книги / Справочник проектировщика инженерных сооружений

смежных трубопроводов при прокладке тепловых сетей в тоннелях (СНиП 2.04.07-86)

Т а б л и ц а 4.7. Габаритные размеры камер, м

опирания перекрытия предусматривают колонны, располагаемые в увязке с трубопроводами и обо­ рудованием, размещаемым в камере. При примы­ кании тоннелей и каналов к камерам рекомен­ дуется их привязка в плане — по внутренним размерам, кратным 300 мм.

4.3.Конструкции каналов

итоннелей

Каналы и тоннели проектируют сборными из унифицированных железобетонных элементов. При технико-экономическом обосновании допус­ кается выполнение тоннелей или их элементов (углы поворота, камеры и др.) из монолитного железобетона.

При проектировании сборных железобетонных каналов и тоннелей следует принимать типовые конструкции:

каналов из лотковых элементов и плит и тон­ нелей из лотковых элементов;

тоннелей с уголковыми стеновыми элементами и из объемных элементов.

Для каждого территориального района целе­ сообразно назначить тип тоннелей, выбор кото­ рого должен быть технико-экономически обо­ снован.

Рекомендуемые типы сборных конструкций ка­ налов приведены на рис. 4.3; габаритные размеры их даны в табл. 4.4. Каналы, в которых плита располагается в уровне подошвы (рис. 4.3, б), принимают для прокладки тепловых или других сетей с изоляцией. В отдельных случаях допус­ кается применение каналов из сводчатых железо­ бетонных элементов (рис. 4.3, г), если освоено их производство.

Применение сборно-монолитных конструкций каналов с монолитными стенами и днищем и сборными плитами, а также со стенами из бетон­ ных блоков допускается только при ограниченной протяженности каналов и отсутствии лотковых элементов. На отдельных участках небольшой

длины возможно устройство стен из кирпича мар­ ки не менее М100.

Конструкции тоннелей (рис. 4.4, а, б, г) со съемными перекрытиями или лотками позволяют монтировать трубопроводы и оборудование свер­ ху при строительстве и эксплуатации. Стеновые элементы и плиты перекрытий (рис. 4.4, б, г) в зависимости от размеров тоннелей и нагрузок проектируют гладкими или ребристыми с внут­ ренней стороны. Двухпролетные монолитные тон­ нели (рис. 4.4, е, ж) выполняют со средней про­ дольной балкой и колоннами. Балки могут быть выступающими внутрь тоннеля или наружу. В местах проемов перекрытия усиливают железо­ бетонными балками или утолщением перекрытия.

морозостойкости не нормируются.

К узлам трасс каналов и тоннелей относятся углы поворота, компенсаторные ниши, камеры и опоры для трубопроводов. При проектировании узлов рекомендуется использовать сборные же­ лезобетонные элементы каналов и тоннелей или их опалубочные формы.

Применение монолитного бетона, железобетона или кирпичной кладки для узлов ограничивается, допускается на небольших участках, где невоз­ можно использование сборных железобетонных конструкций основных трасс каналов или Тон­ нелей.

Примеры решения узлов трасс с использовани­ ем унифицированных элементов приведены

вп. 4.5.

В коммуникационных каналах и тоннелях пре­ дусматривают опоры с подвижным и неподвиж­ ным закреплением на них трубопроводов: опоры

сподвижным закреплением рассчитывают на вер­ тикальные нагрузки от трубопроводов и на гори­ зонтальные силы от трения трубопроводов по опорам при температурных деформациях; с не­ подвижным — кроме того, на горизонтальные си­ лы от компенсаторов.

Втоннелях опоры с неподвижным закрепле­ нием под тепловые трассы выполняют в виде стальных рам. В тоннелях с замкнутым сечением опоры располагают в местах стыков. В монолит­ ных железобетонных тоннелях предусматривают гнезда для установки в них элементов опор. Для сборных конструкций каналов и тоннелей приме­ няют бетон классов В15, В25 и ВЗО; для моно­ литных — В10 и В 15; для бетонных подготовок — В3,5; В7,5. Проектные марки бетона по морозо­ стойкости железобетонных конструкций каналов

и тоннелей в зависимости от режима их эксплуа­ тации и значения расчетной зимней температуры наружного воздуха в районе строительства при­ нимают по табл. 4.8.

Каналы и тоннели армируют унифицированны­ ми сетками (плоскими и гнутыми — уголковыми и П-образными) шириной до 3 м и каркасами с шагом рабочих стержней 1 0 0 и 2 0 0 мм — в сбор­ ных элементах, 200 — в монолитных. В плитах лотковых элементов при необходимости преду­ сматривают поперечную арматуру в виде карка­ сов. Сборные объемные и монолитные элементы тоннелей замкнутого поперечного сечения арми­ руют пространственными каркасами из плоских

иуголковых сеток (рис. 4.5).

Расстояния между температурно-усадочными

швами определяют расчетом (см. п. 4.4). Темпера­ турно-усадочные швы допускается не предусмат­ ривать:

всборных и монолитных тоннелях и каналах, расположенных ниже уровня промерзания грун­ та (включая перекрытие), в отапливаемых здани­ ях и при постоянном поддержании в тоннелях положительных температур; при этом в монолит­ ных конструкциях должны быть рабочие швы бетонирования, расстояния между которыми на­ значаются в соответствии с указаниями п. 4.4;

всборных тоннелях и каналах, состоящих из

блоков, не имеющих связей, которые могут пере­ давать растягивающие усилия по длине (стыкуе­ мые выпуски арматуры, стальные элементы, при­ вариваемые к закладным деталям и др.).

Усадочные швы проектируют в местах примы­ кания к фундаментам, подвалам, на границах значительного изменения временных нагрузок.

Каналы и тоннели защищают от проникания в них грунтовых вод в соответствии с указаниями по проектированию гидроизоляции подземных со­ оружений, приведенными в гл. 1. Гидроизоляцию каналов и тоннелей рекомендуется применять в тех случаях, когда она имеет экономические, экс­ плуатационные и другие преимущества по сравне­ нию с устройством дренажа или другими способа­ ми защиты сооружений от воды.

Пешеходные тоннели относятся к помещениям I категории сухости; коммуникационные каналы и тоннели — II .

Примеры конструктивного решения гидроизо­ ляции каналов и тоннелей приведены в п. 4.5.

Внутри каналов и тоннелей при необходимости предусматривают защиту конструкций от воздей­ ствия газовой или жидкой агрессивной среды, с наружной стороны — от жидкой (грунтовые во­ ды) и твердой (грунты) агрессивной среды в соот­ ветствии с требованиями СНиП 2.03.11-85. <

При проектировании тоннелей и каналов, пред­ назначенных для строительства в сейсмических районах, в Северной строительно-климатической зоне, в районах распространения просадочных и набухающих грунтов и на подрабатываемых тер­ риториях, должны учитываться соответствующие нормативные документы.,

4.4. Расчет

При расчете каналов и тоннелей учитывают нагрузки, возникающие при их возведении и эксплуатации. Каналы и тоннели рассчитывают с учетом горизонтальных и вертикальных нагру­ зок от технологического оборудования и трубо­ проводов, вертикального и горизонтального дав­ ления грунта, гидростатического давления грун ­ товых вод, от подвижного состава железных до­ рог и на автомобильных дорогах, а также внутри­ цехового транспорта (электро- и автопогрузчики, электрокары). Внутрицеховые каналы и тоннели должны быть также рассчитаны на нагрузку от оборудования и складируемых материалов.

Временные вертикальные подвижные нагрузки при расчете каналов и тоннелей, расположенных под железнодорожными путями и автомобильны­ ми дорогами, и нагрузки от внутрицеховых тран­ спортных средств принимают в соответствии с указаниями гл. 1 .

Эквивалентные равномерно распределенные вертикальные расчетные нагрузки на уровне вер­ ха канала или тоннеля рекомендуется округлять, соблюдая ряд: 30, 50 , 80, ПО (120) и 150 кН /м 2.

Каналы и тоннели рассчитывают по предельным состояниям первой группы (по несущей способ­ ности) на прочность элементов конструкций и уз­ лов соединения; по предельным состояниям вто­ рой группы (по пригодности к эксплуатации) про­ веряют элементы конструкций на допустимые зна­ чения деформаций и ширину раскрытия трещин. Расчет по деформации необходим в случаях,

Рис. 4.5. Примеры армирования:

А — лотковых элементов каналов и тоннелей П-об­ разными (а) и уголковыми (б) сетками; Б — плит ка­ налов перекрытия (в), утепленных плит перекрытия

(2) и плит днища (д); В — объемных сборных секций тоннелей; Г — уголкового стенового элемента; Д — монолитного тоннеля пространственными каркасами.

когда может нарушиться нормальная эксплуата­ ция каналов, тоннелей или прокладываемых в них коммуникаций, что устанавливается техноло­ гическими условиями.

