СВОД ПРАВИЛ 6 страница

5. 6. 4. 15. При высоте свода обрушения скального грунта менее 1/6 его пролета расчет подземных конструкций следует выполнять на воздействие вывалов. Вертикальную нагрузку интенсивностью, полученной из условия сводообразования, необходимо распределять по площади, соответствующей 1/4 пролета выработки в наиболее невыгодном для работы обделки положении.

5. 6. 4. 16. При наличии над тоннельным сооружением в пределах свода обрушения контакта с менее прочным грунтом нагрузку на обделку следует определять от свода обрушения по параметрам менее прочного грунта, а при наличии слабых грунтов, не обладающих способностью к сводообразованию, - от веса всей вышележащей толщи грунтов.

Если контакт с более слабым грунтом находится в границах от одной до трех высот свода обрушения, значение нормативной вертикальной нагрузки , кНм2, следует определять по формуле

, (5. 10)

где - нормативная вертикальная нагрузка, полученная от свода обрушения по параметрам менее прочного грунта, или нагрузка от веса всей толщи грунтов над тоннельным сооружением (при наличии в пределах от двух до трех высот свода обрушения слабых грунтов, не обладающих способностью к сводообразованию), кН/м2;

- нормативная вертикальная нагрузка от грунта, вмещающего тоннель, кН/м2;

а - расстояние от вершины свода обрушения до контакта с менее прочным грунтом или со слабым грунтом, не обладающим способностью к сводообразованию, м;

- высота свода обрушения грунта, вмещающего тоннель, м.

5. 6. 4. 17. Величину вертикальной нагрузки от горного давления на обделки параллельных близко расположенных тоннелей при возможности сводообразования следует определять в зависимости от размеров выработок, размеров и несущей способности целиков между ними, а также технологии производства работ:

а) при условии образования самостоятельного свода обрушения над каждой выработкой - для каждой выработки в отдельности;

б) при условии образования общего свода обрушения над выработками - как для выработки, пролет которой равен сумме пролетов всех выработок и ширины целиков между ними.

5. 6. 4. 18. Значение нормативной нагрузки на обделку тоннеля в водонасыщенных несвязных грунтах, содержащих свободную воду, следует принимать в виде совместного действия гидростатического давления воды и давления грунта во взвешенном состоянии. При этом нормативный удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды определяется по формуле

, (5. 11)

где - удельный вес частиц грунта, принимаемый равным для песчаного грунта 26 кН/м3 (2, 6 т/м3), для пылевато-глинистого - 27 кН/м3 (2, 7 т/м3);

- удельный вес воды, принимаемый равным 10 кН/м3 (1, 0 т/м3);

e - коэффициент пористости.

Величину гидростатического давления следует принимать с учетом наивысшего уровня, который установится после окончания строительства.

5. 6. 4. 19. Нагрузку от веса зданий, расположенных над тоннельным сооружением, надлежит принимать в зависимости от их этажности в размере 10 кН/м2 (1 т/м2) на один этаж.

При расположении зданий и других наземных сооружений в пределах призмы обрушения грунта необходимо учитывать соответствующее увеличение горизонтальной нагрузки.

5. 6. 4. 20. Нормативную горизонтальную нагрузку на обделки кругового очертания в глинистых грунтах текучей и пластичной консистенции, в водонасыщенных грунтах, а также в грунтах, переходящих в условиях эксплуатации в разжиженное состояние, следует принимать не более 0, 75 величины нормативной вертикальной нагрузки, определяемой от веса вышележащей толщи грунтов.

5. 6. 4. 21. Нормативная вертикальная нагрузка от собственного веса конструкций определяется исходя из проектных размеров конструкций и удельного веса материалов.

5. 6. 4. 22. Коэффициенты надежности на постоянные нагрузки при расчетах конструкций обделок по потере несущей способности следует принимать по таблице 5. 12.

Таблица 5. 12

┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┬ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐

│ Вид нагрузки │ Коэффициент надежности│

├ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┼ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┤

│ Вертикальная от давления грунта: │ │

│ от веса всей толщи грунта над тоннелем: │ │

│ а) в природном залегании │ 1, 1 (0, 9) │

│ б) насыпные │ 1, 15 (0, 9) │

│ от горного давления при сводообразовании для │ │

│ грунтов: │ │

│ а) скальных │ 1, 6 │

│ б) глинистых │ 1, 5 │

│ в) песков и крупнообломочных │ 1, 4 │

│ от давления грунта при вывалах │ 1, 8 │

│ Горизонтальная - от давления грунта │ 1, 2 (0, 8) │

│ Гидростатическое давление │ 1, 1 (0, 9) │

│ Собственный вес конструкции: │ │

│ сборной железобетонной │ 1, 1 (0, 9) │

│ монолитной бетонной и железобетонной │ 1, 2 (0, 8) │

│ металлической │ 1, 05 │

│ изоляционных, выравнивающих, отделочных слоев │ 1, 3 │

│ Сохраняющиеся усилия от предварительного обжатия │ 1, 3 │

│ обделки и давления щитовых домкратов │ │

├ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┴ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┤

│ Примечание. Коэффициент надежности в скобках следует принимать в│

│ случае, когда уменьшение нагрузки приводит к более невыгодному нагружению│

│ обделки. │

└ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘

При расчетах конструкций на прочность и устойчивость для стадии строительства коэффициенты надежности по постоянным нагрузкам принимаются равными 1.

