ВРЕМЕННЫЕ И ОСОБЫЕ НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ
5.16. Нормативные временные нагрузки от подвижного состава железных дорог, от безрельсового (колесного и гусеничного) транспорта, нагрузки на тротуарах, а также коэффициенты перегрузки и коэффициенты динамичности следует принимать в соответствии с главой СНиП по проектированию мостов и труб.
5.17. Строительные нагрузки, действующие на конструкции тоннелей при их сооружении, следует принимать с учетом предусматриваемых условий производства работ, веса и воздействия оборудования, а также с учетом коэффициента перегрузки не менее 1,3.
5.18. Воздействие сезонных колебаний температуры следует учитывать для расчета статически неопределимых бетонных, железобетонных и металлических тоннельных конструкций при расчетном интервале колебаний более 30°С.
5.19. Воздействие сил морозного пучения грунтов на обделку следует учитывать при заложении тоннеля в увлажненных песках мелких и пылеватых, а также в глинистых или крупнообломочных с глинистым заполнителем грунтах, имеющих показатель консистенции il > 0, определяемый в соответствии с главой СНиП по проектированию оснований зданий и сооружений в зависимости от степени морозной пучинистости при сезонном промерзании приконтурного слоя грунта за обделкой на глубину более 0,5 м.
Консистенцию глинистых грунтов следует принимать с учетом прогноза ее изменения в стадии эксплуатации под влиянием дренирующей способности тоннеля.
Нормативную нагрузку от сил морозного пучения грунтов qп, тс/м2, возникающих на контакте тоннельной обделки с промерзающим грунтом, следует определять по формуле
где q0 — равномерно распределенная нагрузка от нормальных сил морозного пучения, тс/м2, определяемая экспериментально и соответствующая нагрузке, которую необходимо приложить к поверхности пучинистого грунта для полного подавления деформаций пучения данного грунта;
l — периметр обделки по наружной поверхности, м;
f — площадь поперечного сечения выработки, м2;
hм — расчетная глубина слоя сезонного промерзания грунта за обделкой тоннеля, м.
Коэффициент перегрузки при определении нагрузки от сил морозного пучения надлежит принимать как для нагрузки от горного давления при сводообразовании согласно табл. 6.
5.20. Сейсмическое воздействие на тоннельную обделку следует учитывать для тоннелей, возводимых в районах (зонах) сейсмичностью 7 баллов и более.
Направление сейсмического воздействия следует принимать действующим в плоскости, перпендикулярной продольной оси обделки и подпорной стены портала.
Тоннели мелкого заложения и порталы следует рассчитывать на инерционную нагрузку от собственного веса и инерционное давление грунта.
Тоннели при толще грунтов над ними, превышающей двойную высоту выработки, следует рассчитывать на действие распространяющихся в массиве продольных (сжатия — растяжения) и поперечных (сдвига) волн.
Интенсивность и направление воздействий, возникающих в грунтовой среде при прохождении сейсмических волн, следует определять в соответствии с главой СНиП по строительству в сейсмических районах.
ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
5.21. Конструкции тоннельных обделок и порталов следует рассчитывать по двум группам предельных состояний в соответствии с главой СНиП по основным положениям проектирования строительных конструкций и оснований:
по несущей способности на прочность и в необходимых случаях на устойчивость формы конструкции (первая группа предельных состояний);
по деформациям, раскрытию трещин или на трещиностойкость (вторая группа предельных состояний).
5.22. Расчеты по предельным состояниям первой группы обязательны для всех конструкций и их следует производить на основные и особые сочетания нагрузок с применением коэффициентов условий, работы конструкций и расчетных сопротивлений их материалов. При этом временную подвижную нагрузку следует учитывать с коэффициентом динамичности.
Примечание. При расчете конструкций на устойчивость коэффициент динамичности не учитывается.
5.23. Расчеты по предельным состояниям второй группы следует производить на основные сочетания нагрузок, применяя нормативные характеристики материалов тоннельной обделки.
Примечание. Расчеты по предельным состояниям второй группы допускается не производить, если практикой применения или опытной проверкой железобетонных конструкций установлено, что величина раскрытия в них трещин не превышает предельно допустимых величин и жесткость конструкций в стадии эксплуатации достаточна.
