Страница 17: ВСН 126-90. Крепление выработок набрызг-бетоном и анкерами при строительстве транспортных тоннелей и метрополитенов (31412)

,(7)

где Пи н Пу.з определяют по формулам (3) и (6) соответственно.

Зависимость морозостойкости от критерия морозостойкости Кмрз

4.8. Марка набрызгбетона по морозостойкости F определяется по номограмме (рисунок) или по формуле

F=Кмрз??А,(8)

где Кмрз — критерий морозостойкости, определяемый по формуле (7); А — эмпирический коэффициент, который для набрызгбетона принимается равным 200.

Приложение 17

Справочное

ПРЕДВАРИТЕЛЬНО-НАПРЯГАЕМЫЕ АНКЕРЫ

Предварительно напрягаемые анкеры (ПНА) в зависимости от характера трещиноватости и обводненности породного массива могут выполняться в виде стержневых конструкций, омоноличенных либо по всей длине, либо за пределами закрепляемой зоны в замке (корне) и в оголовке (корневые анкеры).

ПНА предназначаются для крепления большепролетных выработок и вертикальных обнажении горного массива в трещиноватых скальных грунтах с коэффициентом крепости f??2 (см. п. 4.28 настоящих Норм).

В этих условиях прочность закрепления замков должна обеспечиваться не ниже 550 кН. При пересечении замками анкеров зон дробления или глинистых прослоек толщиной более 1 м (по направлению оси замка) возможно снижение прочности закрепления в результате ослабления сцепления цементно-песчаного раствора со стенками скважины. В этих случаях вопрос о способах повышения прочности закрепления замков должен решаться на основании результатов дополнительных контрольных испытаний замков.

Для изготовления анкерных стержней используют арматуру периодического профиля, металлические канаты, арматурные проволоки, пряди, для омоноличивания—песчано-цементные и полимерные составы. При использовании песчано-цементных составов работы по установке ПНА должны производиться при температуре воздуха в тоннеле и раствора не ниже плюс 5°С, при полимерных—не ниже минус 5°С.

Конструктивно омоноличенный по всей длине ПНА представляет собой установленный в буровую скважину арматурный стержень, изготовляемый из стали марки 25Г2С класса A-III, который после предварительного натяжения омоноличивается нагнетанием в скважину цементно-песчаного раствора.

Стержень по возможности должен изготовляться из цельной арматуры без стыка, а соединение его с хвостовиком осуществляется встык контактной сваркой под флюсом.

Предел прочности в 7-суточном возрате образцов растворов, применяемых для омоноличивания ПНА, должен быть не ниже 20 МПа.

Основание оголовка ПНА выполняется из бетона марки М300 (класс В22,5).

Предел прочности в 7-суточном возрасте образцов бетона должен быть не менее 15 МПа.

Оборудование для приготовления раствора и инъектирования скважин включает:

растворосмесительную установку вместимостью 40—80 л; рекомендуется для применения растворомешалка турбулентная типа С-868 с вертикальным использованием вала вместимостью 80 л;

плунжерный растворонасос типа С-757 или С-251 производительностью до 1 м3/ч с виброситом;

ручной растворонасос типа С-420А;

инъекционные резиновые шланги диаметром от 1 до 11/2’’, рассчитанные на давление до 1,0 МПа;

инъекционные трубки с внутренним диаметром 20—22 мм и толщиной стенок 2—3 мм, длиной 10 м, изготовленные из полиэтилена высокой плотности или стальные;

мерные емкости для дозировки раствора.

Оборудование для натяжения стержней ПНА состоит из гидравлического домкрата усилием не менее 600 кН, установочных приспособлений к нему и насосной станции типа НСП-400.

В состав вспомогательного оборудования входят подмости для производства работ по установке, лебедка грузоподъемностью 0,3—0,4 т для подъема стержней ПНА и других материалов на подмости, а также различный ручной инструмент (лопаты, кувалды, ключи гаечные и т. п.).

К месту работ по установке ПНА должны быть подведены электроэнергия, вода и сжатый воздух.

Установке анкеров предшествует бурение скважин с продувкой для очистки от буровой мелочи, осыпавшейся породы и удаления скопившейся воды. При водопритоке более 1 л/мин производятся цементация скважины до его прекращения и повторное разбуривание.

