3—5 см и при защитном покрытии от выветривания — 3 см.
Стальные сетки, применяемые в сочетании со штанговой и арочной крепями, имеют проволоку диаметром 4—6 мм с ячейками не менее 100х100 мм.
Для увеличения (примерно на 30—40%) несущей способности такой крепи, ее выполняют в два приема. Сначала непосредственно по породе наносят слой набрызг-бетона не более 5 см, затем устанавливают короткие монтажные анкеры, к которым подвешивают стальную сетку, и наносят новый слой той же толщины.
Крепь из набрызг-бетона (рис. VI.34) в сочетании с сеткой и штангами может быть отнесена к числу основных. Экономическая эффективность применения набрызг-бетонной крепи выражается в снижении стоимости на 25—20% по сравнению с обычной бетонной. При этом имеет большое значение контурное (гладкое) взрывание.
Возведение и гидроизоляция монолитной тоннельной обделки
Возведение и гидроизоляция монолитной тоннельной обделки

Толщину h покрытия из набрызг-бетона можно определить на основе теории изгиба прямоугольных пластин, загруженных равномерной нагрузкой q, по формуле
Возведение и гидроизоляция монолитной тоннельной обделки

Для предварительного определения толщины покрытия из набрызг-бетона могут быть использованы графики (рис. VI.35), разработанные Л. Георгиевым.
Постоянные обделки, выполняемые из набрызг-бетона, могут быть рассчитаны как обычные конструкции.
Для нанесения набрызг-бетона применяют специальные машины, подающие при помощи сжатого воздуха сухую смесь по трубам к месту ее затворения водой в конце магистрали и набрызгивающие раствор на покрываемую поверхность. Под непрерывным воздействием струи сжатого воздуха наносимый набрызг-бетон послойно уплотняется и утрамбовывается.
Машины для набрызг-бетона могут быть трех типов по принципу подачи сухой смеси: камерные, со шлюзовым барабаном, шнековые.
В отечественной практике нашли преимущественное применение камерные машины (БМ-60, СБ-66). Машина этого типа (рис. VI.36) состоит из двух камер, имеющих затворы 2 и 4. В верхнюю коническую камеру 3 загружают сухую смесь через воронку 1; в это время нижняя камера 5, ранее заполненная смесью, находится под давлением сжатого воздуха. Тарельчатый барабан 6, вращаемый двигателем 12, равномерно распределяет сухую смесь, выдуваемую сжатым воздухом через патрубок 8 в шланг 9 и далее через сопло 11, где. происходит затворение смеси водой. Сжатый воздух подают по трубе 7, а воду — по шлангу 10. Для непрерывности действия машины служит верхняя (шлюзовая) камера, отделенная от нижней клапаном, сообщающим обе камеры после выравнивания в них давления сжатого воздуха: при этом смесь заполняет нижнюю камеру, и цикл повторяется. Производительность двухкамерных машин 3—8 м3/ч при расходе сжатого воздуха 8—10 м3/мин.
Возведение и гидроизоляция монолитной тоннельной обделки