5. 6. 4. 23. Обделки тоннелей, заложенные ниже прогнозируемого уровня подземных вод, следует рассчитывать на всплытие на расчетные нагрузки по формуле

, (5. 12)

где - сумма всех постоянных, сопротивляющихся всплытию, вертикальных расчетных нагрузок с минимальными коэффициентами надежности по нагрузке, действующих на длину 1 м тоннеля;

A - площадь подошвы тоннеля на длину 1 м;

- расстояние от уровня грунтовых вод до подошвы тоннеля (без учета бетонной подготовки);

- удельный вес воды, равный 1 т/м3;

- коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый равным 1, 2.

Временные и особые нагрузки и воздействия

5. 6. 4. 24. Нормативную временную вертикальную и горизонтальную нагрузки на обделки от наземного транспорта, коэффициенты надежности и коэффициенты динамичности принимают по СП 35. 13330.

5. 6. 4. 25. Нормативную временную вертикальную нагрузку на рельсовый путь (рисунок 5. 2) от каждой оси подвижного состава с пассажирами надлежит принимать равной 150 кН (15 тс).

Рисунок 5. 2. Схема нагружения от подвижного состава

на рельсовый путь, м

Нормативную горизонтальную поперечную нагрузку от центробежной силы и ударов подвижного состава, продольную нагрузку от торможения или силы тяги, а также коэффициенты надежности и динамические коэффициенты к этим нагрузкам следует принимать согласно СП 35. 13330.

5. 6. 4. 26. Временную нормативную равномерно распределенную нагрузку на платформы станций, лестницы, перекрытия машинных помещений эскалаторов, кассовых залов и другие перекрытия, по которым предусматривается передвижение пассажиров, следует принимать равной 4 кН/м2 (400 кгс/м2) с коэффициентом надежности 1, 4.

5. 6. 4. 27. Временные нагрузки на обделки, возникающие в процессе строительства, определяются в соответствии с принятой технологией производства работ с учетом характера воздействия на обделку проходческого, подъемно-транспортного, монтажного или другого оборудования.

Коэффициент надежности по нагрузке к временной нагрузке от давления щитовых домкратов на обделку следует принимать равным 1, 3.

5. 6. 4. 28. Воздействие морозного пучения грунта в пределах слоя сезонного промерзания (оттаивания) следует принимать в виде приложенных по периметру сооружения вертикальных касательных сил. Для сооружений на пучинистых грунтах, сезонно промерзающих на глубину до 2 м, величины сил морозного пучения следует принимать в соответствии с требованиями СП 22. 13330. Для сооружений на вечномерзлых, а также на пучинистых грунтах, сезонно промерзающих на глубину свыше 2 м, величины сил морозного пучения следует принимать в соответствии с требованиями СП 25. 13330.

Коэффициент надежности по нагрузке при определении нагрузки от сил морозного пучения следует принимать как для нагрузки от горного давления при сводообразовании по таблице 5. 12.

5. 6. 4. 29. Коэффициенты надежности к временной нагрузке для других временных нагрузок или воздействий, которые следует учитывать при проектировании специфических строительных конструкций или по условиям производства работ (вес стационарного оборудования, нагрузка от подвесного кранового оборудования, воздействие усадки и ползучести бетона и др. ), следует принимать по СП 20. 13330.

5. 6. 4. 30. Сейсмическое воздействие на тоннельную обделку следует учитывать для сооружений, возводимых в районах (зонах) с сейсмичностью 7 баллов и более. Проектирование подземных сооружений, расположенных в районах (зонах) с сейсмичностью 7 баллов и более, следует выполнять в соответствии с СП 14. 13330 и ВСН 193 [8].

5. 6. 5. Расчеты конструкций подземных сооружений

5. 6. 5. 1. Расчеты подземных конструкций следует выполнять по предельным состояниям с учетом возможных неблагоприятных сочетаний нагрузок и воздействий на отдельные элементы или сооружение в целом, которые могут действовать одновременно при строительстве или при эксплуатации.

Расчетные схемы конструкций при необходимости должны в максимальной степени соответствовать условиям работы сооружений и особенностям взаимодействия элементов проектируемой конструкции между собой и грунтом.

