Проектирование тоннеля, сооружаемого горным способом

Содержание Введение

1. План и профиль тоннельного пересечения

2. Трасса тоннеля

2.1 Обоснование продольного профиля и плана

2.2 Определение длины тоннеля

2.3 Расчет искусственной вентиляции тоннеля

2.4 Проектирование тоннельных конструкций

2.5 Обоснование конструктивного решения портала

3. Нагрузки, действующие на обделку тоннеля

4. Мероприятия по обеспечению технической безопасности и охране труда Заключение

Введение

В курсовой работе на тему «Проектирование тоннеля, сооружаемого горным способом» необходимо запроектировать тоннель.

При проектирование тоннеля необходимо провести следующие работы:

— запроектировать план и профиль тоннельного пересечения

— определение длины тоннеля

— рассчитать нагрузки, действующие на обделку тоннеля

— составить схему тоннельного перехода При проектировании тоннеля необходимо учитывать обязательные требования заданные условиями, а именно тоннель должен быть однопутным, пересекать горный водораздел, давать выход железной дороге проложенной по всей длине тоннеля.

1. План и профиль тоннельного пересечения Тоннель должен пересечь горный водораздел и дать этим выход железнодорожной линии, проложенной по долине одного из склонов водораздела в долину на другом склоне. Пересечение водораздела может осуществляться как вершинным, так и подошвенным (базисным) тоннелем, а также глубокой выемкой.

Выбор места тоннельного пересечения водораздела и его положения по высоте должен подчиняться основному требованию, заключающемуся в необходимости сокращения длины тоннеля. В связи с этим пересечение водораздела целесообразно осуществлять в наиболее узком его месте, обычно в седле, но не под линией лога, с подходом к нему трассой железнодорожной линии по долинам. Кроме того, необходимо использовать наибольшие допустимые уклоны для того, чтобы поднять тоннель выше и тем уменьшить его длину, пересекая водораздел на меньшем протяжении. Подъем из долины к тоннелю следует прокладывать напряженным ходом, используя руководящий уклон.

Трассирование производится на плане в горизонталях раствором циркуля, величина которого для участка напряженного хода см где h — превышение между смежными горизонталями, м;

заданный руководящий уклон линии, %о;

эквивалентный уклон, учитывающий сопротивление прохождению подвижного, состава на кривых, %о; при предварительном проектировании можно принять = 0.5-г- 1,0%о.

Для карты, имеющей масштаб I: 25 000 и h = 10 м, раствор циркуля см, При руководящем уклоне =10 получим:

см, Раствором циркуля, равным на планшете задания последовательно откладывают между горизонталями эти отрезки.

Наносить линию нулевых работ следует от заданных пунктов, расположенных на противоположных сторонах водораздела, поднимаясь по склонам к вершине.

Так как линия нулевых работ представляет собой ломаную линию со звеньями небольшой длины, необходимо заменить эту ломаную линию более прямолинейными отрезками. Пересечения прямых, полученных в результате спрямления линии нулевых работ, определяет вершины углов поворота трассы.

Выбор радиусов и вписывание круговых кривых производится в соответствии с требованиями СНиП .

Сопряжение прямолинейных отрезков трассы на плане может производиться при помощи шаблонов или лекал круговых кривых. Величина радиуса подбирается так, чтобы получил, наименьшее отклонение от линии нулевых работ.

Длина переходной кривой определяется и откладывается по обе стороны от нулевых работ.

Прямые вставки между начальными точками смежных переходных должны быть не менее 75 м.

На плане трассы должны быть показаны начало и конец круговых, выписаны значения радиусов и углов поворота, измеренных по транспортиру, поставлен километраж и отмечены входы в тоннель.

Построение продольного профиля трассы следует начинать с нанесения на форматку миллиметровой бумаги разбивки граф профиля. Размеры эти показаны в миллиметрах.

После этого надо взять полоску бумаги, приложить ее к трассе железнодорожной линии на плане местности и, поворачивая полоску от начального пункта к конечному, последовательно отметить на ней засечками начальный пункт трассы, начало и конец кривых, конечный пункт трассы. Полезно под засечками указать отметки земли.

Полоску бумага с нанесенными на ней засечками следует приложить к продольному профилю, совместив начальный пч1кт трассы с точкой, А на профиле. Затем, откладывая в масштабе М 1: 100 отметки земли и соединяя их между собой, надо построить рельеф местности и обозначить кривые.