В машинах со шлюзовым барабаном (рис. VI.37, а) рабочим органом служит вертикальный барабан с цилиндрическими ячейками. Сухую смесь загружают в открытый бункер машины, откуда она поступает в ячейки шлюзового барабана. Порции сухой смеси поступают в рабочую камеру машины под действием собственного веса и струи сжатого воздуха в период совпадения соответствующих выходных отверстий ячеек при вращении барабана. В шнековых машинах (рис. VI,37, б) сухая смесь поступает в открытый бункер, в середине которого находится вертикальная труба с расположенным в ней шнеком. Внизу бункера находятся лопасти, подающие смесь к шнеку; отсюда она поступает в материальный шланг в нагнетательную камеру и далее — струей сжатого воздуха.
Организация работ по нанесению набрызг-бетона зависит от общей организации тоннельных работ, размеров сечения выработки и назначения покрытия (временного или постоянного). Для временного покрытия набрызг-бетон наносят непосредственно за проведением выработки, включая эту операцию в состав проходческого цикла. В случае постоянного покрытия набрызг-бетон наносят с отставанием от забоя. Работы по нанесению набрызг-бетона могут быть совмещены с другими операциями.
Схема комплекса (рис. VI.38, а) для нанесения набрызг-бетона в тоннелях большого сечения состоит из смесителя (бетономешалки) со скиповым загрузочным ковшом и машины для набрызг-бетона, установленных на двухъярусной эстакаде. Сухую смесь приготавливают на заводе, а в тоннеле ее дополнительно перемешивают с добавкой-ускорителем. Для набрызга на поверхность породы используют передвижные подмости; применяют оборудование (рис. VI.38, б), смонтированное на шасси автомобиля МАЗ-500.
Перспективное направление механизации — применение специальных агрегатов для выполнения всего комплекса работ. Например, применение самоходной тележки на гусеничном ходу с размещенными на ней расходными контейнерами для материалов с дозаторами, баком для воlы, смесителем и рабочим органом машины для набрызга раствора с манипулятором для управления соплом.
Работы по нанесению покрытия из набрызг-бетона включают подготовку поверхности, приготовление смеси, набрызг и уход за покрытием. Скальную поверхность обирают и промывают струей воды со сжатым воздухом. Для увеличения сцепления набрызг дают на увлажненную поверхность равномерными слоями толщиной 3—7 см при оптимальном расстоянии сопла в 100—120 см и его кругообразном движении. Каждый последующий слой наносят через 20—30 мин. Оптимальное водоцементное отношение составляет 0,4—0,5. Пластичность материала регулируют соответствующей подачей воды. Оптимальная скорость вылета смеси из сопла 80—120 м/сек. Длину участка бетонирования выбирают такой, чтобы закончить и закрепить выработку в течение смены. Работы ведут снизу вверх, начиная со стен, до замыкания в своде; в первую очередь заполняют все углубления в породе и выравнивают поверхность до навешивания сетки. Как правило, набрызг-бетон наносят в два слоя (до и после армирования) с переменным углом наклона сопла и с использованием специальных насадок различных размеров и формы. Наиболее распространены насадки длиной 200—400 мм и диаметром 50 мм. Уход за набрызг-бетоном заключается в смачивании покрытий через 6—10 ч после нанесения, в течение трех суток не реже двух раз в сутки.
Производительность работ по нанесению набрызг-бетона бригадой в 5 человек составляет 8—9 м2 покрытия в смену.
Требования охраны труда обязывают строго соблюдать как общие указания по технике безопасности, так и специальные — тщательный надзор за состоянием материальных и воздушных труб. Кроме того, сопловщик должен быть обеспечен очками и резиновой спецодеждой. Особая осторожность нужна при работе с добавками-ускорителями, образующими при гидролизе едкие щелочи.
Нагнетание растворов на обделку

Основное назначение нагнетания — заполнение пустот за обделкой с целью: уменьшения деформаций обделки и предупреждения осадок подземных и надземных сооружений, создания равномерного горного давления, возникновения пассивного отпора со стороны породы, улучшения статической работы обделки и повышения ее водонепроницаемости.
Нагнетание, подразделяемое на первичное и контрольное, выполняют последовательно при сооружении всех обделок, за исключением прессованных монолитных, возводимых механизированным способом, когда требуется только контрольное нагнетание. При проходке тоннелей в плывунных и водонасыщенных песчаных средах необходимости в нагнетании, как правило, нет.
Возведение и гидроизоляция монолитной тоннельной обделки