5.24. Статические расчеты тоннельных обделок следует производить на заданную нагрузку с учетом отпора окружающего грунтового массива, кроме обделок, сооружаемых в слабых водонасыщенных неустойчивых грунтах (плывунных, илистых и т.п.), которые следует рассчитывать без учета отпора, из предпосылки линейной работы материала конструкции и грунтового массива.
Допускается производить расчеты с учетом нелинейности работы материала конструкции и окружающего тоннель грунта, применяя метод последовательного загружения конструкции до предельного состояния.
При расчете внутренних гидроизоляционных оболочек следует учитывать отпор со стороны конструкций, окружающих оболочку.
Примечание. Напряженно-деформированное состояние обделки и грунтового массива допускается определять методами механики сплошной среды.
5.25. Отпор грунта следует учитывать по теории местных деформаций или в соответствии с положениями механики сплошной среды.
В статических расчетах обделок на особые сочетания нагрузок следует учитывать повышенную жесткость окружающих грунтов.
5.26. Деформационные характеристики грунтового массива (модуль деформации, коэффициент упругого отпора, коэффициент поперечной деформации, реологические параметры) надлежит определять на основании данных инженерно-геологических изысканий, натурных и лабораторных исследований, а также данных, полученных при строительстве тоннелей в аналогичных инженерно-геологических условиях.
5.27. Силы трения и сцепления между тоннельной обделкой и грунтом следует учитывать в случаях, когда проектом предусматриваются мероприятия, обеспечивающие надежный контакт обделки с грунтом. При этом величины передаваемых на грунт касательных напряжений не должны превышать величин предельных сдвигающих напряжений для грунта.
5.28. Расчеты бетонных и железобетонных обделок следует производить в соответствии с главой СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций. При этом необходимо дополнительно вводить следующие коэффициенты условий работы, отражающие особенности тоннельных конструкций (рассчитываемых по предельным состояниям первой группы) и учитывающие:
неточность в назначении расчетной схемы монолитной бетонной обделки — 0,9;
работу стыков блоков и тюбингов сборной обделки — 0,9;
понижение прочности бетона в обделках без наружной гидроизоляции на обводненных участках — 0,9.
5.29. Расчеты чугунных тоннельных обделок по предельным состояниям следует производить в соответствии с главой СНиП по проектированию металлических конструкций.
5.30. При определении усилий в тоннельной обделке следует учитывать образование пластических шарниров в наиболее напряженных сечениях.
5.31. Ребра элементов сборной обделки, стягиваемые болтами, необходимо рассчитывать на прочность и трещиностойкость при предельных усилиях в болтах. Эти усилия следует вычислять по нормативному сопротивлению болтовой стали, умноженному на коэффициент 1,25.
5.32. Стыки бетонных и железобетонных блоков и тюбингов необходимо рассчитывать на прочность и трещиностойкость при наиболее неблагоприятном возможном распределении контактных усилий в стыке.
Предельную нормальную силу в цилиндрическом стыке (несущую способность стыка) Nnp, тс, следует определять по формуле
Nnp = 0,75 Rnp b hэ.
где Rnp — расчетное призменное сопротивление бетона при одноосном сжатии, тс/м2;
b — ширина блока или тюбинга, м;
hэ — высота поперечного сечения элемента, м.
5.33. В бетонных или железобетонных водонепроницаемых обделках, возводимых в обводненных грунтах без устройства гидроизоляции, образование трещин не допускается. В необводненных грунтах и при наличии гибкой гидроизоляции в обделках допускается раскрытие трещин не более 0,2 мм.
5.34. Расчет монолитно-прессованных бетонных обделок следует производить так же, как и монолитных; при этом величину активного бокового давления для песчаных и глинистых грунтов следует принимать не менее 0,7 величины вертикального.
Проверку несущей способности монолитно-прессованных обделок необходимо производить с момента распалубки, учитывая скорость процессов нарастания прочности бетона и горного давления.
5.35. Расчет обделок, обжимаемых в грунт, следует производить по монтажной и эксплуатационной стадиям.
В монтажной стадии в основном сочетании нагрузок необходимо учитывать полное усилие обжатия, принимая в то же время, что горное давление отсутствует.