Рассчитаем элементы трассы для первой кривой трассы:

м,

м, Для второго кривой:

м,

м,

2. Траса тоннеля

2.1 Обоснование продольного профиля и плана Переломы профиля могут располагаться независимо от плана линии при алгебраической разности смежных углов не более 3,

Перед входом в железнодорожный тоннель, имеющий длину более 300 м, необходимо дополнительное уменьшение уклона в связи с падением в тоннеле коэффициента сцепления и, следовательно, силы тяги локомотива.

Это дополнительное смягчение устраивается на длину поезда на подходном элементе профиля со стороны подъема, где уклон не должен превышать

где т — коэффициент, зависящий от длины тоннеля.

2.2 Определение длины тоннеля Окончательная длина тоннеля определяется из местонахождения порталов. Она определяется исходя из равенства стоимости 1 п.м. выемки 1 п.м. тоннеля.

Опыт проектирования и эксплуатации тоннеля показывает, что минимальная глубина выемки, которая принимается в слабых грунтах Окончательная длинна тоннеля L= м.

2.3 Расчет искусственной вентиляции тоннеля Система вентиляции тоннеля зависит от длины тоннеля, площади поперечного сечения, величины уклонов и радиусов кривых, вида транспорта и других условий. В процессе эксплуатации тоннеля, в воздух транспортной зоны попадают различные вредные вещества. Это выхлопные газы, газы, выделяемые окружающими породами. Кроме того, качество воздуха ухудшается также за счет повышения температуры, влажности и других факторов.

Задачей вентиляции является уменьшение количества вредных веществ в атмосфере тоннеля за счет разбавления вредных примесей до предельно допустимой концентрации.

Расчет воздухообмена по содержанию вредных веществ в воздухе транспортной зоны тоннеля производится по окиси углерода. К моменту выхода локомотива из тоннеля, концентрация вредных газов составит:

где, С к — предельно допустимая концентрация,

V — объем транспортной зоны тоннеля, Мколичество вредного газа, выделяемого в тоннеле.

(г) где — время нахождения поезда в тоннеле,

количество сжигаемого топлива

количество СО при сгорании 1 кг топлива.

[6 м/с],

где — скорость движения воздуха по тоннелю.

Определение скорости:

Скорость на спуске:

Время нахождения поезда в тоннеле:

Начальная концентрация вредного газа:

Количество, выделяемого угарного газа:

Расход воздуха Скорость воздуха в тоннеле:

При длине железнодорожного тоннеля свыше 1000 метров применяется искусственная вентиляция.

2.4 Проектирование тоннельных конструкций Внутреннее очертание обделок железнодорожных тоннелей должно описываться вокруг габарита приближения строений С с учетом размещения за пределами габарита устройств сигнализации, централизации и блокировки, светильников и кабелей.

На криволинейных участках пути габарит С вычерчивается с учетом необходимого уширения и наклона, в двухпутных тоннелях необходимо также увеличить междупутье. Вертикальная линия, проведенная через середину отрезка, соединяющего крайние точки уширенного габарита, является осью тоннеля.

Автодорожные тоннели проектируют, как правило, для двухполосного движения в обоих направлениях.

Если в подсводовой части тоннеля располагают вентиляционные каналы, то при построении внутреннего контура следует предварительно рассчитать объем воздуха, потребного для проветривания тоннеля, выбрать систему вентиляции и определить необходимую площадь вентиляционных каналов.

Между внутренним контуром обделки и угловыми (критическими) точками габарита должен быть обеспечен некоторый зазор, гарантирующий от появления негабаритности из-за неточности строительных работ и деформаций конструкции. В слабых породах этот запас достигает 15 см, в крепких скальных-5−10 см.

Внутреннее очертание обделки зависит также от геологических условий. Практика проектирования определила ориентировочные границы геологических условий, в которых могут применяться обделки того или иного очертания.

Основными из этих правил являются требования плавного изменения оси обделки и ее подъемистая подковообразная форма при преобладании вертикальных нагрузок. При отсутствии бокового горного давления стены подковообразной обделки могут проектироваться вертикальными, а свод очерчивается по круговой кривой (однопутные железнодорожные тоннели) или трехцентровой кривой (двухпутные железнои автодорожные тоннели) .

Установив наиболее рациональный и экономичный вариант, следует подобрать радиусы круговых кривых и привязать их центры (к вертикальной оси обделки и уровню головки рельсов или проезжей части) таким образом, чтобы вычерченный контур с максимальным приближением описывал предварительно намеченный. Окончательно значения радиусов кривых и размеры, привязывающие их центры, устанавливаются графически по чертежу.