Для первичного нагнетания используют цементно-песчаные растворы, состав которых подбирают в зависимости от обводненности обделки. При монолитных необводненных обделках обычный состав раствора 1:2 (по весу) с добавкой, которой может быть одна из следующих: бентонитовая глина (3% от веса цемента) для придания раствору нерасслаиваемости и водонепроницаемости; мылонафт (0,1 %) — для уменьшения водопоглощения и усадки раствора; хлористый кальций (2,0%) — для ускорения схватывания раствора и ускорения набора прочности; полимерные добавки (0,3%) с отвердителями — для пластификации раствора и устранения микротрещин. При обводненных обделках состав раствора — 1:2 с добавкой из: алюмината натрия (3%) — для ускорения загустевания раствора; асбеста кризолитового (10%) — для уменьшения расслаиваемоcти и повышения водонепроницаемости; хлористого кальция (2%) — для ускорения схватывания.
Контрольное нагнетание проводят цементным молоком с теми же добавками для необводненных условий и с полимерными добавками (1,2%) или хлористым кальцием (2%) — для обводненных.
Цемент для нагнетания подбирают в зависимости от агрессивности воды (активностью 400—500 кГ/см2). Песок просеивают через сито с отверстием 5 мм; как исключение, можно применять отходы, получаемые при промывании дробленой породы. Цемент и песок подают к месту работ в закрытых сосудах — контейнерах и приготовляют раствор не ранее чем за 30 мин перед нагнетанием. При подаче готового раствора необходимо дополнительное перемешивание.
Загружать смеситель материалами для нагнетания рекомендуется в такой последовательности: сначала воду, ускоритель твердения, отвердитель и полимерную добавку и, наконец, цемент и песок. Смесь перемешивают непрерывно после введения ускорителя до выпуска в нагнетатель.
Для первичного нагнетания применяют пневморастворонагнетатели периодического действия с непрерывным перемешиванием, а для контрольного — растворонасосы и плунжерные насосы механического действия.
Давление первичного нагнетания 4—5 ати, а контрольного — 6—7 ати.
Скважины в обделке для нагнетания раствора могут быть выполнены двумя способами: при возведении монолитной обделки установкой стальных трубок с резьбой на конце, диаметром 40—50 мм и длиной, большей на 5—8 см толщины обделки, или после сооружения обделки бурением скважины того же диаметра. Скважины следует размещать в шахматном порядке. Нагнетаемый раствор подают по резиновым шлангам к инъекторам различной конструкции с пробковыми кранами, имеющими диаметр отверстия одинаковый с диаметром шлага. При наличии трубки инъектор присоединяют к ней на резьбе при помощи муфты (рис. VI.39,а), а при отсутствии трубки — посредством патрубка с резиновым уплотнителем (рис. VI.39,б).
Возведение и гидроизоляция монолитной тоннельной обделки

Первичное нагнетание выполняют за стены и свод после распалубки обделки по всему контуру на участке длиной 20—30 м. Последовательность работ (рис. VI.40) должна обеспечивать равномерность распространения раствора за обделкой, Поэтому раствор нагнетают одновременно за обе стены в скважины, расположенные продольными рядами (через один), начиная с нижнего I, III, V, превышающего уровень лотка тоннеля на 1 м. Нагнетание проводят до отказа при давлении 4 ати постепенно в каждую скважину ряда по всей длине участка. По окончании первичного нагнетания за стены нагнетают за свод в скважины, расположенные поперечными кольцевыми рядами (через ряд), начиная с крайнего (1-3, 1-5), от пяты к замку на всем протяжении участка.
К работам по контрольному нагнетанию приступают после отвердения раствора первичного нагнетания (не ранее чем через 48 ч) на расстоянии 50 м от забоя. Последовательность выполнения работ по контрольному нагнетанию за стены и свод (в скважины с четными номерами) полностью соответствует циклу первичного нагнетания. Нагнетание в каждую скважину заканчивают при отказе и выдержке в течение 15 мин, под давлением 4 ати.
При сооружении обделки тоннеля по частям (свод стены) соответственно проводят оба цикла нагнетаний.
После окончания работ скважины заполняют раствором на всю их длину, а выступающие концы труб срезают и оштукатуривают.
Качество проведенных работ по нагнетанию растворов контролируют, проверяя отсутствие пустот за обделкой при помощи стального щупа через разбуриваемые скважины, а также нагнетая цементное молоко через дополнительно пробуренные скважины. Работы принимают по акту при удельном водопоглощении не более 0,01 л/мин.
Проведенные работы по каждой скважине в отдельности учитывают на основе журнала работ, эскизов расположения скважин и описаний процесса нагнетания. В конце работ составляют подробный технический отчет с необходимыми приложениями, характеризующими условия и принятую технологию работ, а также расход материалов.
Возведение и гидроизоляция монолитной тоннельной обделки

Так как процесс нагнетания проводят с применением сжатого воздуха, необходимо обеспечивать безопасную эксплуатацию агрегатов, труб и шлангов, для чего их нужно испытать под давлением, превышающим проектное в 1,5 раза. Растворонагнетатели подлежат регистрации в инспекции котлонадзора; ответственность за их состояние несет лицо, назначаемое приказом начальника строительства. Кроме того, необходимо обеспечивать надежность крепления инъекторов в скважинах и плотность закрытия отверстий. Все вспомогательные устройства должны соответствовать проекту и быть приняты по акту технической комиссией. Все рабочие, связанные с нагнетанием, должны иметь удостоверения на право работ, должны быть снабжены очками с небьющимися стеклами, резиновыми перчатками и спецодеждой, а при работах с полимерами — масками-респираторами.
Гидроизоляция монолитных обделок