5. 6. 5. 2. Расчеты подземных конструкций следует вести в соответствии с основными положениями ГОСТ Р 54257 с учетом возможных для отдельных элементов или всего сооружения в целом неблагоприятных сочетаний нагрузок и воздействий, которые могут действовать одновременно при строительстве или при эксплуатации. При этом необходимо рассматривать:

- основные сочетания нагрузок, составляемые из постоянных и временных (длительных и кратковременных) нагрузок и воздействий;

- особые сочетания нагрузок, составляемые из постоянных нагрузок, наиболее вероятных временных и одной из особых нагрузок или воздействий.

Одновременно действующие временные нагрузки следует учитывать согласно СП 20. 13330.

5. 6. 5. 3. Конструкции следует рассчитывать по предельным состояниям первой и второй групп по ГОСТ Р 54257.

5. 6. 5. 4. Расчеты по предельным состояниям первой группы обязательны для всех конструкций. Их выполняют на основные и особые сочетания нагрузок с применением коэффициентов надежности, коэффициентов сочетаний нагрузок согласно СП 20. 13330, коэффициентов условий работы конструкций и расчетных значений прочностных характеристик их материалов, а при необходимости - и динамических коэффициентов.

Тоннельные обделки на выносливость не проверяются, за исключением обделок пролетом более 9 м с минимальной засыпкой над перекрытием менее 1 м, расчет которых ведется по мостовой схеме.

5. 6. 5. 5. Расчеты конструкций, возводимых закрытым способом, по предельным состояниям первой группы следует выполнять с учетом особенностей их работы:

а) для монолитных бетонных и монолитных железобетонных обделок в необводненных грунтах или при наличии гидроизоляции - возможности образования в наиболее напряженных сечениях пластических шарниров;

б) для сборных чугунных и железобетонных обделок с перевязкой стыков и связями растяжения - возможности образования пластических шарниров за счет введения пониженного коэффициента изгибной жесткости кольца обделки.

При расчетах бетонных и железобетонных обделок следует применять дополнительный коэффициент условий работы конструкции, равный 0, 9, отражающий для монолитных обделок неточность в назначении расчетной схемы, для сборных обделок - деформативность стыков.

5. 6. 5. 6. Расчеты обделок по предельным состояниям второй группы выполняются на основные сочетания нагрузок с использованием коэффициентов надежности по нагрузкам и по условиям работы конструкции, равных 1, и нормативных значений прочностных характеристик материалов.

При расчетах обделок открытого способа работ надлежит учитывать следующие требования:

- для железобетонных элементов перекрытий следует определять величины вертикальных прогибов и раскрытия трещин, при этом величина прогиба от воздействия постоянной и временной вертикальной нагрузок в пределах пролета не должна превышать 1/200L (L - длина расчетного пролета) при предельной величине длительного раскрытия отдельных трещин до 0, 2 мм, кратковременного - до 0, 3 мм;

- для железобетонных элементов стен следует определять величину горизонтальных прогибов и раскрытия трещин, при этом величина прогиба от воздействия постоянной и временной нагрузок для стен подземных сооружений не должна превышать 1/300H, для стен рамп - 1/200H (H - расчетная высота стены) при предельной величине длительного раскрытия отдельных трещин до 0, 3, кратковременного - до 0, 4 мм.

Конструкции кругового очертания, возводимые закрытым способом, на деформативность не проверяются.

Примечание. Расчеты конструкций по предельным состояниям второй группы допускается не проводить, если практика применения аналогичных конструкций или опытная проверка запроектированных конструкций подтверждает, что жесткость их достаточна и конструкции обеспечивают нормальную эксплуатацию сооружений.

5. 6. 5. 7. В обделках тоннелей, сооружаемых в необводненных грунтах, а также в обделках с гидроизоляцией по всему контуру величина длительного раскрытия трещин допускается не более 0, 2 мм.

5. 6. 5. 8. Расчеты тоннельных конструкций на внешние виды воздействий следует выполнять методами строительной механики на заданные нагрузки или методами механики с учетом отпора грунтового массива. Коэффициент упругого отпора допускается принимать по таблице 5. 13. Расчеты на действие гравитационного поля, тектонического и сейсмического воздействия возможно выполнять методами механики сплошной среды. В расчетах обделок методом механики сплошной среды на прочность и трещиностойкость, возводимых в песчано-глинистых влажных и маловлажных грунтах, следует использовать значение остаточного модуля общей деформации грунта.

