Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОПРЯЖЕНИЯ И СТЫКОВКИ СТВОЛОВ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ МЕТРОПОЛИТЕНА

Изобретение относится к тюбинговой крепи стволов подземных выработок, проходимых кессонным способом при строительстве метрополитенов, а именно к устройствам для сопряжения и стыковки чугунных тюбинговых колец с бетонной обделкой с наружным диаметром 6 и более метров, устанавливаемых в перегонных тоннелях и притоннельных сооружений метро с гидроизоляцией соединенных швов между звеньями обделки.

Известна тюбинговая крепь шахтных стволов, включающая тюбинги, уложенные в тюбинговую колонну, при этом к бортам тюбингов прикреплены прокладки для гидроизоляции крепи (патент ФРГ №1253746, кл. 19F 5/04, 1967). Однако эта крепь имеет сложную конструкцию гидроизоляционных швов, включающую кроме сплошных прокладок, приклеиваемых к бортам тюбинга, еще водонепроницаемый шнур, ввариваемый в специальные пазы в тюбингах.

Существующая чугунная тюбинговая обделка, собираемая из тюбинговых колец, соединенных между собой болтовыми соединениями с герметизирующими элементами, закрепляет выработку в грунте, ограждает внутреннее пространство тоннеля от попадания в него воды и воспринимает нагрузки, предусмотренные СНиП II-40-80. Несмотря на положительные качества существующей тюбинговой обделки ей присущи и недостатки, заключающиеся в неравнопрочности конструкции и отсутствий надежной герметизации стыков между элементами чугунных обделок.

Наиболее близким к предлагаемому устройству для сопряжения и стыковки стволов подземных сооружений (прототипом) является известная опускная крепь шахтных стволов, выполненная из опорных железобетонных и металлических колец, соединяемых между собой посредством болтовых соединений (а.с. СССР №105763, кл. E21D 5/08, 1955).

К недостаткам такой конструкции опускных крепей, выполненных из стыкуемых металлических и бетонных колец, относятся значительные трудозатраты, связанные с обеспечением равнопрочности и герметичности стыков между кольцами, а также сложность обеспечения сопряжений металлической тюбинговой обделки с монолитной бетонной обделкой и отсутствие полной герметизации их стыков.

В основу заявляемого изобретения поставлена задача по созданию равнопрочностной конструкции собираемых частей стволов метрополитена с обеспечением надежного сопряжения металлической тюбинговой обделки с обделкой из бетона, улучшению герметизации стыков между тюбингами в тюбинговом кольце с обеспечением высоких прочностных характеристик последнего.

Поставленная задача решается тем, что заявляемое устройство для сопряжения и стыковки стволов подземных сооружений метрополитена, включающее в себя чугунную обделку ствола, собранную из ряда соединенных между собой металлических тюбинговых колец, бетонную обделку, выполненную в виде монолитного бетонного кольца, герметизирующие и крепежные элементы, снабжено установленным между чугунной и бетонной обделками переходным тюбинговым кольцом, состоящим из нормальных, смежных и ключевого тюбингов, выполненных, каждый, в виде коробкообразной чугунной отливки прямоугольного очертания в плане. Тюбинги соединены между собой через отверстия в вертикальных бортах болтовыми соединениями с гидроизоляционными и прижимными шайбами. При этом на внутренней поверхности каждой чугунной отливки выполнены внутренние круговые и вертикальные ребра жесткости, образующие внутренние кессоны. По центру каждого из упомянутых тюбингов с усилением под резьбовую пробку-заглушку выполнено тампонажное отверстие, а в среднем круговом ребре - четыре такелажных отверстия, равноудаленных от вертикальной оси симметрии тюбинга. В нижнем круговом борту каждого тюбинга переходного кольца выполнены болтовые отверстия, равномерно распределенные по его диаметру и служащие для сопряжения указанного кольца с чугунной тюбинговой обделкой, а в верхнем круговом борту каждого тюбинга выполнено одно наклонное болтовое отверстие, служащее для сопряжения и стыковки тюбинга переходного кольца с бетонной обделкой. Причем на вертикальных и круговых бортах каждого из тюбингов переходного кольца помимо чеканочной канавки выполнены дополнительные канавки для герметизации стыков между чугунными тюбингами и сопряженными с ними обделками из бетона. При этом толщина кругового борта переходного тюбингового кольца, сопряженного с бетонной обделкой, превышает толщину борта, сопряженного с чугунной тюбинговой обделкой.

Предлагаемое устройство для сопряжения и стыковки стволов метрополитена иллюстрируется чертежами, на которых изображено:

на фиг.1 - общий вид устройства в сборе;

на фиг.2 - вид А (переходное тюбинговое кольцо);

на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1;

на фиг.4 - сечение В-В на фиг.1 (элемент соединения чугунной обделки и переходного кольца);

на фиг.5 - сечение Г-Г на фиг.1 (элемент соединения бетонной обделки и переходного кольца);

на фиг.6 - выносной элемент Д на фиг.2 (элементы соединения и герметизации переходного кольца);

на фиг.7 - вид Е на фиг.2 (коробкообразная чугунная отливка прямоугольного очертания в плане);

на фиг.8 - вид Ж на фиг.7;

на фиг.9 - сечение З-З на фиг.7;

на фиг.10 - сечение И-И на фиг.7;

на фиг.11 - сечение К-К на фиг.8;

на фиг.12 - сечение Л-Л на фиг.7.

Заявленное устройство для сопряжения и стыковки подземных стволов включает в себя установленное между чугунной тюбинговой обделкой 1 и бетонной обделкой, выполненной в виде монолитного бетонного кольца 2, переходное тюбинговое кольцо 3. Переходное кольцо 3 состоит из нормальных, смежных и ключевого тюбингов, каждый из которых выполнен в виде коробкообразной чугунной отливки М прямоугольного очертания в плане. Указанные тюбинги переходного кольца 3 соединены между собой по вертикальным бортам болтовыми соединениями 4 с гидроизоляционными 5 и прижимными 6 шайбами. На внутренней поверхности каждой чугунной отливки М выполнены внутренние круговые 7 и вертикальные 8 ребра жесткости, образующие внутренние кессоны Н. По центру каждого из приведенных выше тюбингов с усилением под резьбовую пробку-заглушку выполнено тампонажное отверстие 9, в среднем круговом ребре 7 - четыре такелажных отверстия 10, равноудаленных от вертикальной оси симметрии тюбинга, а в вертикальном ребре 8 - добавочных три такелажных отверстия.

В нижнем круговом борту каждой отливки М (тюбинга) переходного кольца 3 выполнены болтовые отверстия 11 (не менее 45 отверстий в переходном кольце), равномерно распределенные по его диаметру и служащие для сопряжения указанного кольца с чугунной тюбинговой обделкой 1. А в верхнем круговом борту каждого тюбинга переходного кольца 3 выполнено одно наклонное болтовое отверстие 12 (всего 12 отверстий в переходном кольце), служащее для сопряжения и стыковки тюбинга переходного кольца с бетонной обделкой 2.

На вертикальных и круговых бортах каждого из тюбингов переходного кольца 3, кроме чеканочной канавки 13, выполнены дополнительные канавки 14 для герметизации стыка при помощи уплотнительных прокладок 15. При этом толщина n кругового борта переходного тюбингового кольца 3, сопряженного с бетонной обделкой 2, превышает толщину m его борта, сопряженного с чугунной тюбинговой обделкой 1.

Сборку тюбинговой крепи стволов подземных сооружений метрополитенов осуществляют следующим образом.

К месту монтажа ствола метрополитена, где размещено монолитное бетонное кольцо 2, подают тюбинги (нормальные, смежные и ключевой) переходного кольца 3 для их сопряжения и стыковки с бетонным кольцом. В начале опускают и стыкуют с бетонным кольцом 2 нижний нормальный тюбинг посредством совмещения отверстий 12 и установки в них болтовых соединений с герметизирующими и прижимными шайбами. Затем производят стыковку второго и последующих тюбингов как с бетонным кольцом 2, так и друг с другом посредством совмещения отверстий 11 и установки в них ботовых соединений. Последним устанавливают ключевой тюбинг, сопрягая и стыкуя его посредством указанных отверстий 11 и 12. Затем осуществляют затяжку всех болтовых соединений, предварительно установив уплотнительные прокладки 15, после чего устанавливают необходимые герметизирующие кольцевые элементы и соединяют ответную часть переходного кольца 3 с чугунной тюбинговой обделкой 2.

Таким образом, использование переходного тюбингового кольца позволяет обеспечить высококачественную и надежную стыковку между бетонной и тюбинговой обделками переходных тоннелей метрополитенов с обеспечением полной герметизации стыков между всеми элементами обделок.