Для предотвращения доступа воды из окружающих пород в тоннелях применяют конструктивные и производственные меры: возведение водонепроницаемой обделки; создание защитного водонепроницаемого слоя; осушение зоны породы, прилегающей к тоннелю; уплотнение материала обделки. Изоляцией могут служить:
1) водонепроницаемая обделка, являющаяся одновременно и несущей конструкцией и получаемая при металлической обделке из тюбингов и специальных составах бетона;
2) жесткая гидроизоляция в виде разного рода водонепроницаемых штукатурок (торкретштукатурка);
3) оклеечная изоляция устраиваемая наклеиванием на изолируемую поверхность водонепроницаемой эластичной мембраны, состоящей из нескольких слоев рулонных материалов (гидроизола, полиэтиленовой пленки, склобита и пр.). Оклеечную изоляцию наружную применяют при открытом способе работ, а внутреннюю — при закрытом;
4) металлическая изоляция — в виде сплошных металлических листов толщиной 3—4 мм, свариваемых между собою;
5) устраиваемые внутри тоннеля защитные водонепроницаемые зонты из железобетона или асбоцементных плит, покрываемых сверху гибкой изоляцией;
6) дренаж для отвода грунтовых вод из зоны расположения тоннеля, получаемый под подошвой тоннеля укладкой дренажных труб или устройством дренажной штольни;
7) химическое уплотнение бетонной и каменной кладки, препятствующее проникновению воды в тоннель.
Для изоляции осадочных швов в любой части обделки может быть рекомендована конструкция мембраны из нескольких слоев рулонного материала в виде встречных складок.
Жесткую торкретштукатурку наносят на внутреннюю поверхность тоннеля при помощи торкретпушки пневматического действия (расход воздуха 3—6 м3/мин, производительность 1—1,5 м3/ч, давление воздуха 3—3,5 ати). Сухую смесь цемента и песка (1:1,5) увлажняют при выходе из сопла и под давлением до 4 ати набрызгивают на изолируемую поверхность обделки послойно толщиной по 5—12 мм (с выдержкой каждого слоя до схватывания цемента) и общей толщиной торкрета в 20—40 мм.
Материалом служит цемент активностью более 300 кГ/см2, обычно безусадочный (ВБЦ), и чистый песок с крупностью зерен до 5 мм. При напорах подземных вод выше 2 ати торкретштукатурку армируют металлической сеткой на анкерах. Штукатурку наносят на увлажненную поверхность; влажность торкрета должна быть поддержана при ВБЦ в течение 3 суток, а при портландцементе — в течение 3 недель. Штукатурка такого вида имеет достаточную прочность и обеспечивает практическую водонепроницаемость обделки. В автомобильно-дорожных тоннелях необходимо предусматривать температурные швы с изоляционными компенсаторами. Внутреннюю оклеечную гидроизоляцию выполняют из рулонных материалов, пропитанных или покрытых водонепроницаемыми составами. Материал наклеивают на поверхность обделки при помощи специальной пластичной массы. В оболочках этого типа рулонный материал является как бы арматурой, а пластичная масса — собственно изоляцией.
Такая оболочка обладает свойством пластичности, т. е. способна следовать за деформацией сооружений без нарушения их целости при высокой водонепроницаемости, даже при большом гидростатическом давлении. Кроме того, эти материалы химически устойчивы и диэлектричны. Оболочки такого типа нашли широкое применение в России, в особенности на строительстве метрополитенов.
При укладке гидроизоляции на отвердевшую сухую чистую и ровную поверхность наносят приклеивающую мастику при рабочей температуре ее не ниже 150° С. Каждое полотнище изоляции промазывают мастикой, тщательно затирая шпателем. Обычно изоляцию укладывают в 3—4 слоя, а внешнюю поверхность ее покрывают стяжкой из цементного раствора (1:3). Все стыки полотнищ кладут вразбежку со сдвигом не менее чем на 10—15 см.
При большом напоре воды для поддержания гидроизоляционного слоя сооружают внутреннюю оболочку из железобетона, обычно с двойной арматурой.
В последнее время находят применение новые материалы в виде компаундов эпоксидных смол, наносимых на изолируемую проверхность механизированным способом и обладающих стабильными свойствами в условиях переменной температуры и влажности.
Добавлено Serxio 29-01-2016, 00:42 Просмотров: 2 097
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent