СВОД ПРАВИЛ 5 страница

5. 6. 1. 10. Внутренние несущие конструкции станций и других подземных сооружений следует предусматривать, как правило, из монолитного или сборного железобетона, а также из армометаллоблоков. Применение стальных конструкций допускается в сооружениях, возводимых закрытым способом, для:

- станционных колонн и перемычек, прогонов, затяжек и элементов их соединений;

- гидроизоляции наиболее ответственных узлов конструкций;

- сопряжений сборных обделок тоннелей различных диаметров;

- отдельных элементов реконструируемых сооружений в сложных инженерно-геологических условиях.

5. 6. 2. Материалы

5. 6. 2. 1. Материалы для обделок и их гидроизоляции, для внутренних строительных конструкций, а также отделочные материалы должны отвечать требованиям прочности, долговечности, пожарной безопасности, устойчивости к химической агрессивности грунтовых вод, другим выявленным видам агрессивного воздействия внешней среды, в том числе к воздействию микроорганизмов, не должны выделять токсичных соединений в условиях строительства и эксплуатации сооружений.

5. 6. 2. 2. Бетонные и железобетонные несущие конструкции следует предусматривать из тяжелых бетонов по ГОСТ 26633. При соответствующем обосновании допускается применение бетонов плотностью не ниже 1600 кг/м3 на искусственных и природных пористых заполнителях.

5. 6. 2. 3. Классы бетона по прочности на сжатие для обделок, их элементов и внутренних бетонных и железобетонных конструкций следует принимать на основании необходимой по расчетам несущей способности, но не ниже указанных в таблице 5. 7.

Таблица 5. 7

Вид конструкции	Класс бетона
Высокоточные железобетонные блоки обделок из бетона высокой марки по водонепроницаемости для закрытого способа работ	В40
Обычные железобетонные блоки обделок для закрытого способа работ	В30
Железобетонные элементы обделок для открытого способа работ (включая цельносекционные), несущих конструкций " стена в грунте" и внутренних конструкций	В25
Железобетонные и бетонные монолитные несущие конструкции " стена в грунте" и обделки, бетонные монолитно-прессованные обделки	В20
" Стена в грунте" для крепления котлованов, внутренние монолитные железобетонные конструкции, бетонные подготовки под гидроизоляцию	В15
Путевой бетонный слой верхнего строения пути	В15
Жесткое основание пути, бетонное основание под полы, бетон для водоотводящих и кабельных лотков	В15

5. 6. 2. 4. Проектную марку бетона обделок по водонепроницаемости необходимо принимать по таблице 5. 41.

5. 6. 2. 5. Проектную марку бетона обделок и внутренних конструкций по морозостойкости в зонах знакопеременных температур следует принимать по таблице 5. 42.

При отсутствии знакопеременных температур проектные марки бетона обделок по морозостойкости не должны быть ниже F100.

5. 6. 2. 6. Железобетонные водосборники (зумпфы ВОУ, ямы для очистки ног) следует выполнять без внутренней гидроизоляции из бетона класса не ниже В25, марки по водонепроницаемости W10, марки по морозостойкости F300 в солях. При обосновании допускается применение бетонов по таблицам 5. 41 и 5. 42 с устройством внутренней гидроизоляции с усиленной защитой от механических воздействий.

5. 6. 2. 7. Для армирования железобетонных конструкций надлежит применять арматуру по СП 63. 13330.

5. 6. 2. 8. Характеристики чугуна тюбинговых обделок из серого литейного чугуна должны соответствовать ГОСТ 1412, из высокопрочного чугуна - ГОСТ 7293.

5. 6. 2. 9. Нормативные и расчетные сопротивления проката для стальных конструкций и отливок из серого чугуна разных марок принимаются по СП 16. 13330.

5. 6. 3. Обделки и гидроизоляция

Конструкция обделок при закрытом способе работ

5. 6. 3. 1. При закрытом способе работ обделки должны быть кругового или сводчатого очертания. Очертания стен и сводов должны определяться расчетом.

Пустоты за обделкой следует заполнять твердеющими составами в соответствии с ВСН 132 [6] или обеспечивать силовое прижатие монтируемых колец обделки к грунту.

5. 6. 3. 2. В элементах (блоках) высокоточных железобетонных обделок по ТУ 5865-001-00043920 [22] следует предусматривать пазы для размещения упругих герметизирующих прокладок. В других типах сборных обделок блоки должны иметь по внутреннему контуру фальцы, образующие в собранной обделке чеканочные канавки.

5. 6. 3. 3. Устройство однослойных обделок из набрызг-бетона допускается в малообводненных скальных грунтах в сочетании с арматурной сеткой, анкерами, металлическими арками или при условии армирования набрызг-бетона фибрами, при этом срок службы металлических изделий должен соответствовать требованиям 5. 6. 1. 1.

5. 6. 3. 4. Размеры монолитных и сборных железобетонных обделок следует назначать по расчету, из условий выполнения требований СП 63. 13330.

Элементы бетонных и железобетонных обделок должны иметь толщину не менее, мм:

а) железобетонные блоки сплошного сечения - 150;

б) ребра и спинки ребристых железобетонных блоков - 60;

в) своды и стены из монолитного бетона и железобетона - 200;

г) своды и стены из набрызг-бетона - 100.

5. 6. 3. 5. При раскрытии выработок в скальных грунтах по частям возможно применение обделок в виде свода переменной жесткости (с выносными пятами) из монолитного бетона, опирающегося одновременно на облегченные стены и на грунт.

5. 6. 3. 6. Монолитные железобетонные конструкции рам (узлов) сопряжения обделок закрытого способа работ следует проектировать, как правило, с внутренней металлической изоляцией, заанкеренной в бетон обделки.

Конструкцию металлоизоляции следует назначать в зависимости от гидростатического давления и в соответствии с инструкцией [34].

Толщину листа металлоизоляции необходимо назначать не менее 8 мм. Для торцевых стен - не менее 10 мм.

5. 6. 3. 7. Для сооружений, эксплуатируемых в условиях гидростатического давления свыше 0, 3 МПа или знакопеременных температур, могут применяться сборно-монолитные обделки в виде армометаллоблоков.

5. 6. 3. 8. При сооружении тоннелей способом продавливания следует применять обделки кругового очертания из чугунных тюбингов или обделки в виде цельных секций (жестких рамных конструкций) прямоугольного очертания из монолитного железобетона.

Железобетонные секции заводского изготовления надлежит предусматривать максимальной длины, определяемой возможностями транспортного и грузоподъемного оборудования. Секции, изготовляемые непосредственно на строительной площадке, могут иметь длину до 20 - 30 м и более.

Для объединения цельных секций в продольном направлении следует использовать сварку выпусков арматуры, болтовые скрепления закладных деталей в пазах по торцам секций или соединение и обжатие продольной преднапряженной арматурой.

5. 6. 3. 9. В обделках перегонных и станционных тоннелей из монолитного бетона, железобетона и набрызг-бетона следует предусматривать устройство деформационных швов через 40 м, в обделках из сборных элементов с омоноличенными стыками - через 60 м.

Конструкции обделок при открытом способе работ

5. 6. 3. 10. Обделки тоннелей при открытом способе работ следует предусматривать в виде одно-, двух-, трех- или многопролетных замкнутых рам либо в виде сводчатых конструкций из сборного, монолитного или сборно-монолитного железобетона. Преимущественно рекомендуется применять обделки прямоугольного очертания.

5. 6. 3. 11. В качестве сборных конструкций, возводимых в открытом котловане, следует использовать обделки, состоящие из блоков перекрытия, стеновых, фундаментных и лотковых блоков, подколонников, колонн и прогонов. Модификации конструкций осуществляют путем изменения конфигурации, размеров и типов отдельных блоков.

Объединение сборных элементов в рамную конструкцию следует предусматривать сваркой выпусков арматуры или закладных деталей, бетонированием зазоров, заполнением швов безусадочным цементным раствором.