Нижняя часть обделки проектируется в соответствии с заданными геологическими, гидрогеологическими и климатическими условиями, в зависимости, от которых решается вопрос о необходимости устройства плиты или обратного свода, устраиваются верхнее строение пути и водоотводные лотки.

2.5 Обоснование конструктивного решения портала Переход от тоннеля к выемке осуществляется при помощи портала, который служит для обеспечения устойчивости лобового и боковых откосов выемки, отвода воды с лобового откоса и архитектурного оформления входа в тоннель.

В состав портала входит торцевая стена с входным отверстием, водоотводная канава и первое кольцо обделки. Торцевая стена сваривается с первым кольцом обделки с помощью арматуры или обрезков прокатных профилей и опирается непосредственно на боковые откосы выемки, в которые заделывается на необходимую глубину.

Подошвы торцевой и боковых стен заглубляются относительно низа кюветов в соответствии с глубиной промерзания грунтов в их основании.

Вода, стекающая с лобового откоса, перехватывается поперечной водоотводной канавой, расположенной за торцевой стеной, и отводится с уклоном 2%о канавой, устроенной по верху откосов выемки, или, в условиях теплого климата, в кюветы по чугунным трубам, заложенными за торцевой стеной.

3. Нагрузки, действующие на обделку тоннеля Основными постоянно действующими нагрузками на обделку тоннеля являются:

а) горное давление, б) гидростатическое давление, в) собственный вес конструкции Нормативная величина горного давления определяется с учетам свободообразавания по гипотезе проф. М М. Протодьяконова.

Распределение вертикальной и горизонтальной нагрузок от горного давления можно принимать равномерным, а их интенсивность определять для точек, А и Б.

Горное давление при учете сводообразования:

1. Вертикальное давление

кПа где h1 — высота свода давления, м;

— удельный вес породы, кН/м.

Высота свода давления

где — коэффициент крепости породы;

пролег свода давления, м,

— угол внутреннего трения породы.

2. Горизонтальное (боковое) давление кПа Боковое горное давление облегчает условия статической работы обделки, поэтому при расположении тоннелей в породах с коэффициентом крепости 3 боковое давление можно в запас прочности не учитывать.

В период постройки тоннеля гидростатическое давление отсутствует, если даже имеется большой приток воды из забоя и через неплотности в обделке. По мере герметизации обделки гидростатическое давление возрастает, достигая максимума после завершения строительства. В период эксплуатации тоннеля гидростатическое давление не остается постоянным: оно подвергается сезонным изменениям, снижается вследствие появления течей в случае проходки соседних выработок может снизиться до нулевых значений.

Изменения величины гидростатического давления в период существования обделки вынуждает принимать для расчетов такие его значения, которые обеспечат запас прочности.

Если нагрузка от гидростатического давления воспринимается специальной внутренней конструкцией (железобетонной рубашкой), поддерживающей водонепроницаемую мембрану, то внутри обделки необходимо оставить место для этой конструкции 1520 см.

тоннель подземный вода горный вентиляция

4. Мероприятия по технике безопасности и охране труда При выполнение работ необходимо руководствоваться следующими принципами:

— рациональное использование природных ресурсов с учетом законов природы, потенциальных возможностей загрязнения окружающей природной среды.

— приоритетом охраны жизни и здоровья человека, обеспечения благоприятных экологических условий для жизни, труда и отдыха населения.

— соблюдение требований природоохранного законодательства, неотвратимостью поступления ответственности за их нарушение, Предотвращение загрязнений почвы и водоёмов нефтепродуктами на строительной площадке обеспечивается:

— очисткой сточных вод, поступающих с территории строительства,

— предварительной очистки техники от масла и смазки при преодоление водных препятствий,

— использование при мойке автотранспорта и строительных машин замкнутого цикла использования воды.

— исключение мойки машин и механизмов в открытых водоемах,

— отстаиванием бытовых сточных вод и последующей их обработкой раствором хлорной извести из расчета 30 мг. чистого хлора на 1 литр сточных вод.

— исключением сжигания мусора на территории строительной площадки,

— сдерживанием топливной системы машин и механизмов в исправном состоянии,

— озеленение территории.

Заключение

В курсовой работе по дисциплине «Тоннели» я произвел необходимые расчеты и мероприятия для организации работ по проектированию тоннеля, сооружаемого горным способом. И постарался учесть и указать мероприятия по защите тоннеля от подземных вод и защиту окружающей среды.