Современный инженерный подход

Сборные сегментные футеровки занимают центральное место в современном строительстве туннелей, обеспечивая точность и адаптируемость к различным грунтовым условиям. В этой статье изложены ключевые принципы проектирования, поддерживающие долговечную подземную инфраструктуру.

1. Знакомство с сегментной футеровкой из сборного железобетона

Сборные футеровки, отлитые за пределами площадки и смонтированные в туннелях с помощью тоннелепроходческой машины (ТПМК), предлагают:
Более быстрое строительство с меньшим разрушением поверхности.
Качественный контроль.
Повышенная долговечность в сложных условиях.
Эти конструкции, обычно используемые в метро, автомагистралях и водопроводных сетях, учитывают структурные и экологические потребности на всех этапах строительства.

2. Принципы проектирования

Основные соображения заключаются в следующем:
Предельная грузоподъемность: выдерживает экстремальные нагрузки.
Удобство обслуживания: снижение деформаций и обеспечение непрерывной функциональности.
Подход с учетом коэффициента устойчивости к нагрузке учитывает почву, грунтовые воды и механические нагрузки.

3. Геометрия кольца

Геометрия влияет на целостность и эффективность конструкции:
Внутренний диаметр: Определяется назначением туннеля.
Толщина и длина: оптимизированы в зависимости от нагрузок и требований к погрузочно-разгрузочным работам.
Конфигурации включают в себя:
Параллельные кольца: для прямых участков.
Конические кольца: идеально подходят для изгибов.
Универсальные кольца: гибкие для различных центровок.

4. Условия загрузки

Сегментные футеровки выдерживают различные ступени нагрузки: Производственные и транспортные нагрузки: Напряжения во время извлечения из формы, хранения и транспортировки. Монтажные нагрузки: Тяга ТПМК и обратная затирка создают локализованные напряжения. Эксплуатационные нагрузки: включает в себя почву, давление грунтовых вод, тепловое расширение и сейсмические силы.

5. Оптимизация материала

Фибробетон (FRC) повышает трещиностойкость и снижает использование арматуры, обеспечивая лучшую прочность на разрыв и контроль трещин. Углубления для болтов и канавки для прокладок обеспечивают равномерное распределение напряжения при перемещении и установке.

6. Водонепроницаемость и соединения

Водонепроницаемость имеет важное значение в туннелях, подверженных залеганию грунтовых вод. Эластомерные прокладки между сегментами предотвращают утечку, а современные системы крепления с болтами или стержнями обеспечивают точное выравнивание и устойчивость.

7. Удобство обслуживания

Долгосрочная функциональность учитывает:
Долговечность: Устойчивость к воде и химическим веществам.
Конструкция шарниров: предотвращает утечку и смещение.
Допуски: Контролирует выравнивание.
Некоторые туннели включают в себя жертвенный слой бетона для дополнительной защиты от эрозии.

8. Тестирование и оценка

Тестирование подтверждает эффективность сегмента с помощью:
Испытания на изгиб и растрескивание: для прочности и гибкости.
Испытания на динамическую нагрузку: моделирование транспортных напряжений.
Испытания на герметичность: Оцените производительность прокладки под давлением.
Анализ методом конечных элементов (FEA) помогает уточнить конструкцию за счет прогнозирования распределения напряжений.

Заключение

Сборные сегментные футеровки по-прежнему имеют решающее значение для строительства туннелей, обеспечивая безопасные, адаптируемые и долговечные решения. Благодаря постоянным инновациям в области материалов эти туннели будут продолжать поддерживать надежную подземную инфраструктуру по мере роста спроса.