Реферат: Тоннель

Реферат: Тоннель

Циклограмма на проходку 2м колотты

Содержание.

Задание ……………………………………………………………………………2

Технология работ ………………………………………………………………..12

Расчет производительности породопогрузочной машины …………………...16

Расчет транспортных средств……………………………………………………17

Расчет временной вентиляции …………………………….……………………18

Охрана труда и техника безопасности …………………………………………13

Охрана окружающей среды …………………………………………………….15

Принципы организации строительства ………………………………………..10

Литература ……………………………………………………………………….21

Задание.

Необходимо запроектировать конструктивное решение горного автодорожного тоннеля и разработать проект организации и производства работ по его строительству горным способом.

Основными данными являются:

1. Длина тоннеля – 0,85 км.

2. Число полос движения – 2 .

3. Габарит приближения конструкции Г – 8 .

4. Инженерно-геологические условия – песчаник (f=6) .

5. Глубина заложения тоннеля – 90 м.

6. Способ строительства – горный.

Технология работ.

При проходе подземных выработок в достаточно прочных и устойчивых грунтах (f=6) применяют способ ступенчатого забоя. При этом выработку раскрывают сразу на полное сечение в два этапа, а затем возводят постоянную обделку. При этом горнопроходческие работы ведут с применением крупных средств механизации.

В грунтах с коэффициентом крепости f=6 возможно применение способа нижнего уступа, при котором плотный профиль проходят с опережением нижней части на L=30-50 м. Грунт в верхнем и нижних забоях разрабатывают ТПМ избирательного действия. При таком способе работ организуется два независимых забоя, в каждом из которых размещаются ТПМ, средства погрузки транспортирования грунта.

ТПМ применяют для разработки грунтов взамен буровзрывного способа. ТПМ оснащены механизированным рабочим органом, при помощи которого они разрабатывают грунт, а также системой ковшовых устройств и транспортёров, по которым грунт удаляется за пределы машины и перегружается в транспортные средства. Транспортирование грунта, установка временной крепи и возведение обделки производятся так же, как при обычном горном способе работ.

Стреловидный рабочий оргон распространённого комбайна 4ПП-5 представляет собой силовой блок из редуктора с резцовой коронной и электродвигателя, установленный в направляющих рамы телескопического устройства. Рама цапфами установлена на поворотной турели. В вертикальной плоскости рабочий орган перемещается гидроцилиндрами турели. Резцовая корона крепится на выходном валу редуктора с помощью забурника. Резцы устанавливают в кулаках, приваренных к корпусу коронки так, что они образуют перо шпека.

Корпус комбайна сварно-литой конструкции, внутренняя его часть является продолжением конвейера. На корпусе установлена турель и нижняя поворотная рама питателя. К корпусу на цапфах крепятся ходовые гусеничные тележки, конвейер, элементы гидросистемы, электрооборудование и опорные устройства.

Ходовая тележка оснащена автономным приводом, состоящим из электродвигателя, редуктора и приставки с червячной парой. Натяжение цепи регулируется с помощью винта и ползунка.

Конвейер состоит из сварной рамы и разгрузочной поворотной части, на которой установлен привод скребковой цепи. Перемещением привода по направляющем регулируем натяжение скребковой цепи. Обводной барабан скребковой цепи смонтирован в столе питателя.

При применении ТПМ в значительно меньшей степени, чем при буровзрывном способе, нарушается устойчивость окружающего массива, поскольку динамические воздействия уменьшаются. В связи с этим практически устраняется опасность вывалов и осадок поверхности земли. ТПМ обеспечивает создание достаточно ровного контура выработки с минимальными переборами, что приводит к сокращению объёмов погрузочных и транспортных операций и расхода бетона на обделку по сравнению с буровзрывным способом. К достоинствам тоннельных машин можно отнести сокращение потребностей в рабочей силе.

Применяя для разработки грунта ТПМ, можно вести работы способом нижнего уступа без передвижного помоста или настила, используя транспортёр-перегружатель. Разработанный грунт с верхнего уступа переносится и сбрасывается на нижний с помощью ленточного звеньевого конвейера ТК-2Б. Далее грунт погружается в автосамосвалы (КрАЗ-256Б1) и удаляется за пределы тоннеля.

Автомобильный транспор наиболее часто применяют для перемещения грунта в отвал, а также для обеспечения транспорной связи между разрознеными, территориально удалёнными один от другого объектами. Преимущества автотранспорта - высокая манёвренность, мобильность, надёжность.

При параллельной схеме ведения работ происходит одновременное выполнение горнопроходческих операций и возведения обделки ( на расстоянии 50-100 м от забоя). Покрытие из набрызг-бетона наносят с применением набрызг-бетонмашин типа БМ-70.

При применении облегчённой обделки из набрызг-бетона резко ограничиваются деформации контура выработки, увеличивается эффективная толщина обделки за счёт образования комбинированной грунто-бнтонной жесткой и прочной конструкции. Обделки из набрызг-бетона возводят безопалубочным способом, вследствие чего примерно в два раза сокращаются трудоёмкость и стоимость работ.

Для транспортировки бетона и возведении лотка конструкции используется автобетоносмеситель АБС-6 (базовый автомобиль КрАЗ 250).

Все работы при горных способах выполняются циклично, по поточной технологии. Каждый горнопроходческий цикл включает в себя все основные операции, начиная с разработки грунта ТПМ и кончая установкой временной крепи. Второй цикл составляют работы по возведению и гидроизоляции конструкции обделки. Оба этих цикла должны быть взаимно увязаны в соответствии с технологической схемой сооружения подземной выработки.

Расчет производительности породопогрузочной машины.

Эксплуатационная производительность породопогрузочной машины непрерывного действия при загрузке породы в автосамосвалы вычисляется по формуле :

Пэ=V2/(2.5*(V2/Vл)*Тц+Т1) ,

где V2 – вместимость кузова транспортного средства, мі (V2=3.1мі);

Vл – рабочий объем породы, забираемый рычагом рабочего органа машины

за одно движение , мі ( Vл=0,8мі ) ;

Тц – время цикла движения нагребающего рычага, ч. (Тц=0,0007ч.) ;

Т1 – время замены груженого транспортного средства порожним , ч.

( Т1=0,03ч. ) ;

Пэ=6/(2,5*(6/0,8)*0,0006+0,017)=212,39 мі /ч.