Непосредственно после инъектирования в скважину вводится стержень ПНА и устанавливается в проектное положение. Разрыв во времени между окончанием инъектирования и установкой стержня более 30 мин не допускается.

При устройстве оголовка конец обсадной трубы должен быть введен в устье скважины. Закладные детали установить так, чтобы плоскость плиты была перпендикулярна оси скважины.

По периметру плиты устанавливается опалубка, после чего пространство между ней и скальной поверхностью заполняется бетоном.

После выполнения указанных операций предусматривается технологический перерыв не менее 7 суток для набора необходимой прочности раствором замка и бетоном оголовка, после чего производится вторичное инъектирование.

Натяжение стержня ПНА следует производить не позднее чем через 1 ч с момента окончания вторичного инъектирования.

До установки в скважины стержни ПНА должны пройти испытания на прочность по специальной методике.

Приложение 18

Обязательное

ФОРМА ЖУРНАЛА ИСПЫТАНИЙ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ АНКЕРОВ

Название выработки______________________________________________

Дата установки ________________________ Дата испытания ___________

Пикет __________________________________________________________

Схема расположения анкеров и краткое описание состояния

выработки в месте испытания

Подписи: Начальник участкаНачальник смены

Маркшейдер участкаСменный маркшейдер

Номограммы для пролета выработки:

а—при В=3,0 м; б—при В=6,6 м; в—при В=9,0 м; г—при В=12,0 м

Приложение 19

Рекомендуемое

МЕТОДИКА ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ АНКЕР-НАБРЫЗГБЕТОННОИ КРЕПИ

Выражение затрат стоимости или труда С на возведение анкернабрызг-бетонной крепи в расчете на один метр тоннеля записывают в виде

,(1)

где Lв—периметр контура выработки, м; ??, ??, ??—приведенные коэффициенты себестоимости (трудозатрат) по возведению крепи принимают по ЕНиР.

Слагаемые в скобках определяют затраты:

первое—на бурение шпуров под анкеры; второе—на установку анкеров; третье—на возведение набрызгбетонного покрытия.

Для решения задачи оптимизации рекомендуется пользоваться программой “Комбинированная крепь” (см. приложение 10).

Для определения себестоимости S, руб., при оптимальных параметрах крепи из набрызгбетона и железобетонных анкеров, устанавливаемых в грунтах с коэффициентом крепости f от 3 до 10 разной трещиноватости (характеризуемой коэффициентом Кт) в выработках пролетом В от 3 до 12 м рекомендуется использовать номограммы, приведенные на рисунке, стр. 122—123.

Например, в породах с f=6, Кт=2,5 и для выработки пролетом В=3 м оптимальной является конструкция из анкеров длиной l=l,5 м, установленных с шагом а=0,85 м и набрызгбетонного покрытия толщиной h=6 см.

Приложение 20

Рекомендуемое

ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ АРОЧНО-НАБРЫЗГБЕТОННОЙ ОБДЕЛКИ

Оптимизируется конструкция, в которой металлические арки являются армирующим элементом набрызгбетонной обделки.

Общая структура функций цели V определяется объемом работ, связанных с сооружением арочно-набрызгбетонной крепи

V=V1+V2+V3+V4,(1)

где объемы V1, V2, V3, V4 определяются технико-экономическими показателями, соответственно изготовления арок, их установки, обеспечения набрызгбетоном гарантированного контакта, нанесения набрызгбетонного заполнения.

При этом основными функциями цели являются функции стоимости Sк и металлоемкости М, которые определяются по формулам

,(2)

,(3)

где а—шаг арок; h—толщина покрытия из набрызгбетона; N—номер профиля арки; S1, S2, S3, S4—коэффициенты, характеризующие, соответственно, сметную стоимость изготовления арки, ее установки, обеспечения контакта, нанесения контакта, нанесения набрызгбетона; ??—удельная металлоемкость.

Проведя по программе “Рак” (см. приложение 10) серию расчетов для арок, изготовленных из различных профилей, можно определить шаг арок, согласно которому выбирается в соответствии с п. 3.30 настоящих Норм необходимая толщина набрызгбетона.