5. 6. 3. 12. Конструкции тоннелей при слабом грунтовом основании (пылеватые и мелкие водоносные пески, слабые глинистые грунты) необходимо предусматривать с предварительным устройством в основании сооружения распределительной железобетонной плиты толщиной не менее 30 см, если состояние грунтов не требует проведения специальных работ, предотвращающих осадки конструкции.

5. 6. 3. 13. Рамные сборные конструкции обделок перегонных тоннелей возможно применять в виде цельносекционных обделок. При преодолении водных преград возможно использовать специальный способ сооружения обделки в виде погружных секций.

5. 6. 3. 14. Конструкции, возводимые с применением технологии траншейных стен в грунте, допускается выполнять по [7].

5. 6. 3. 15. Конструкции открытого способа работ следует разделять сквозными вертикальными деформационными швами. Расстояние между швами должно быть не более 60 м. При назначении мест устройства деформационных швов следует дополнительно учитывать:

- изменение типа конструкции;

- изменение вида грунта в основании;

- резкое изменение нагрузок на конструкцию.

Детали архитектурной отделки станций также должны иметь швы по линии деформационных швов конструкций.

5. 6. 3. 16. При строительстве тоннельных сооружений в сейсмических районах расстояние между деформационными швами определяют расчетом по ВСН 193 [8].

Гидроизоляция обделок

5. 6. 3. 17. Тип и конструкция гидроизоляции обделок разных видов определяются инженерно-геологическими условиями строительства, величиной гидростатического давления, наличием агрессивных воздействий внешней среды, типом обделки, возможностями обеспечения водонепроницаемости бетона при принятой технологии ведения строительных работ, другими производственными условиями.

5. 6. 3. 18. Конструкции тоннелей, сооружаемых открытым способом, должны иметь сплошную наружную гидроизоляцию.

При наличии естественного стока воды под тоннелем в качестве дополнительной защиты его от воды следует предусматривать пристенный дренаж. В случае недостаточной фильтрационной способности грунтов основания необходимо предусматривать устройство под лотковой частью тоннеля пластового дренажа с водоотводом.

5. 6. 3. 19. Гидроизоляцию из битумно-полимерных и полимерных материалов (наплавляемую, распыляемую, оклеечную, мембранного типа и др. ) при открытом способе производства работ следует предусматривать из материалов, соответствующих требованиям таблицы 5. 8 и ГОСТ 30547.

Таблица 5. 8

Показатель	Показатели для материалов
Показатель	битумно-полимерных (на полимерной основе)	полимерных (безосновных)
Условная прочность, МПа, не менее	Не нормируется	10
Разрывная сила при растяжении, Н, не менее	600	Не нормируется
Водопоглощение в течение 24 ч, % по массе, не более	1	1
Водонепроницаемость при гидростатическом давлении, МПа, не менее	0, 2	0, 3
Температура хрупкости вяжущего, °C, не выше	Минус 25	Минус 50
Гибкость на брусе, с закруглением радиусом 10 +/- 0, 2 мм, не выше	Минус 15	Минус 40
Теплостойкость, °C, в течение 2 ч, не ниже	85	85
Относительное удлинение при разрыве, % < *>	30 - 40	150 - 200
Адгезия к бетону, МПа, не менее < **>	0, 5	0, 5
Химическая стойкость (снижение условной прочности и относительного удлинения или разрывной силы при воздействии солей, кислот, щелочей, бензина, минеральных масел и др. ), %, не более < ***>	10	10
Примечания. < > Определяется условиями эксплуатации тоннеля. < > За исключением гидроизоляционных мембран, не имеющих адгезии к железобетонным конструкциям. < **> Для гидроизоляции тоннельных конструкций, подверженных воздействию агрессивных сред.

5. 6. 3. 20. В лотковой части гидроизоляцию следует укладывать на бетонную подготовку (класс бетона не ниже В15) толщиной не менее 10 см с выравнивающей стяжкой из цементно-песчаного раствора или мелкозернистого бетона.