Расчет транспортных средств.

Общая продолжительность откатки определяется по формуле :

Т0=Тп+Тдв+Тр+Тм,

где Тп – время погрузки автосамосвалов , мин.

Тп=(60*V2)/Пэ

Тп=(60*6*1)/212,39=1,69 мин.

Тдв – время движения от забоя до отвала и обратно , мин.

Тдв=2*Lср/Vср

Тдв=2*850/200=8,5 мин.

Vср – средняя скорость движения транспортных средств , м/мин. ( Vср=200 м/мин.);

Lср – среднее расстояние от забоя до отвала , м ( Lср=850 м ) ;

Тр – время разгрузки одного автосамосвала , мин. ( Тр=1,5 мин. ) ;

Тм – время маневров и остановок в течение рейса , мин. ( Тм=3 мин. ) ;

Т0=1,69+8,5+1,5+3=14,69 мин.

Количество автосамосвалов определяется по формуле :

nа=Т0/Тп

nа=14,69/1,69=8,7 (принимаем 9)

Количество рейсов в 1час определяется по формуле :

r=60*na/Т0

r=60*9/14,69=36,7 (принимаем 37)

Необходимое количество рейсов для удаления разработанной за один цикл породы определяется по формуле:

rтреб=S*Lзах*Кр/V2

где S – площадь поперечного сечения тоннеля, мІ (S=75 мІ);

Lзах – глубина заходки, м (Lзах=2,5 м);

Кр – коэффициент разрыхления породы (Кр=1,1);

rтреб=75*2,5*1,1/6=34,4 (принимаем 35).

Расчет временной вентиляции.

Количество воздуха , подаваемого в выработку при нагнетательной схеме вентиляции , при работе в тоннеле транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания определяется по формуле :

Qв=2*(L/(V*)+1)*к*n*q*T,

где L – длина проветриваемой выработки, м (V=625 м);

V – скорость движения транспортных средств, м/с (V=4 м/с);

 - время погрузки породы в транспортное средство, с. (=150 с.) ;

n – количество транспортных средств одновременно находящихся в тоннеле ,

шт. (n=4 шт.);

q – объем газов , выделяемых двигателем одного транспортного средства ,

мі/с (q=0,08 мі/с);

Т – суммарная токсичность выхлопных газов (Т=80);

к – поправочный коэффициент (к=0,8) .

Qв=2*(625/(4*150)+1)*0,8*4*0,08*80=83,63 мі/с

Потребный расход воздуха по количеству людей определяется по формуле :

Qл=кз*gн*Nл ,

где кз – коэффициент запаса воздуха ( кз=1,2 ) ;

Nл – количество людей , одновременно находящихся в выработке , шт.

( Nл=12 шт. ) ;

gн – норма воздуха на 1 человека по санитарным нормам , мі/с ( gн=0,1 мі/с ) ;

Qл=1,2*0,1*12=1,44 мі/с

Полученные расходы воздуха Qв и Qл сравниваем между собой, выбираем из них наибольший и принимаем его в качестве расчетного :

Qр=Qв=83,63 мі/с

Определяем необходимое давление по формуле :

P=(65**l*QpІ*)/ dтр5

где  - коэффициент трения в вентиляционной трубе ( =0.0002 при dтр=0,7 м ) ;

l – длина воздуховода между смежными вентиляторами , м ( l=50 м ) ;

 - коэффициент местных сопротивлений ( =1,1 ) .

Р=(65*0,0002*50*83,63 І*1,1)/0,75=29753,6 Па

Для устройства временной вентиляции рекомендуется использовать осевые вентиляторы ВОД-24 .

Принципы организации строительства тоннеля.

До начала основных строительно-монтажных работ должны быть выполнены подготовительные и вспомогательные работы, включающие освоение строительной площадки, завоз необходимых материалов и оборудования, устройство коммуникаций, разбивку осей подземных выработок и т. п.

Строительные площадки могут размещаться только у порталов тоннеля и должны иметь хорошие подъездные пути. В зависимости от способа строительства подземного сооружения на стройплощадке размещают различное оборудование, а также временные здания и сооружения. Временные здания и сооружения следует возводить из облегченных инвентарных конструкций с наружной обшивкой пластиком или тонким профилированным металлическим листом.

Для ведения основных работ на стройплощадке должны находиться компрессорные установки, комплектные трансформаторные подстанции (КТП), склады различных материалов и изделий, мастерские.

В вечернее и ночное время в пределах строительной площадки устраивают искусственное освещение. Должны быть также приняты меры по противопожарной безопасности, для чего на стройплощадке устраивают пожарные гидранты, устанавливают огнетушители, емкости с песком, предусматривают запас шлангов.

Под фронтом работ в тоннельном строительстве понимают число одновременно действующих забоев, в которых выполняют работы по проходке тоннеля. Для горных тоннелей фронт работ может быть раскрыт через один или оба портала и дополнительно через один или несколько шахтных стволов, а также через штольни-"окна".

Число одновременно или с некоторым отставанием раскрываемых забоев, а также характер раскрытия зависят от длины тоннеля и директивных сроков строительства, топографических и инженерно-геологических условий строительства, принятых способов и скорости проходки, технико-экономических соображений. Тоннели незначительной протяженности (до 1 – 2 км), как правило, сооружают через порталы.

В каждом конкретном случае вопрос о характере открытия фронта работ по сооружению тоннеля должен быть решен на основании технико-экономического сравнения нескольких вариантов.

При строительстве данного тоннеля принимаем схему, при которой сооружение тоннеля ведется через оба портала.

Поточный метод является первым принципом организации тоннельных работ. Проходка тоннелей по праву относится к наиболее сложному виду строительных работ. Это объясняется тем, что все рабочие операции по проходке выполняются в стесненных условиях забойной зоны, как правило, при постоянном действии горного давления со стороны окружающего грунтового массива. В этих условиях особое значение приобретают четкость и слаженность в работе всех членов проходческой бригады, неукоснительное соблюдение установленной последовательности выполнения технологических операций, строгое следование требованиям охраны труда и техники безопасности. Проходку тоннеля ведут ограниченными по длине одинаковыми участками – заходками. Длина участка – глубина заходки – зависит от инженерно-геологических условий заложения тоннеля, размеров его поперечного сечения, главным из которых является ширина, способа проходки, материала обделки. При проходке тоннеля в скальных и полускальных грунтах глубина заходки, определяемая в первую очередь степенью устойчивости грунтового контура выработки, составляет 2 – 4 м.