Таблица 5. 13

┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┬ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐

│ Грунты в сечении │ Коэффициент отпора, Н/см3 (кгс/см3) │

│ выработки ├ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┬ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┤

│ │ при удельном давлении │ при удельном давлении │

│ │ на грунт до 0, 4 МПа │ на грунт свыше 0, 4 МПа │

│ │ (4 кгс/см2) │ (4 кгс/см2) │

├ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┴ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┴ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┤

│ Скальные средней прочности (временное сопротивление одноосному сжатию в │

│ водонасыщенном состоянии 25 - 40 МПа (250 - 400 кгс/см2)): │

│ слаботрещиноватые │ 1000 - 1500 (100 - 150)│ 1000 - 1500 (100 - 150)│

│ сильнотрещиноватые │ 400 - 600 (40 - 60) │ 400 - 600 (40 - 60) │

│ Скальные средней прочности и малопрочные (временное сопротивление │

│ одноосному сжатию в водонасыщенном состоянии 8 - 25 МПа │

│ (80 - 250 кгс/см2)): │

│ слаботрещиноватые │ 700 - 1000 (70 - 100) │ 700 - 1000 (70 - 100) │

│ сильнотрещиноватые │ 200 - 400 (20 - 40) │ 200 - 400 (20 - 40) │

├ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┼ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┼ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┤

│ Глины твердые │ 150 - 250 (15 - 25) │ 80 - 150 (8 - 15) │

│ ненарушенные │ │ │

│ Глины полутвердые или │ 100 - 200 (10 - 20) │ 50 - 100 (5 - 10) │

│ твердые нарушенные │ │ │

│ Крупнообломочные, пески │ 70 - 100 (7 - 10) │ 50 - 70 (5 - 7) │

│ плотные │ │ │

└ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┴ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┴ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘

5. 6. 5. 9. Предварительные и поверочные (при реконструкции) расчеты конструкций допускается проводить исходя из предпосылки линейной работы материала конструкции и грунтового массива.

Деформационные характеристики грунтового массива (модуль деформации, коэффициент поперечной деформации, коэффициент упругого отпора) определяются на основании данных инженерно-геологических изысканий, натурных и лабораторных исследований, а также данных, полученных при строительстве тоннелей в аналогичных инженерно-геологических условиях. При отсутствии опытных данных коэффициент отпора допускается принимать по таблице 5. 13.

В уточненных расчетах следует учитывать свойства ползучести и нелинейности работы материала конструкции и соответствующие характеристики, полученные экспериментальным путем для окружающего тоннель грунта.

5. 6. 5. 10. Силы трения и сцепления между тоннельной обделкой и грунтом следует учитывать в случаях, когда проектом предусматриваются мероприятия, обеспечивающие надежный контакт обделки с грунтом, кроме случаев заложения тоннеля в слабых грунтах. При этом величины передаваемых на грунт касательных напряжений не должны превышать величин предельных сдвигающих напряжений для грунта.

5. 6. 5. 11. При расположении тоннеля в обводненных мелких и пылеватых песках или переувлажненных связанных грунтах, а также в случае резкого изменения их свойств по трассе тоннель в целом следует рассчитывать по схеме балки на упругом основании. Расчет производят от нагрузки проходящего поезда. При скорости поезда до 70 км/ч коэффициент динамичности следует принимать равным 1, при скорости 70 км/ч и более - 1, 1. По результатам расчета выполняют проверку прочности стыков между кольцами.

5. 6. 5. 12. При расчетах обделок, обжимаемых в грунт, в основном сочетании нагрузок на стадии их монтажа необходимо учитывать полное усилие обжатия и временные строительные нагрузки. Для стадии эксплуатации обделок остаточное усилие обжатия следует учитывать в случае, если оно превышает нормальную силу от горного давления. В противном случае расчет ведется так же, как и для необжатых обделок.

5. 6. 5. 13. Проверку прочности сечений бетонных и железобетонных обделок проводят по СП 63. 13330.

Проверку прочности сечений чугунных тоннельных обделок по предельным состояниям проводят по СП 16. 13330.

5. 6. 5. 14. Стыки элементов сборной обделки, стягиваемые болтами, рассчитывают на прочность и трещиностойкость при предельных усилиях в болтах. Эти усилия следует вычислять по нормативному сопротивлению болтовой стали с коэффициентом 1, 25.

5. 6. 5. 15. Конструкции колонных станций, сооружаемых закрытым способом при последовательном возведении отдельных станционных тоннелей, проверяют по расчетным схемам, предусматривающим различные стадии напряженно-деформированного состояния конструкции и отдельных ее частей в процессе строительства.

Стальные колонны следует проектировать с учетом коэффициента условий работы, равного 0, 8, и эксцентриситетов в поперечном и продольном направлениях станции, принимаемых в зависимости от конструкции опорных узлов, см:

а) при шарнирном опирании - 3;

б) при плоском опирании - 10;

в) при опирании через центрирующие прокладки - от 5 до 9 (в зависимости от их размеров);