обделка подземного напорного трубопровода

Формула изобретения

ОБДЕЛКА ПОДЗЕМНОГО НАПОРНОГО ТРУБОПРОВОДА, включающая кольцевой в поперечном сечении слой бетона с арматурой в виде сеток, отличающаяся тем, что поперечное сечение слоя бетона по его периметру разделено на верхнюю, нижнюю и боковые равные части, причем в верхней и нижней частях арматура выполнена многорядной с расстояниями между стержнями не более восьми их диаметров, а в боковых частях арматура выполнена однорядной и ее кромки заведены в пространство между сетками многорядной арматуры на расстояние не более тридцати диаметров стержней арматуры.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительства подземных сооружений, имеющих горизонтальное или слабонаклонное расположение, работающих совместно со скальной горной породой в условиях больших вертикальных нагрузок от собственного веса горного массива.

Цель изобретения - повышение надежности сооружения за счет снижения уровня величины раскрытия трещин в нетрещиностойких зонах железобетонных обделок туннелей.

Поставленная цель достигается тем, что обделка подземного напорного трубопровода содержит кольцевой в поперечном сечении слой бетона с арматурой в виде сеток, слой бетона в поперечном сечении по его периметру разделен на верхнюю, нижнюю и боковые равные части, причем в верхней и нижней частях арматура выполнена многорядной с расстояниями между стержнями не более восьми из диаметра, а в боковых частях арматура выполнена однорядной и ее кромки заведены в пространство между сетками многорядной арматуры на расстояние не более тридцати диаметров стержней арматуры.

Выполнение многорядного армирования в огражденной зоне под верхним и над нижним сводами, соответствующей 45^о влево и вправо от вертикальной оси, вызвано наличием растягивающих напряжений от сил веса вышележащей породы и внутренним гидростатическим давлением в трубопроводе именно в этой зоне.

В зонах, в которых отсутствуют растягивающие напряжения от сил веса (или горное давление), достаточно обычного однорядного армирования. Заделка однорядной арматуры в область многорядной выбрана из условия равнопрочности сварному соединению протяженностью, равной 30 диаметрам однорядной арматуры.

Наличие дисперсно расположенной арматуры в бетоне приводит к образованию часто расположенных трещин, раскрытие которых находится в пределах нормативных значений.

Благодаря устройству локальных дисперсно-армированных зон в обделке напорных туннелей снижается ширина раскрытия трещин и тем самым повышается надежность сооружения. За счет такого конструктивного выполнения экономится расход арматуры в сжатых зонах.

На чертеже изображено поперечное сечение трубопровода в массиве горной породы, где 1 - массив горной породы, 2 - железобетонная обделка, сопряженная с массивом горной породы, 3 - многорядные армосетки, 4 - однорядная армосетка.

Конструкция работает следующим образом. После проходки выработки и бетонирования железобетонной конструкции обделки 2 внутри трубопровода создается эксплуатационное гидростатическое давление воды. От этого давления в совокупности с усилием собственного веса горного массива 1 возникает зона концентрации растягивающих напряжений в прямом и обратном своде выработки, которая ограничена центральным углом 90^о. В случае армирования одиночной сеткой 4 от действия этого суммарного усилия в бетоне прямого и обратного свода возникают редко расположенные трещины, раскрытие которых значительно превышают допустимые нормативные значения.

Наличие нескольких рядов арматуры, а также расположение ее с шагом стержней в пределах восьми диаметров стержня приводит к тому, что арматура полностью вовлекает в работу окружающий бетон обделки с максимальным использованием его физико-механических свойств.

Предлагаемая конструкция предусматривает расчетную площадь сечения только в зоне растягивающих напряжений, а в зоне сжимающих напряжений уменьшить расчетную площадь в три раза. За счет этого экономится расход арматурной стали.