Затем вычисляют Sк и Ми, сопоставляя по ним различные варианты сочетаний N, a, h, выбирают оптимальную по стоимости или металлоемкости конструкцию.

Пример оптимизации конструкции арочно-набрызгбетонной

крепи по сметной стоимости (а) и металлоемкости (б) в

расчете на 1 м штольни:

с гарантированным контактом арок с поверхностью выработки;

то же без гарантированного контакта

В качестве примера рассмотрим оценочные показатели крепления выработки транспортной штольни высотой 4,5 м и пролетом 5 м, заложенной в грунте с коэффициентом крепости f=2.

На графиках (рисунок) приведены зависимости суммарной сметной стоимости S и металлоемкости М комбинированной конструкции крепления от профиля двутавра, из которого изготовлены арки.

Анализ этих графиков указывает на целесообразность устройства гарантированного контакта арок с поверхностью выработки. В этом случае металлоемкость крепи существенно уменьшается, а стоимость, несмотря на тенденцию к увеличению с ростом мощности двутавров, остается также ниже, чем при контакте в отдельных местах.

Рост стоимости при гарантированном контакте обусловлен возрастанием стоимости бетонных работ в этом типе обделки. Очевидно, при этом, что наибольший эффект достигается при использовании двутавров с небольшими номерами сечения (до № 20).

При невозможности устройства контакта по всему периметру арки экономически целесообразными становятся более мощные двутавры.

Приложение 21

Справочное

РАСЧЕТ АРОЧНОЙ КРЕПИ

Параметры конструкции арочной крепи следует определять из условии прочности и устойчивости при действии расчетных нагрузок от давления горных пород (первая группа предельных состояний).

Величину и характер распределения нагрузок на арку следует принимать по результатам измерений в условиях строящегося тоннеля пли в аналогичных условиях. При отсутствии указанных данных нагрузки определяют в зависимости от возможности образования свода обрушения или отдельных вывалов, если исключена возможность давления полного столба налегающих пород.

Интенсивность нормативных вертикальной q и горизонтальной р нагрузок на крепь принимается в зависимости от состояния грунтов:

для слаботрещиноватых

q=0,28 ?? K ?? ??B; р=0;(1)

для трещиноватых

q=0,54 ?? K ?? ??В; р=0,136 к ??Hст;(2)

для сильнотрещиноватых

q=0,65 ?? K ?? ??В; р=0,164 к ??Hст;(3)

для раздробленных

q=0,9 ??B; ;(4)

для нескальных пород при сводообразовании

; ;

; ;(5)

без сводообразования

q1=1,1??H; q2=0,81q1; p1=1,2?? ?? (h + 0,5H)tg2??; p2=0,66p1.(6)

Для скальных грунтов с коэффициентом крепости в куске f??4 нормативные нагрузки следует принимать в зависимости от трещиноватости грунтов (табл. 1).

Для нескальных и сильнотрещиноватых и раздробленных скальных грунтов интенсивность нормативных вертикальной qн и горизонтальной рн равномерно распределенных нагрузок следует определять по формулам:

;(7)

;(8)

где ??=arctg f — угол внутреннего трения в грунте.

Таблица 1

Если приведенная высота свода обрушения или возможного вывала превышает половину расстояния от шелыги свода до поверхности или до слоя слабых неустойчивых грунтов, то интенсивность нормативных вертикальной и горизонтальной равномерно распределенных нагрузок следует определять но формулам:

;(9)

,(10)

где ??i—удельный вес грунта i-го напластования; Hi—толщина i-го напластования; п—число напластований; ??—угол внутреннего трения грунта в окрестности выработки.

Расчетные нагрузки следует определять путем умножения величины нормативной нагрузки на коэффициент надежности, принимаемый по табл. 2.

Таблица 2

Статический расчет арок ведут на заданные нагрузки с учетом отпора грунта.

Коэффициент упругого отпора грунта К при расчете арок допускается принимать постоянным по всему контуру выработки, за исключением пят арок. Величину отпора грунта определяют по данным испытаний (штамповых или прессиометрических) или принимают по аналогии. При этом следует учитывать качество забутовки между аркой и поверхностью выработки с помощью соотношения