В местах устройства деформационных швов для наружной гидроизоляции необходимо предусматривать компенсаторы, а в качестве дополнительной гарантии водонепроницаемости обделки - применение гидрошпонок или иных конструкций.

При устройстве гидроизоляции, предварительно наносимой на поверхность элементов сборной обделки, следует предусматривать надежные способы соединения гидроизоляции отдельных элементов в процессе их монтажа и защиты ее в процессе строительства от повреждений.

5. 6. 3. 21. Гидроизоляционное покрытие должно быть надежно защищено от возможных механических повреждений. Защиту покрытия гидроизоляции следует предусматривать с учетом условий эксплуатации подземного сооружения, его конструктивных особенностей, технологии ведения строительных работ и вида применяемого гидроизоляционного материала.

Защитные покрытия для лотковой части и перекрытия сооружения надлежит предусматривать из мелкозернистого бетона класса не ниже В25 толщиной 4 - 10 см. Защитный слой на перекрытии необходимо армировать сетками из арматурной стали с ячейками 100 x 100 мм или 150 x 150 мм.

Гидроизоляцию по стенам сооружения следует защищать кирпичной стенкой, набрызг-бетоном по сетке, полимерными профилированными мембранами или другими материалами.

5. 6. 3. 22. Гидроизоляцию конструкций типа " стена в грунте", используемых в качестве постоянных несущих конструкций в обводненных грунтах, допускается осуществлять металлическими листами толщиной не менее 10 мм.

5. 6. 3. 23. При сооружении тоннелей закрытым способом по технологии НАТМ с монолитной набрызг-бетонной или бетонной крепью по контуру выработки сплошную гидроизоляцию следует заключать между наружной набрызг-бетонной (или бетонной) и внутренней железобетонной несущей конструкцией тоннеля.

5. 6. 3. 24. Гибкую гидроизоляцию, устраиваемую, при необходимости, с внутренней стороны обделки, следует защищать железобетонной " рубашкой", рассчитанной на восприятие ожидаемого гидростатического давления. При этом необходимо обеспечивать плотное прижатие внутренней железобетонной конструкции к гидроизоляции.

5. 6. 3. 25. В сборных железобетонных и чугунных обделках тоннелей закрытого способа работ должна быть обеспечена герметизация швов между элементами обделки, болтовых отверстий (при чугунной обделке) и отверстий для нагнетания постановкой упругих уплотнителей или чеканкой в соответствии с ВСН 130 [9] и инструкцией [34].

5. 6. 4. Нагрузки и воздействия

Виды нагрузок и воздействий

5. 6. 4. 1. Нагрузки и воздействия по продолжительности их действия на обделки тоннелей следует подразделять по СП 20. 13330 на постоянные и временные (длительные, кратковременные и особые).

5. 6. 4. 2. К постоянным нагрузкам и воздействиям относятся:

- вес насыпного грунта, горное давление;

- гидростатическое давление;

- собственный вес конструкций;

- вес зданий и сооружений, находящихся в зонах их воздействия на подземную конструкцию;

- сохраняющиеся усилия от предварительного обжатия обделки.

5. 6. 4. 3. К временным длительным нагрузкам и воздействиям следует относить:

- силы морозного пучения грунта;

- вес стационарного оборудования;

- сезонные температурные воздействия, воздействия усадки и ползучести бетона и некоторые другие по СП 20. 13330;

- усилия от предварительного обжатия обделки.

К кратковременным нагрузкам следует относить:

- нагрузки и воздействия от внутритоннельного и наземного транспорта;

- нагрузки и воздействия в процессе сооружения тоннеля: от давления щитовых домкратов, от нагнетания раствора за обделку, от усилий, возникающих при подаче и монтаже элементов сборных конструкций, от воздействия веса проходческого и другого строительного оборудования и некоторые другие, определяемые особенностями производства работ.

5. 6. 4. 4. К особым воздействиям и нагрузкам следует относить сейсмические и взрывные воздействия, температурные воздействия, воздействия от сдвиговых деформаций грунтового массива и некоторые другие особые нагрузки по СП 20. 13330, которые могут иметь отношение к проектируемому объекту.