Предельно допустимые прогибы перекрытий и стен каналов и тоннелей от нормативной нагрузки принимают равными 1/150 соответствующего размера в осях. Для открытых каналов и тонне­ лей допускается прогиб консольной стены в раз­ мере V75 ее высоты.

v3 0,0583 0,0683 0,0753 0,0813 0,0883 0,0993

v4 0,0667 0,0747 0,0747 0,0837 0,0907 0,0977

Вертикальное давление грунта (с учетом дорож­ ного покрытия, балластного слоя или пола цеха) на перекрытия каналов и тоннелей определяется от веса вертикального столба грунтовой засыпки {и верхнего слоя) над перекрытием. При распо­

ложении каналов и тоннелей в насыпи давление грунта должно приниматься в соответствии с ука­ заниями главы СНиП 2.05.03-84. Эквивалентные расчетные вертикальные нагрузки на каналы и тоннели от транспорта при различном заглубле­ нии сооружений приведены в п. 4.5.

При расчетах конструкций тоннелей и каналов необходимо учитывать дву- и одностороннее загружение их временными вертикальными нагруз­ ками с учетом упругого отпора грунта, который в вертикальном направлении под днищем опреде­ ляют в зависимости от модуля деформации грун­ та ненарушенного сложения Е (грунта осно­ вания).

Упругий отпор грунта в горизонтальном на­ правлении (при одностороннем загружении вре­ менной нагрузкой) учитывают в зависимости от модуля деформации грунта засыпки

где ht — расстояние от уровня пола до низа пе­ рекрытия (значение в скобках принимается не более единицы); — коэффициент, равный 0,7 при засыпке грунтом основания и 0,9 — малосжимаемым грунтом; Е — модуль деформации грунта основания.

При симметричном загружении (рис. 4.6) из­ гибающий момент в нижнем узле тоннеля с шар­ нирным опиранием плит перекрытия

где Ni — нормальная сила; k — коэффициент, учитывающий изменение момента в нижнем узле за счет его поворота;

v3 и v4 — коэффициенты, учитывающие изменение толщины стены по высоте, принимаемые по табл. 4.9 в зависимости от толщины стены в верх­ ней t x и нижней t 2 частях тоннеля; Е^ — модуль упругости бетона; /v — момент инерции 1 м се­ чения днища.

Усилие &стене определяют как для балки, ле­ жащей на двух опорах с нагрузкой ph ph реак­

цией на верхней опоре R± и опорным моментом на нижней опоре М±. Усилие в днище определяют как для балки, лежащей на упругом основании с модулем деформации Е , загруженной симметрич­ ными силами N± и моментами М± (см. рис. 4.6, а).

При одностороннем загружении горизонталь­ ными нагрузками ph^yph^ (см. рис. 4.6, б) мо­

мент в нижнем левом углу тоннеля определяется по формуле

где kx — коэффициент, учитывающий изменение момента в узле за счет смещения перекрытия,

Горизонтальное смещение тоннеля понизу и момент в правом нижнем углу тоннеля ввиду их малых значений принимают равным нулю.

Усилия в загруженной стене определяют ана­ логично усилиям от симметричной нагрузки, но с приложением одностороннего момента \М2; в незагруженной, отпорной стене — как для балки, лежащей на упругом основании с модулем дефор­ мации грунта Е' , имеющей несмещаемую гори­ зонтальную опору в уровне днища и нагружен­ ную на верхнем конце силой R2.

Расчетные усилия в тоннелях и каналах замк­ нутых, с шарнирными узлами посредине стены определяют с учетом изменений расчетных усилий (моментов и поперечных сил), вызванных взаимо­ действием конструкций с грунтом.

Каналы и тоннели шириной 3 м и более реко­ мендуется рассчитывать на ЭВМ с учетом упруго­ го отпора грунта. При расчете без учета упругого отпора грунта усилия определяют по табл. 4Л0...

4.12.

В каналах и тоннелях из лотковых элементов при переменной толщине стены, когда толщина стены понизу t2, а поверху tx отличаются от 1,5

Расчетный пролет назначается равным расстоя­ нию между центрами тяжести опорных площадок стен лотковых элементов.

Каналы (рис. 4.3, а, в) и тоннели (рис. 4.4, а, <6, г) проверяют расчетом при отсутствии сборных элементов перекрытия (плиты, лотки) на горизон­ тальную нагрузку от давления грунта при усло­ вии горизонтальной засыпки на уровне перекры­ тия или верха стенки нижнего лотка. В этом слу­ чае временная нагрузка на призме обрушения не учитывается.