Тоннельные работы организуют по поточному методу с цикличным их выполнением. Строительный процесс сооружения тоннеля разделяют по видам работ. Каждый вид работ выполняют, как правило, одновременно в самостоятельной рабочей зоне, расположенной вдоль строящегося тоннеля. Принцип организации работ поточным методом заключается в том, что продвижение фронта работ каждой рабочей зоны вслед за передовым забоем ведется с постоянной скоростью. В этом случае все работы по сооружению тоннеля представляют собой единый строительный поток, обеспечивающий сооружение готового тоннеля со скоростью продвижения передового забоя. В общем случае максимально возможная скорость продвижения вперед фронта работ в каждой зоне может быть различной. Она определяется технологическими возможностями выполнения работ данной зоны. Скорость строительного потока принимают по наименьшей из них. В большинстве случаев ею оказывается скорость продвижения вперед передового забоя.

Вторым принципом организации тоннельных работ является цикличность их выполнения. Под циклом понимают завершенный процесс выполнения определенного объема работ, повторяющихся через одинаковые промежутки времени. Продолжительность цикла должна быть такой, чтобы за смену или сутки завершалось целое число циклов. Это позволяет лучшим образом организовать работу сменных бригад рабочих, повышает их ответственность за качество работ. Объем работ одного цикла определяют по объему работ всех операций, в результате выполнения которых фронт работ данной рабочей зоны, например передового забоя, перемещается вперед со скоростью строительного потока (для передового забоя – на глубину заходки). При проходке тоннеля, как правило, основным является цикл работ, выполняемый в забое. В состав проходческого цикла входят основные и вспомогательные работы.

Для сокращения продолжительности цикла совмещают по времени возможно большее число отдельных операций.

Охрана труда и техника безопасности.

В проектах организации строительства и производства работ мы должны предусмотреть комплекс мероприятий, обеспечивающих безопасное ведение строительных работ в соответствии с действующими правилами техники безопасности и производственной санитарии. Имеется в виду создание нормальных условий для выполнения работ на строительной площадке и рабочих местах, обеспечение санитарно-гигиенического обслуживания работ, устройство необходимого освещения строительных площадок, рабочих мест, проходов, проездов и т. п.

Вопросы охраны труда и техники безопасности занимают весьма важное место в общем комплексе организации подземного строительства. Производство подземно-строительных работ во многих случаях сопряжено с тяжелыми и вредными условиями труда, что требует специальных мер по технике безопасности. Это относится в первую очередь к проходке выработок закрытым способом с применением буровзрывных работ, сжатого воздуха при наличии вредных газов, пыли и т. п.

На своём объекте я предусматрел обеспечение каждого строительного объекта санитарно-бытовыми помещениями: душевыми, столовыми, буфетами, медпунктом. В зимнее время на открытом воздухе устраеваются помещения для обогрева людей.

При производстве подземных работ необходимо обеспечивается требуемая чистота, влажность и температура воздуха. Для обеспечения требуемого состава и температуры воздуха предусматривается проветривание подземной выработки. Воздухообмен осуществляется по комбинированной (приточно-вытяжной) схеме с подачей и удалением воздуха по трубопроводам диаметром 0,7 м. Регулирование режима проветривания осуществляется в соответствии с уровнем загазованности и запыленности, который контролируется с помощью газоанализаторов и других измерительных приборов.

Так как существует приток в выработку подземных вод, необходимо устроить водоотлив. Помимо вентиляции и водоотлива в подземных выработках (круглосуточно), а также на поверхности земли (в вечернее время) предусмотривается искусственное освещение. Для этого применяем специальные светильники с лампами накаливания или с газоразрядными лампами. Светильники размещаем на расстоянии друг от друга 5 м при высоте подвески 3 м, обеспечиваем уровень освещенности 30 лк. Непосредственно в забое выработки устраиваем усиленное освещение. На строящихся подземных объектах предусматриваем систему аварийного освещения от автономного источника питания.

Для оперативной связи работающих в подземных выработках с поверхностью предусматриваем телефонную сеть, а также систему электросигнализации. Напряжение в подземных выработках для сетей освещения и сигнализации допускается не более 36 В. Для безопасности ведения подземно-строительных работ на рабочих местах и проходах, предусматриваем надежные ограждения, защитные и предохранительные устройства и приспособления

Все используемые при строительстве подземного сооружения машины, механизмы и оборудование, а также вспомогательные приспособления имеют надежную конструкцию, соответствуют требованиям стандартов и обеспечивают безопасное ведение работ.

Охрана окружающей среды.

При строительстве городских подземных транспортных сооружений мы учитываем требования охраны окружающей среды, которые предусматривают минимальные нарушения движения транспорта и пешеходов, предотвращение сдвижений и деформаций поверхности земли и находящихся поблизости зданий и инженерных коммуникаций, уменьшение загазованности и запыленности воздуха, снижение до допустимых пределов уровня шума и вибрации в период производства подземно-строительных работ.

Строительство подземных транспортных сооружений, как правило, сопряжено с нарушением поверхностных условий. В нашем случае поверхностные условия нарушаются только в местах расположения порталов, так как тоннель разрабатывается закрытым способом и грунт достаточно прочный (f=6), что исключает сдвижения и деформации поверхности земли.

При производстве работ используем машины, механизмы и оборудование, оснащенные глушителями шума и другими приспособлениями, снижающими вредное воздействие на окружающую среду. При строительстве тоннеля исключаем применение буровзрывных работ и используем тоннелепроходческие машины.

Требования охраны окружающей среды касаются также организации и оборудования строительных площадок. Все временные здания и сооружения на строительной площадке размещаем с учетом минимальных нарушений окружающей среды и жизни населения в прилегающих районах, соблюдая санитарные и противопожарные требования. Кроме того, необходимо производить централизованную доставку материалов – бетонной смеси, цементного раствора, битумной мастики, а также элементов конструкций, что позволит не устраивать на стройплощадке больших складов, бетонных и растворных узлов, битумоварок и пр.