В стадии эксплуатации остаточное усилие обжатия, определяемое опытным путем, следует учитывать в случае, если оно превышает нормальную силу от горного давления, рассчитанную обычным способом. В противном случае расчет ведется так же, как для необжатых обделок.
6. ВЕНТИЛЯЦИЯ
6.1. Систему вентиляции транспортных тоннелей (с естественным или механическим побуждением) в зависимости от длины тоннеля следует предусматривать согласно табл. 7.
6.2. Проект вентиляции тоннеля (схема, система и режим работы) необходимо разрабатывать с учетом длины, продольного профиля, поперечного сечения тоннеля, числа железнодорожных путей или полос движения автомобильного транспорта, однопутного или двухпутного направления движения, расчетного графика движения транспортных средств, их вида и оказываемого ими поршневого эффекта, количества и состава вредных веществ, выделяемых транспортными средствами и окружающим тоннель горным массивом, географических, высотных и гидрогеологических условий расположения тоннеля, теплофизических характеристик грунтов, слагающих горный массив, гравитационного и ветрового напоров, направления их действия, эффективной работы вентиляции при возникновении пожара, а также других факторов, отмеченных в задании на проектирование.
Таблица 7.
|
|
Допустимая длина тоннелей, м |
||
|
Система вентиляции |
железнодорожных при тяге |
автодорожных |
|
|
|
тепловозной |
электровозной |
|
|
С естественным побуждением |
Менее 300 |
Менее 1000 |
Менее 150 |
|
С естественным побуждением при обосновании расчетами |
300 — 1000 |
Св.1000 |
150 - 400 |
|
С механическим побуждением |
Св. 1000 |
Св. 1000 при обосновании расчетом |
Св. 400 |
6.3. Количество воздуха, которое необходимо подавать в тоннель по условиям обеспечения разбавления и эффективного удаления вредных веществ, выделяемых транспортными средствами в наиболее неблагоприятном режиме работы и окружающим тоннель горным массивом, до уровня предельно допустимой концентрации (ПДК) вредных веществ, а также по условиям тепловыделений, следует определять расчетом. Лимитирующим из указанных условий следует принимать то, которое требует большего воздухообмена.
6.4. Расчет воздухообмена по содержанию вредных веществ в воздухе транспортной зоны тоннеля (отнесенному к внутреннему его объему) следует определять только по окиси углерода СО, выделяемой с выхлопными газами дизельных и карбюраторных двигателей, концентрация которой не должна превышать значений, приведенных в табл. 8.
Время нахождений транспортных средств в тоннеле надлежит определять в зависимости от расчетной скорости их движения по тоннелю.
Таблица 8
|
Время нахождений транспортных средств в тоннеле, мин |
предельно допустимые концентрации (ПДК) окиси углерода, мг/м3, в воздухе транспортной зоны тоннелей |
|
|
|
автодорожных |
железнодорожных |
|
До 15 |
150 |
50 |
|
Св. 15 до 30 |
100 |
50 |
6.5. Расчет воздухообмена по условиям тепловыделений следует производить с учетом среднесуточной интенсивности движения транспортных средств, а также эффекта накопления и отдачи тепла грунтами, окружающими тоннель; при этом температура воздуха, удаляемого из тоннеля, не должна превышать плюс 35°С.
Примечание. Температуру удаляемого из тоннеля воздуха свыше плюс 35°С допускается принимать только по согласованию с органами санитарно-эпидемиологической службы.
6.6. При определении воздухообмена в железнодорожных и автодорожных тоннелях расчетную температуру наружного воздуха и теплосодержание, соответствующее относительной влажности воздуха при этой температуре, следует принимать по данным местных метеорологических станций или в соответствии с главой СНиП по строительной климатологии и геофизике с учетом особенностей микроклимата района расположения тоннеля.
6.7. При выборе систем вентиляции с механическим побуждением необходимо руководствоваться следующим:
скорость движения воздуха по тоннелю, сознаваемая только системой вентиляции без учета влияния движения транспортных средств, не должна превышать 6 м/с, а в исключительных случаях при технико-экономическом обосновании — 10 м/с;
в однопутных железнодорожных тоннелях с тепловозной тягой воздух на всех участках должен направляться навстречу поезду. При шахтной вентиляции для отдельных участков тоннелей допускается принимать направление движения воздуха попутным с направлением движения поездов.