Монолитные каналы и тоннели проверяют на изгиб в продольном направлении как балку на упругом основании на нагрузки, действующие на

поверхности земли (или непосредственно на кана­ лы и тоннели), с фиксированным расположением относительно деформационных швов, например, нагрузки от автомобильных или железных дорог, пересекающих трассы рассматриваемых сооруже­ ний.

При действии на поверхности земли временной эквивалентной равномерно распределенной на­ грузки, положение которой не фиксировано от­ носительно деформационных швов, монолитные каналы и тоннели рекомендуется проверять на

изгиб в продольном направлении в соответствии со схемами загружения, приведенными на рис. 4.7.

Тоннели и каналы, заложенные ниже прогно­ зируемого уровня грунтовых вод, должны рас­ считываться на всплытие при расчетных нагруз­ ках по формуле

где 2G — сумма постоянных вертикальных на­ грузок с соответствующими коэффициентами на­ дежности по нагрузке, действующих на длину 1 м тоннеля или канала; А — площадь подошвы тон­ неля или канала, на длину 1 м; hw — расстояние от уровня грунтовых вод до подошвы тоннеля или канала (без учета бетонной подготовки); yw — удельный вес воды; у^ — коэффициент надежно­

сти по нагрузке, принимаемый 1,2.

Расчет каналов и тоннелей на действие темпера­ туры и усадки бетона выполняют раздельно для периодов строительства и эксплуатации с целью определения расстояния между температурно­ усадочными (постоянными) и рабочими швами бе­ тонирования (временными).

Максимальные температурно-усадочные растя­ гивающие напряжения в бетоне каналов и тон­

где а ы — коэффициент линейной деформации бе­

тона, равный 1 * 10~5 град-1 — для тяжелого;

0,7 • 10~5 град-1 — на пористых заполнителях; А^с — расчетное изменение средних температур конструкций каналов и тоннелей, расположенных вне зданий или внутри неотапливаемых зданий, в холодное время года определяют по СНиП 2.01.07-85; еь — относительные усадочные дефор­ мации, равные 0,00015 — для монолитных конст­ рукций, 0 — для сборных; сь — коэффициент, учитывающий влияние ползучести бетона, рав­ ный 2 — при относительной влажности воздуха 40 % внутри сооружения (тепловые и кабельные сети); 1,5 — выше 40 %.

При условии ob max < R btser каналы и тоннели

можно проектировать без температурно-усадоч­ ных швов.

Если ob max > R bt,ser и Т0Л1Дины недопустимы,

расстояния между температурно-усадочными шва­ ми неармированных каналов и тоннелей, а также между рабочими швами бетонирования монолит­ ных конструкций

Pf

где R bttSer — расчетное сопротивление бетона при

осевом растяжении, МПа; А ь — площадь бетон­ ного поперечного сечения канала или тоннеля, м2; р — давление грунта на днище канала или тоннеля от постоянных расчетных нагрузок на 1 см длины сооружения; f — максимальный коэф­ фициент трения бетона по грунту:

Глины, глинистые известняки, глинистые

4.5. Типовые решения

Серия 3.006.1-2/82. Сборные железобетонные каналы и тоннели из лотковых элементов. Серия содержит рабочие чертежи железобетонных ка­ налов и тоннелей из лотковых элементов пред­ назначенных для прокладки трубопроводов раз­

личного назначения, электрокабелей и электро­ шин, а также для применения тоннелей в качестве подземных транспортерных галерей и пешеход­ ных переходов (только для несейсмических ра­ йонов). Применение каналов и тоннелей для не­ посредственной транспортировки по ним жидко­ стей не предусмотрено.

Узлы трасс каналов и тоннелей для прокладок коммуникаций, в том числе тепловых сетей и ка­ белей, включают узлы поворотов, ответвления, компенсаторные ниши и уширения, монтажные проемы и выходы из тоннелей, перекрытия камер, приямки для сбора воды, участки каналов в местах расположения неподвижных опор и

ДР-

Область

применения

Под автодорогами

Под железными

дорогами

Вне дорог

0,5...2,2

Под автодорогами 2,21 ..4.0 Н-30 Н-80

4,01...6,0

80‘0 (8)

+

+

+

80‘0 (8)

+ неблагоприятных

ветствующих за­ глублениям верха перекрытия 0,5; 5; 6 м