После ликвидации строительной площадки производим рекультивацию растительного слоя грунта и зеленых насаждений. Во избежание загрязнения водоемов удаляемые со строительных площадок грунтовые воды пропускаем через грязеотстойники, а производственные (бытовые) стоки – через бензомаслоуловители и биофильтры с целью очистки их от вредных примесей до допускаемых нормами пределов. На строительной площадке устраиваем систему оборотного водоснабжения.

Литература.

1. Маковский Л. В. Проектирование автодорожных и городских тоннелей: Учеб.

для вузов. - М.: Транспорт, 1993. 352 с.

2. Маковский Л. В. Городские подземные транспортные сооружения: Учеб.

пособие для вузов. – М.: Стройиздат, 1985. 439с.

3. Туренский Н. Г., Ледяев А. П. Строительство тоннелей и метрополитенов.

Организация, планирование, управление: Учебник для вузов/ Под ред.

Н. Г. Туренского. – М.: Транспорт, 1992. 264с.

4. Маковский Л. В. Расчет технологических параметров при строительстве

тоннелей: Методические указания по курсу ”Проектирование и строительство

тоннелей ”. – М.: МАДИ(ТУ), 1994. 32с.

Содержание.

Задание ……………………………………………………………………………2

Конструкция обделки ……………………………………………………………3

Искусственное освещение ………………………………………………………4

Водоотвод ………………………………………………………………………..7

Устройства, обеспечивающие безопасность движения ………………………8

Принципы организации строительства ………………………………………..10

Технология работ ………………………………………………………………..12

Охрана труда и техника безопасности …………………………………………13

Охрана окружающей среды …………………………………………………….15

Расчеты

Производительности породопогрузочной машины …………………………...16

Необходимого количества автосамосвалов ……………………………………17

Проходческой вентиляции ………………………………………………………18

Приложения

Экспликация временных зданий и сооружений ……………………………….19

Ведомость основных машин и механизмов ……………………………………20

Ведомость объемов основных работ …………………………………………...20

Литература ……………………………………………………………………….21

Задание.

Необходимо запроектировать конструктивное решение горного автодорожного тоннеля и разработать проект организации и производства работ по его строительству горным способом.

Основными данными являются:

1. Длина тоннеля – 1,25 км.

2. Число полос движения – 2 .

3. Габарит приближения конструкции Г – 7 .

4. Инженерно-геологические условия – аргиллит (f=4) .

5. Глубина заложения тоннеля – 100 м.

6. Способ строительства – горный.

Конструкция обделки.

В последнее время при строительстве тоннелей горным способом широкое распространение получили облегченные обделки из набрызг-бетона. Их применяют в широком диапазоне грунтов с коэффициентом крепости f>1 , способных обеспечить сцепление порядка 0,6 МПа в монолитных и 0,4 МПа в трещиноватых массивах . При этом резко ограничиваются деформации контура выработки , увеличивается эффективная толщина обделки за счет образования комбинированной грунто-бетонной жесткой и прочной конструкции . Обделки из набрызг-бетона возводят безопалубочным способом , вследствие чего примерно в 2 раза сокращаются трудоемкость и стоимость работ .

Обделки из набрызг-бетона получили распространение при строительстве тоннелей новым австрийским способом в нарушенных скальных и полускальных грунтах с затухающей ползучестью (f=3 – 5) . Обделку выполняют двухслойной. Первичная обделка из набрызг-бетона образует гибкую оболочку , способную деформироваться без обрушения за счет ползучести набрызг-бетона в первое время после нанесения . Первичную обделку замыкают устройством обратного свода . Вторичную обделку из набрызг-бетона возводят после затухания деформаций грунтового массива .

Для увеличения несущей способности обделки устраивают наружные поперечные ребра жесткости в прорезях, расположенных по контуру выработки в грунтовом массиве . Расположение ребер внутри грунтового массива позволяет сократить размеры поперечного сечения тоннельной выработки , уменьшить объем разрабатываемого грунта и устраивать тонкостенную оболочку , несущая способность и жесткость которой зависят главным образом от шага и размеров ребер .

Размеры обделки:

• толщина первого слоя – 10 см;

• толщина второго слоя – 20 см;

• толщина обратного свода – 50 см.

Размеры поперечного ребра жесткости:

• высота ребра – 70 см;

• толщина ребра – 30 см;

• шаг между ребрами – 200 см.

Искусственное освещение тоннеля.

По требованиям предъявляемым к освещению тоннелей, все автодорожные тоннели длиной более 300м на прямой в плане и более 150м на криволинейной трассе, а также все городские автотранспортные и пешеходные тоннели независимо от их длины должны иметь круглосуточное искусственное освещение, обеспечивающее адекватную и комфортную видимость для всех кто проезжает по тоннелю в любое время суток . Создание эффективной системы освещения в тоннелях способствует увеличению их пропускной способности и повышению безопасности движения.

Освещение в тоннеле должно быть равномерным, исключающим образование затемненных участков и обеспечивающим ясную видимость движущихся автомобилей ,световых сигналов и указателей , установленных в тоннеле , давая водителям возможность своевременно обнаруживать различные препятствия .

При проектировании искусственного освещения прежде всего необходимо учитывать изменение уровня освещенности на поверхности в течение суток, а также в течение года . В связи с этим уровень освещенности в тоннели также должен изменяться в соответствии с наружным освещением . По нормам горизонтальная освещенность на уровне проезжей части в середине тоннеля составляет 100-200 лк днем и 30-60 лк ночью .

Переход от яркого дневного света на поверхности к пониженному освещению при въезде в тоннель приводит к внезапному ослеплению водителей, что может явиться причиной аварии. Время проезда автомобиля по тоннелю длиной около 1 км со скоростью 60 км/ч составляет не более 1 мин. За это время зрение водителя должно приспособиться к резкому снижению уровня освещенности при въезде в тоннель и увеличению при выезде из тоннеля.

В дневное время при въезде в тоннель возникает эффект ” черного отверстия ”, заключающийся в том, что въездной участок тоннеля видится затемненным, и водитель не различает силуэты впереди идущих автомобилей . С другой стороны , при выезде из тоннеля возникает эффект ” яркого отверстия ” . В ночное время , наоборот , эффект ” черного отверстия ” может возникать при выезде, а ” яркого отверстия ” при въезде в тоннель . Если выезд не заэкранирован автомобилями, то объект видится днем, как силует на светлом фоне. При скоплении автомобилей на выездном участке тоннеля объект становится плохо различимым для водителей . Для улучшения условий видимости и обеспечения условий безопасности движения необходимо создание постепенного и достаточно плавного светового перехода , позволяющего водителям приспосабливаться к изменению уровня освещенности при въезде и выезде из тоннеля .