5. 6. 4. 5. При реконструкции объектов метрополитена исходными данными являются результаты повторных инженерно-геологических, гидрологических и геотехнических изысканий.

Постоянные нагрузки и воздействия

5. 6. 4. 6. Вертикальные и горизонтальные нагрузки от веса насыпного грунта при открытом способе работ, от давления грунта при закрытом способе работ или от других постоянных нагрузок, действующих в пределах всего пролета или всей высоты сооружения или выработки, при расчетах тоннельных обделок допускается принимать как равномерно распределенные.

5. 6. 4. 7. Для объектов, сооружаемых открытым способом, величину нормативной вертикальной нагрузки от насыпного грунта следует принимать в соответствии с давлением всей его толщи над сооружением с учетом веса наземных зданий и других сооружений, строительство которых предусмотрено над данным объектом или в пределах призмы обрушения грунта.

5. 6. 4. 8. Нормативные вертикальные и горизонтальные нагрузки на обделки тоннелей, сооружаемых закрытым способом, надлежит определять по результатам инженерно-геологических изысканий с учетом возможности образования в грунтах самонесущего свода (рисунок 5. 1).

Рисунок 5. 1. Схема для расчета высоты свода обрушения

5. 6. 4. 9. В неустойчивых грунтах, в которых сводообразование невозможно (водонасыщенные несвязные и слабые глинистые грунты), нагрузки следует принимать с учетом давления всей толщи грунтов над тоннельным сооружением. В таких случаях нормативную вертикальную и горизонтальную нагрузки и , кНм2, необходимо определять по формулам:

; (5. 2)

, (5. 3)

где - нормативная плотность грунта соответствующего слоя напластования, кН/м3;

- толщина соответствующего слоя напластования, м;

n - число слоев напластований;

- нормативный (для скальных грунтов - кажущийся) угол внутреннего трения грунта в уровне сечения тоннеля, град.

Такие же нагрузки следует принимать и при наличии сводообразования, если расстояние от вершины свода обрушения до земной поверхности или до контакта с неустойчивыми грунтами меньше высоты свода обрушения.

5. 6. 4. 10. Нормативные равномерно распределенные нагрузки: вертикальную - и горизонтальную - , кНм2, в условиях сводообразования для однородной толщи грунта следует определять по формулам:

; (5. 4)

, (5. 5)

где - высота свода обрушения над верхней точкой обделки, м (рисунок 5. 1), определяемая по 5. 6. 4. 11 и 5. 6. 4. 12;

- нормативная плотность грунта, кН/м3;

h - высота выработки, м;

5. 6. 4. 11. Высоту свода обрушения над верхней точкой обделки в условиях сводообразования (рисунок 5. 1) для нескальных необводненных грунтов следует определять по формуле

, (5. 6)

где L - величина пролета свода обрушения, определяемая по формуле

; (5. 7)

f - коэффициент крепости, принимаемый по таблице 5. 9;

b - величина пролета выработки, м.

Таблица 5. 9

Вид грунта в сечении и кровле выработки	Коэффициент f
Глины твердые литифицированные (сланцеватые, аргиллитоподобные, мергелистые и т. п. )	1
Глины твердой консистенции переуплотненные типа верхнекаменноугольных или протерозойских	0, 9
Крупнообломочные грунты с супесчано-песчаным заполнителем плотные, глины и суглинки твердой консистенции	0, 8
Пески плотные маловлажные или супесчано-суглинистые грунты	0, 7
Глины и суглинки полутвердой консистенции	0, 6

Высоту свода обрушения над верхней точкой обделки для тоннелей, сооружаемых в глинистых грунтах на глубине более 45 м, следует принимать с коэффициентом K = H/45, где H - глубина заложения тоннеля от поверхности земли до низа тоннельной обделки, м.

При заложении тоннелей в глинистых грунтах, прочность которых уменьшается под влиянием поступающих подземных вод, высоту свода обрушения надлежит увеличивать в пределах до 30%.