Соотношения уровней освещенности на припортальном участке перед тоннелем и в начале тоннеля должны составлять около 10:1-20:1 . При таких соотношениях глаз человека лучше приспосабливается к переходу от светлого к более темному.

Для создания постепенного и достаточно плавного светового перехода в тоннеле необходимо устройство семи зон с различным уровнем освещенности : подъездной, пороговой , переходной , основной , переходной , пороговой и подъездной .

Принятые в нашей стране нормы средней горизонтальной освещенности горных автодорожных и городских автотранспортных тоннелей в уровне покрытия проезжей части представлены в табл. 1 и 2 .

Таблица 1 .

Таблица 2.

Снижение уровня освещенности на припортальном участке достигается затемнением стен порталов, облицовкой их материалами с низким коэффициентом отражения, а также окраской в темный цвет материала проезжей части перед тоннелем . Также для затемнения припортального участка рекомендуется посадка деревьев и кустарников вдоль автомобильной дороги на припортальном участке .

Помимо затемнения подъездных участков повышают уровень освещенности во въездной зоне тоннеля до 1500-2000 лк. Кроме того , на въездных участках тоннеля устраивают облицовку с высокой отражательной способностью , а покрытие проезжей части делают светлым . Для этого применяют специальные красители , добавляя их в асфальтобетонное покрытие и повышая этим коэффициент отражения . За счет увеличения степени отражения потолка и стен тоннеля можно значительно повысить освещенность в тоннеле ( до 40 % ) , так как стены и потолок создают фон для силуэта автомобиля .

Освещение создается светильниками , установленными на стенах через определенные интервалы . Светильники должны обеспечивать достаточный световой поток для равномерного освещения перекрытий , стен , проезжей части автотранспортных тоннелей . Кроме того , они должны быть компактными , безопасными в обращении , иметь пыле- и влагонепроницаемый корпус , который легко очищать и мыть .

В качестве источников света целесообразно применять дуговые ртутные, ксеноновые , ртутные с металлогалоидными добавками , натриевые , меркуриевые или ртутно-галогенные лампы . Которые помещают в закрытые стеклянные корпуса , защищающие их от возможных повреждений . Таким образом , создаются светильники , содержащие несколько ламп различной мощности , которые могут включаться раздельно или одновременно . Это обеспечивает постепенный и достаточно плавный световой переход .

Помимо общего освещения транспортной зоны , предусмотрено более интенсивное местное освещение отдельных зон автотранспортных тоннелей : камер , ниш , уширений , поперечных сбоек .

Изменение режима освещенности в автотранспортном тоннеле в зависимости от уровня освещенности на поверхности земли обеспечивается автоматически , с использованием телеуправления . Для измерения яркости дневного света на припортальных участках тоннеля устанавливают специальные датчики (например, вентильные селеновые элементы ) , в соответствии с показаниями которых автоматически регулируется уровень освещенности в тоннеле , а также могут включаться или выключаться дополнительные источники освещения на подходах к тоннелю при помощи фоторелейных выключателей .

На случай внезапного отключения освещения при аварии или падении напряжения в осветительной сети в тоннеле предусмотрено аварийное освещение. Оно должно обеспечивать уровень освещенности в тоннеле не менее 10-12 лк . Для этой цели применяют лампы накаливания мощностью 15-30 Вт , установленные примерно через 10 м . Сеть аварийного освещения напряжением 24-36 В питается от установленных в тоннеле аккумуляторных батарей .

Водоотвод.

В процессе эксплуатации тоннелей необходимо отводить из них воду , которая может проникать через порталы , скапливаться внутри тоннеля вследствие конденсации водяных паров , а также при мытье облицовки , проезжей части , тушении пожаров .

Для отвода воды в автотранспортных тоннелях устраивают дренажную систему. Обычно проезжая часть в тоннелях имеет поперечный уклон , и вода стекает в сторону тротуаров , попадая в водозаборные приямки , расположенные через каждые 50-100 м вдоль тоннеля и перекрытые чугунными решетками – трапами . Из приямков вода по перепускным трубам диаметром 150 мм поступает в магистральный трубопровод диаметром 600 мм , проложенный по оси тоннеля .

Магистральный трубопровод помещают в дренажный лоток, обкладывают гранитным щебнем и покрывают песчаной отсыпкой. Для приема стоков делают отверстия в трубах . Через каждые 50 м устраивают смотровые колодцы . Вода из магистрального трубопровода отводится в кюветы предпортальной выемки .

Устройства, обеспечивающие безопасность движения.

При эксплуатации автотранспортных тоннелей одними из наиболее важными являются вопросы обеспечения условий безопасного движения автомобилей. Столкновения транспортных средств, наезды на элементы конструкций и другие аварии в тоннелях особенно опасны . В связи с этим необходимо оборудование тоннеля различными контролирующими системами , регистрирующими габариты автомобилей , а также их скорость и расстояние между движущимися автомобилями . Кроме того , того необходимо своевременно обнаруживать места заторов , внезапных остановок автомобилей, аварий и т. п..

Контроль за габаритной высотой провозимых по тоннелям грузов необходим, поскольку проезд негабаритных по высоте автомобилей может привести к нарушению эксплуатационного оборудования , повреждению элементов конструкций и вызвать аварийную ситуацию в тоннеле . Для обнаружения негабаритных грузов в портальной части тоннеля на требуемой высоте закрепляют гибкие шланги , заполненные сжатым воздухом . Проезд автомобилей с негабаритными грузами вызывает деформацию шлангов , причем при повышении давления сжатого воздуха приводится в действие сигнальное устройство . Сигнал тревоги вызывает включение световых указателей , останавливающих движение .

Общее визуальное наблюдение за автодвижением производят с применением промышленного телевидения . Телевизионные камеры устанавливают на подходах к тоннелю и внутри него . Телекамеры располагают со стороны служебного прохода в верхней части тоннеля , чтобы улучшить обзор . Изображение передается на телеэкраны , установленные в диспетчерском помещении . Телекамеры включаются периодически , передавая информацию о характере движения по тоннелю , а также в случае необходимости при нарушении условий движения , что регистрируется специальными приборами .

Для определения скорости движения автомобилей по тоннелю применяют специальные устройства в виде пневматических контурных датчиков . Датчики скорости размещают через 80-100 м под проезжей частью тоннеля .

Для упорядочения движения у порталов и по длине тоннеля устанавливают световые сигналы , при помощи которых осуществляется автоматическое регулирование транспортных потоков . Светофоры у порталов включаются от , датчиков регистрирующих количество автомобилей на подъездных участках тоннеля . Кроме того , у порталов и по длине тоннеля устанавливают световые указатели допустимой скорости на отдельных участках тоннеля .

Помимо сигнальных устройств , в тоннеле устанавливают сеть громкоговорителей местного радиовещания , по которым из диспетчерского пункта можно передавать экстренные сообщения .

Для возможности ликвидации возникших пожаров в тоннеле устраивают противопожарный водопровод в виде закольцованной сети магистральных водопроводов диаметром 100 мм с водозаборными гидрантами через 100-150 м . Через каждые 150 м по длине тоннеля в специальных нишах со стороны служебного прохода помещают огнетушители массой до 6 кг ( по 2 шт. ) . Здесь же должны находиться аварийные запасы материалов и инструментов . Противопожарная сигнализация устраивается в виде системы датчиков , реагирующих на изменение температуры и подающих сигналы в диспетчерское помещение . При этом автоматически включаются светильники аварийного освещения , телекамеры , запрещающие световые сигналы у порталов , и устанавливается соответствующий режим вентиляции .

Управление всеми системами и устройствами в тоннели производится из центрального диспетчерского помещения , расположенного в непосредственной близости от него. Сюда поступает информация о работе вентиляционной системы, системы освещения и водоотвода , передаются показания автоматически действующих регистрирующих и контролирующих приборов , датчиков , телекамер и пр. .

На подходах к автодорожному тоннелю устанавливаются постоянные дорожные знаки , регламентирующие режим движения в тоннеле транспортных средств .

Принципы организации строительства тоннеля.

До начала основных строительно-монтажных работ должны быть выполнены подготовительные и вспомогательные работы, включающие освоение строительной площадки, завоз необходимых материалов и оборудования, устройство коммуникаций, разбивку осей подземных выработок и т. п.

Строительные площадки могут размещаться только у порталов тоннеля и должны иметь хорошие подъездные пути. В зависимости от способа строительства подземного сооружения на стройплощадке размещают различное оборудование, а также временные здания и сооружения. Временные здания и сооружения следует возводить из облегченных инвентарных конструкций с наружной обшивкой пластиком или тонким профилированным металлическим листом.

Для ведения основных работ на стройплощадке должны находиться компрессорные установки, комплектные трансформаторные подстанции (КТП), склады различных материалов и изделий, мастерские.

В вечернее и ночное время в пределах строительной площадки устраивают искусственное освещение. Должны быть также приняты меры по противопожарной безопасности, для чего на стройплощадке устраивают пожарные гидранты, устанавливают огнетушители, емкости с песком, предусматривают запас шлангов.

Под фронтом работ в тоннельном строительстве понимают число одновременно действующих забоев, в которых выполняют работы по проходке тоннеля. Для горных тоннелей фронт работ может быть раскрыт через один или оба портала и дополнительно через один или несколько шахтных стволов, а также через штольни-"окна".

Число одновременно или с некоторым отставанием раскрываемых забоев, а также характер раскрытия зависят от длины тоннеля и директивных сроков строительства, топографических и инженерно-геологических условий строительства, принятых способов и скорости проходки, технико-экономических соображений. Тоннели незначительной протяженности (до 1 – 2 км), как правило, сооружают через порталы .

В каждом конкретном случае вопрос о характере открытия фронта работ по сооружению тоннеля должен быть решен на основании технико-экономического сравнения нескольких вариантов.

При строительстве данного тоннеля принимаем схему при которой сооружение тоннеля ведется через оба портала .

Поточный метод является первым принципом организации тоннельных работ . Проходка тоннелей по праву относится к наиболее сложному виду строительных работ. Это объясняется тем, что все рабочие операции по проходке выполняются в стесненных условиях забойной зоны, как правило, при постоянном действии горного давления со стороны окружающего грунтового массива. В этих условиях особое значение приобретают четкость и слаженность в работе всех членов проходческой бригады, неукоснительное соблюдение установленной последовательности выполнения технологических операций, строгое следование требованиям охраны труда и техники безопасности. Проходку тоннеля ведут ограниченными по длине одинаковыми участками – заходками. Длина участка – глубина заходки – зависит от инженерно-геологических условий заложения тоннеля, размеров его поперечного сечения, главным из которых является ширина, способа проходки, материала обделки. При проходке тоннеля в скальных и полускальных грунтах глубина заходки, определяемая в первую очередь степенью устойчивости грунтового контура выработки, составляет 2 – 4 м.

Тоннельные работы организуют по поточному методу с цикличным их выполнением. Строительный процесс сооружения тоннеля разделяют по видам работ. Каждый вид работ выполняют, как правило, одновременно в самостоятельной рабочей зоне, расположенной вдоль строящегося тоннеля. Принцип организации работ поточным методом заключается в том, что продвижение фронта работ каждой рабочей зоны вслед за передовым забоем ведется с постоянной скоростью. В этом случае все работы по сооружению тоннеля представляют собой единый строительный поток, обеспечивающий сооружение готового тоннеля со скоростью продвижения передового забоя. В общем случае максимально возможная скорость продвижения вперед фронта работ в каждой зоне может быть различной. Она определяется технологическими возможностями выполнения работ данной зоны. Скорость строительного потока принимают по наименьшей из них. В большинстве случаев ею оказывается скорость продвижения вперед передового забоя .

Вторым принципом организации тоннельных работ является цикличность их выполнения. Под циклом понимают завершенный процесс выполнения определенного объема работ, повторяющихся через одинаковые промежутки времени. Продолжительность цикла должна быть такой, чтобы за смену или сутки завершалось целое число циклов. Это позволяет лучшим образом организовать работу сменных бригад рабочих, повышает их ответственность за качество работ. Объем работ одного цикла определяют по объему работ всех операций, в результате выполнения которых фронт работ данной рабочей зоны, например передового забоя, перемещается вперед со скоростью строительного потока (для передового забоя – на глубину заходки). При проходке тоннеля, как правило, основным является цикл работ, выполняемый в забое. В состав проходческого цикла входят основные и вспомогательные работы.