Примечание. Для трехсводчатых станций за величину пролета выработки b принимается суммарная ширина станционных выработок.

5. 6. 4. 12. Высоту свода обрушения над верхней точкой обделки в условиях сводообразования для скальных грунтов следует определять по формулам:

а) для скальных грунтов, оказывающих вертикальное и горизонтальное давление:

; (5. 8)

б) для скальных грунтов, оказывающих только вертикальное давление:

, (5. 9)

где R - предел прочности грунта на сжатие " в куске" (образце), МПа;

- коэффициент, учитывающий влияние трещиноватости массива, принимаемый по таблице 5. 10, исходя из предела прочности грунта на сжатие " в куске" и категории массива по степени трещиноватости, которая определяется в зависимости от трещинной пустотности и густоты трещин (среднего расстояния между трещинами наиболее развитой их системы) по таблице 5. 11 и дополнительных характеристик трещиноватости по СН 484 [10].

Таблица 5. 10

Категория массива скальных грунтов по степени трещиноватости	Коэффициент альфа при пределе прочности грунта " в куске" на сжатие, МПа
	10	20	40	80	160
I - практически нетрещиноватые	1, 7	1, 4	1, 2	1, 1	1
II - малотрещиноватые	1, 4	1, 2	1	0, 9	0, 8
III - среднетрещиноватые	1, 2	0, 9	0, 7	0, 6	0, 5
IV - сильнотрещиноватые	0, 9	0, 7	0, 5	0, 4	0, 3
V - раздробленные (разборная скала)	0, 7	0, 4	0, 3	0, 2	0, 1

Таблица 5. 11

Трещинная пустотность, %	Категория грунтов при густоте трещин, м
Трещинная пустотность, %	очень редкой (более 1)	редкой (1, 0 - 0, 3)	густой (0, 3 - 0, 1)	очень густой (менее 0, 1)
Малая - менее 0, 3	I	II	III	IV
Средняя - 0, 3 - 1, 0	II	III	IV	V
Большая - 1, 0 - 3, 0	III	IV	V	V
Очень большая - более 3, 0	IV	V	V	V
Примечания. 1. При определении трещинной пустотности рыхлый или глиноподобный материал заполнения трещин не учитывается. 2. При большой и очень большой трещинной пустотности и одновременно хорошо выраженной расчлененности массива на блоки по степени трещиноватости его следует относить к V категории (раздробленным) вне зависимости от густоты трещин. 3. В условиях ожидаемого полного нарушения сплошности скальных грунтов в результате интенсивного их расслоения (кливаж) грунты следует относить к V категории. 4. При наличии поверхностей скольжения категорию грунта по степени трещиноватости необходимо повышать на одну ступень. 5. При трещинах, залеченных частично твердым (кристаллическим) материалом, категорию грунта по степени трещиноватости нужно понижать на одну ступень, а при полностью залеченных трещинах - принимать по I категории.

Наличие горизонтального давления скального грунта устанавливается по опыту строительства в аналогичных условиях. При отсутствии аналогов расчет обделки следует выполнять в двух вариантах: при наличии горизонтального давления и без него.

5. 6. 4. 13. Полученную по формулам (5. 8) и (5. 9) высоту свода обрушения скальных грунтов необходимо корректировать умножением ее на коэффициенты, учитывающие влияние следующих факторов:

а) приток воды в выработку для случаев, когда трещины заполнены рыхлым или размокаемым глиноподобным материалом, - 1, 2;

б) расположение трещин наиболее развитой их системы под углом к оси тоннеля менее 45° - 1, 1;

в) проходка выработок без применения буровзрывных работ - 0, 8.

5. 6. 4. 14. В случаях когда в грунтовом массиве возможно развитие неблагоприятных для обделки процессов (проявления тектонической напряженности, пучение, ползучесть грунтов, карстово-суффозионные явления) или предполагается значительное изменение свойств или состояния грунтов в результате применения специальных способов производства работ, величины нагрузок на обделки необходимо устанавливать на основании специальных исследований.