Для сокращения продолжительности цикла совмещают по времени возможно большее число отдельных операций.

Технология работ.

Для проходки подземной выработки применяется способ нижнего уступа , при котором калоттный профиль проходят с опережением относительно нижней части на 50м . Грунт в верхнем и нижнем забоях разрабатывают тоннелепроходческими машинами избирательного действия ( 4ПП-2 ) . Погрузка разработанной породы в автосамосвалы ( ЗИЛ-555 ) для дальнейшей транспортировки ее в отвал осуществляется погрузочным устройством размещенном на тоннелепроходческой машине . При помощи щеленарезного устройства в сводовой части выработки через каждые 2м прорезают щели для устройства поперечных ребер жесткости .

При таком способе работ организуется два независимых забоя , в каждом из которых размещаются средства для разработки и погрузки породы , т.е. тоннелепроходческие машины , а также средства для ее транспортировки , т.е. автосамосвалы . Для выдачи грунта из забоя калотты , а также для подачи в забой необходимых материалов и оборудования необходимо обеспечить транспортную связь между верхним и нижним ярусами выработки . Для этой цели устраивается пандусный съезд .

Устройство обделки осуществляется новым австрийским методом . При котором выработку закрепляют тонкой податливой крепью из набрызг-бетона толщиной 10см . Таким образом , образуется гибкая оболочка , способная деформироваться без обрушения за счет ползучести набрызг-бетона в первое время после нанесения . Нанесение набрызг-бетона осуществляется при помощи набрызг-бетонмашины ( БМ-60 ) . Первичную обделку замыкают устройством обратного свода толщиной 50см , бетонируемого при помощи автобетоновоза ( СБ-92-1А ) . После затухания деформаций окружающего грунтового массива при помощи набрызг-бетон машины ( БМ-60 ) устраивают внутреннюю обделку из набрызг-бетона толщиной 20см .

Охрана труда и техника безопасности.

В проектах организации строительства и производства работ должен быть предусмотрен комплекс мероприятий, обеспечивающих безопасное ведение строительных работ в соответствии с действующими правилами техники безопасности и производственной санитарии. Имеется в виду создание нормальных условий для выполнения работ на строительной площадке и рабочих меcтах , обеспечение санитарно-гигиенического обслуживания работ, устройство необходимого освещения строительных площадок, рабочих мест, проходов, проездов и т. п.

Вопросы охраны труда и техники безопасности занимают весьма важное место в общем комплексе организации подземного строительства. Следует отметить, что производство подземно-строительных работ во многих случаях сопряжено с тяжелыми и вредными условиями труда, что требует специальных мер по технике безопасности. Это относится в первую очередь к проходке выработок закрытым способом с применением буровзрывных работ, сжатого воздуха при наличии вредных газов, пыли и т. п.

Меры по охране труда должны предусматривать обеспечение каждого строительного объекта санитарно-бытовыми помещениями: душевыми, столовыми, буфетами, медпунктом. При работе на открытом воздухе в зимнее время должны быть устроены помещения для обогрева людей.

При производстве подземных работ необходимо обеспечивать требуемую чистоту, влажность и температуру воздуха. Для обеспечения требуемого состава и температуры воздуха подземные выработки необходимо проветривать. Воздухообмен осуществляется по приточной, вытяжной или комбинированной (приточно-вытяжной) схемам с подачей или удалением воздуха по трубопроводам диаметром 0,6 – 1,2 м. Регулирование режима проветривания осуществляется в соответствии с уровнем загазованности и запыленности, который контролируют с помощью газоанализаторов и других измерительных приборов.

При наличии притока в выработку подземных вод устраивают водоотлив. Помимо вентиляции и водоотлива в подземных выработках ( круглосуточно ), а также на поверхности земли (в вечернее время) должно быть предусмотрено искусственное освещение. Для этого применяют специальные светильники с лампами накаливания или с газоразрядными лампами. В зависимости от типа и размеров выработки светильники размещают на взаимном расстоянии 2 – 8 м при высоте подвески 2 – 4 м, обеспечивая уровень освещенности 10 – 50 лк. Непосредственно в забое выработки устраивают усиленное освещение. На строящихся подземных объектах предусматривается также система аварийного освещения от автономного источника питания.

Для оперативной связи работающих в подземных выработках с поверхностью предусматривается телефонная сеть, а также система электросигнализации. Для сетей освещения и сигнализации в подземных выработках допускается напряжение не более 36 В, а при наличии обводненных участков, в тесных выработках – не более 12 В.

Для безопасности ведения подземно-строительных работ необходимо правильно организовать рабочие места и проходы, предусмотрев надежные ограждения, защитные и предохранительные устройства и приспособления.

Все используемые при строительстве подземного сооружения машины, механизмы и оборудование, а также вспомогательные приспособления должны иметь надежную конструкцию, соответствовать требованиям стандартов и обеспечивать безопасное ведение работ.

Охрана окружающей среды.

При строительстве городских подземных транспортных сооружений необходимо учитывать требования охраны окружающей среды, которые предусматривают минимальные нарушения движения транспорта и пешеходов, предотвращение сдвижений и деформаций поверхности земли и находящихся поблизости зданий и инженерных коммуникаций, уменьшение загазованности и запыленности воздуха, снижение до допустимых пределов уровня шума и вибрации в период производства подземно-строительных работ.

Строительство подземных транспортных сооружений, как правило, сопряжено с нарушением поверхностных условий, причем характер и степень нарушений зависят от места расположения подземного сооружения, глубины его заложения, организации и технологии ведения работ, видов применяемого строительного оборудования.

При закрытом способе работ поверхностные условия нарушаются только в местах расположения порталов или шахтных стволов. Однако проходка подземных выработок закрытым способом в неустойчивых грунтах может вызвать сдвижения и деформации поверхности земли и находящихся поблизости зданий, сооружений и коммуникаций. Строительство подземных сооружений в скальных грунтах буровзрывным способом также сопряжено с опасностью нарушения поверхностных условий и повреждения зданий и сооружений.

При производстве работ следует использовать машины, механизмы и оборудование, оснащенные газоочистителями, глушителями шума и другими приспособлениями, снижающими вредное воздействие на окружающую среду. При строительстве подземных сооружений закрытым способом необходимо ограничивать или исключать применение буровзрывных работ, широко используя тоннелепроходческие машины .

Требования охраны окружающей среды касаются также организации и оборудования строительных площадок. Все временные здания и сооружения на строительной площадке следует размещать с учетом минимальных нарушений окружающей среды и жизни населения в прилегающих районах, соблюдения санитарных и противопожарных требований . Кроме того, стремятся по возможности производить централизованную доставку материалов – бетонной смеси, цементного раствора, битумной мастики, а также элементов конструкций, что позволяет не устраивать на стройплощадке больших складов, бетонных и растворных узлов, битумоварок и пр.

После ликвидации строительной площадки следует произвести рекультивацию растительного слоя грунта и зеленых насаждений. Во избежание загрязнения водоемов удаляемые со строительных площадок грунтовые воды следует пропускать через грязеотстойники, а производственные (бытовые) стоки – через бензомаслоуловители и биофильтры с целью очистки их от вредных примесей до допускаемых нормами пределов. В ряде случаев на строительной площадке целесообразно устройство системы оборотного водоснабжения.

Расчет производительности породопогрузочной машины.

Эксплуатационная производительность породопогрузочной машины непрерывного действия при загрузке породы в автосамосвалы вычисляется по формуле :

Пэ=V2/(2.5*(V2/Vл)*Тц+Т1) ,

где V2 – вместимость кузова транспортного средства, мі (V2=3.1мі);

Vл – рабочий объем породы, забираемый рычагом рабочего органа машины

за одно движение , мі ( Vл=0,8мі ) ;

Тц – время цикла движения нагребающего рычага, ч. (Тц=0,0007ч.) ;

Т1 – время замены груженого транспортного средства порожним , ч.

( Т1=0,03ч. ) ;

Пэ=3,1/(2,5*(3,1/0,8)*0,0007+0,03)=84,2 мі /ч.

Расчет транспортных средств.

Общая продолжительность откатки определяется по формуле :

Т0=Тп+Тдв+Тр+Тм,

где Тп – время погрузки автосамосвалов , мин.

Тп=(60*V2)/Пэ

Тп=(60*3,1)/84,2=2,2 мин.

Тдв – время движения от забоя до отвала и обратно , мин.

Тдв=2*Lср/Vср

Тдв=2*1600/250=12,8 мин.

Vср – средняя скорость движения транспортных средств , м/мин. ( Vср=25 м/мин.);

Lср – среднее расстояние от забоя до отвала , м ( Lср=1600 м ) ;

Тр – время разгрузки одного автосамосвала , мин. ( Тр=1,5 мин. ) ;

Тм – время маневров и остановок в течение рейса , мин. ( Тм=3 мин. ) ;

Т0=2,2+12,8+1,5+3=19,5 мин.

Количество автосамосвалов определяется по формуле :

nа=Т0/Тп

nа=19,5/2,2=9

Количество рейсов в 1час определяется по формуле :

r=60*na/Т0

r=60*9/19.5=27.7

Необходимое количество рейсов для удаления разработанной за один цикл породы определяется по формуле :

rтреб=S*Lзах*Кр/V2

где S – площадь поперечного сечения тоннеля , мІ (S=75 мІ ) ;

Lзах – глубина заходки , м ( Lзах=2 м ) ;

Кр – коэффициент разрыхления породы ( Кр=1,5 ) ;

rтреб=75*2*1,5/3,1=72,6

Расчет временной вентиляции.

Количество воздуха , подаваемого в выработку при нагнетательной схеме вентиляции , при работе в тоннеле транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания определяется по формуле :

Qв=2*(L/(V*)+1)*к*n*q*T ,

где L – длина проветриваемой выработки , м (V=625 м ) ;

V – скорость движения транспортных средств , м/с ( V=4 м/с ) ;

 - время погрузки породы в транспортное средство , с. ( =150 с. ) ;

n – количество транспортных средств одновременно находящихся в тоннеле ,

шт. ( n=4 шт. ) ;

q – объем газов , выделяемых двигателем одного транспортного средства ,

мі/с ( q=0,07 мі/с ) ;

Т – суммарная токсичность выхлопных газов ( Т=106 ) ;

к – поправочный коэффициент ( к=0,8 ) .

Qв=2*(625/(4*150)+1)*0,8*4*0,07*106=97 мі/с

Потребный расход воздуха по количеству людей определяется по формуле :

Qл=кз*gн*Nл ,

где кз – коэффициент запаса воздуха ( кз=1,2 ) ;

Nл – количество людей , одновременно находящихся в выработке , шт.

( Nл=12 шт. ) ;

gн – норма воздуха на 1 человека по санитарным нормам , мі/с ( gн=0,1 мі/с ) ;

Qл=1,2*0,1*12=1,44 мі/с

Полученные расходы воздуха Qв и Qл сравниваем между собой , выбираем из них наибольший и принимаем его в качестве расчетного :

Qр=Qв=97 мі/с

Определяем необходимое давление по формуле :

P=(65**l*QpІ*)/ dтр⁵

где  - коэффициент трения в вентиляционной трубе ( =0.0002 при dтр=0,7 м ) ;

l – длина воздуховода между смежными вентиляторами , м ( l=50 м ) ;

 - коэффициент местных сопротивлений ( =1,1 ) .

Р=(65*0,0002*50*97І*1,1)/0,7⁵=40*10і Па

Для устройства временной вентиляции рекомендуется использовать осевые вентиляторы ВОД-24 .

Экспликация временных зданий и сооружений.

Ведомость основных машин и механизмов.

Ведомость объемов основных работ.

Литература.

1. Маковский Л. В. Проектирование автодорожных и городских тоннелей: Учеб.

для вузов. - М.: Транспорт, 1993. 352 с.

2. Маковский Л. В. Городские подземные транспортные сооружения: Учеб.

пособие для вузов. – М.: Стройиздат, 1985. 439с.

3. Туренский Н. Г., Ледяев А. П. Строительство тоннелей и метрополитенов.

Организация, планирование, управление: Учебник для вузов/ Под ред.

Н. Г. Туренского. – М.: Транспорт, 1992. 264с.

4. Маковский Л. В. Расчет технологических параметров при строительстве

тоннелей: Методические указания по курсу ”Проектирование и строительство

тоннелей ”. – М.: МАДИ(ТУ), 1994. 32с.

20