Проектирование и строительство транспортного тоннеля, сооружаемого горным способом

– коэффициет лобового сопротивления автомобиля;

 – количиство автомоилей, одновременно находящихся в тоннеле на одной полосе движения;

 – средная скорость движения  воздуха в тоннеле, м/с.

м²

Па

 Па

Па

 

3.2.1.2. Расчет  искусственной вентиляции при  продольной системе .

 

При расчете искусственной вентиляции определяют давление подаваемого в  тоннель воздуха, необходимое для  преодаления сопротивлений, возникающих в тоннеле.

При продольной системе вентиляции возникают сопротивления за счет сил трения воздуха по длине тоннеля, а также местные сопротивления  при входе и выходе воздуха  из тоннеля и при поворотах, если трасса тоннеля располагается на кривой. В ряде случаев учитываю сопротивдения, вызванные естестной тягой воздуха, направленной на встречу воздушному потоку, создаваемому вентиляторами.

Сопротивление трения, т.е. потеря давления в воздуховоде произвольного  сечения, Па

где – коэффициент трения воздуха по внутренним стенкам тоннеля, ;

 – длина тоннеля, 960 м;

 – эквивалентный диаметр  тоннеля, м;

 – средняя скорость движения воздуха в тоннеле, 3,10м/с.

где – площадь поперечного сечения транспортной зоны тоннеля в свету, м²;

 – периметр поперечного  сечения тоннеля, соответствующий  , м.

м

 Па

Потери давления в местных сопротивлениях, Па

где – сумма местных сопративлений в тоннеле [3 табл.1.10], принимается с учетом размещения вентиляционных установок.

 

3.2.2. Выбор вентиляторов  для проветривания.

После определения требуемых  значений Q_max и P_max определяют расчетные значения расхода и давления воздуха. Расчетные показатели принемают с учетом возможных потерь порядка 5…10%.

 

 

Определив расчетный расход воздуха Q_p и требуемое давление Р_p, выбирают необходимое вентиляционное оборудование.

Вентиляторы подбирают по их характеристикам, которые выражают зависимость между  основными параметрами их работы: производительностью и давлением при различной частоте вращения и разных коэффициентах полезного действия[3, прил.5].

Тоннельные вентиляторы должны удовлетворять следующим требованиям:

• иметь большую производительность и минимальные размеры;
• обладать широким диапазоном допустимого изменения производительности ;
• иметь наибольший КПД при оптимальном режиме работы;
• обладать возможностью реверсирования движения воздуха;
• при реверсировании производительность вентилятора должна                           

          составлять  не менее 80 % его производительности  в прямом

          режиме;

• обеспечивать устойчивую параллельную работу двух одинаковых вентиляторов;
• иметь надежную, простую в обслуживании, маловибрационную, малошумную конструкцию.

В большей степени этим требованиям  удовлетворяют осевые вентиляторы. Центробежные вентиляторы являются более производительными и менее шумными, но уступают осевым по другим показателям и не реверсируются.

Исходя из требуемых  характеристик давления и расхода  воздуха, был подобран осевой вентилятор главного проветривания общего назначения ВО-36/24.

 

Таблица 2. Характеристики центробежного вентилятора главного проветривания ВО-36/24м

Характеристики	ВО-36/24
Диаметр рабочего колеса, мм	3600
Длина вентилятора, мм	14590
Ширина вентилятора, мм	4885
Высота вентилятора, мм	5400
КПД при номинальном режиме работы	0.85
Минимальная производительность, м3/с	120
Номинальная производительность, м3/с	300
Максимальная производительность, м3/с	570
Минимальное давление, Па	1850
Номинальное давление, Па	4800
Максимальное давление, Па	5750
Мощность электропривода, кВт	3500
Частота вращения рабочего колеса, мин-1	600
Масса вентилятора,кг	29000

 

 

3.2.3 Размещение вентиляционных  установок

В данном проекте используется один осевой вентилятор главного проветривания общего назначения ВО-36/24, установленный у портала в специальных помещениях.

Рис.21. Схема вентиляционной установки горного тоннеля (ВО-36/24)

 

 

Рис.22. Схема ВО-36/24

4. Проектирование порталов и обустройств тоннеля

1. Порталы

Места входов в тоннель  надежно закрепляются и выполняются в виде специальных ограждающих конструкций - порталов и оголовков.

Порталы - архитектурно оформленные  несущие конструкции, служащие для обеспечения устойчивости лобового откоса и отвода поверхностных вод. Порталы выполняют из монолитного бетона класса В15 (толщина не менее 300 мм), железобетона класса В25 (>150 мм) и бутобетона (> 500 мм). Наибольшей опасности повреждения от сейсмических воздействий подвергаются входные участки тоннелей, выполняемые поэтому из железобетона.

Портал тоннеля устроен  выносным с искусственной засыпкой,  представляет собой торцовую подпорную стену с входным отверстием и первое усиленное кольцо обделки, в наибольшей степени подвергающиеся выветриванию.

Припортальные подпорные  стены разделяются по длине сквозными  вертикальными швами на секции протяжённостью 8 и 6,5 м расположены подошвы каждой секции на однородном по сжимаемости грунте.

 Торцовая стена связана с первым кольцом обделки при помощи отрезка прокатного профиля арматуры и опирается на боковые откосы предпортальной выемки, в которые заделывается на необходимую глубину.

Вода, стекающая с лобового откоса, перехватывается поперечной водоотводной канавой, расположенной за торцовой стеной, и отводится с уклоном 20 %₀ по дренажным лоткам, устроенным в откосах предпортальной выемки, а затем в придорожные кюветы.

Конструкция портала представлена на чертеже «Конструкция тоннеля и обустройств».

2. Дренажные устройства

Дренирование подземных  вод применяется в эксплуатируемых  тоннелях, обделка которых не имеет  полной герметизации. В породах естественной влажности и в тоннелях с постоянной положительной температурой для отвода отдельных местных течей устраивают водоотводящие каналы – пластмассовые трубки диаметром 40 мм, устанавливаемые в пределах обделки тоннеля так, чтобы начало трубки находилось за пределами обделки в месте поступления течи, а конец трубки выходит в лоток тоннеля (рис. 23). По заданию курсового проекта, тоннель находится в суровых климатических условиях, поэтому водоотводящие трубки каналов обертывают слоем теплоизоляции из листов пенополистирола и заключают в защитный кожух из фольги или стеклоткани, закрепляют к поверхности выработки, после чего бетонируют обделку.

Рис.23. Схема устройства дренажных прорезей.

3. Внутритоннельный водоотвод

Внутритоннельный водоотвод  предназначается:

• Для сбора и организованного отвода подземных вод, поступающих из дренажных устройств, не имеющих самостоятельного водоотвода;
• Для сбора и отвода подземных вод, проникающих в тоннель через обделку;
• Для удаления конденсационной влаги и вод производственного характера, попадающих в тоннель в процессе его эксплуатации.

Сооружение тоннелей без водоотводных устройств не допускается. Внутритоннельный водоотвод осуществляется самотеком по лоткам, коллекторам  и отводам (перепускам) от дренажных  устройств к лоткам и коллекторам. В курсовом проекте используется конструкция водоотводных лотков.

Водоотводные лотки  располагаются в автодорожных тоннелях по краям проезжей части или под ее перекрытием в центре тоннеля, в железнодорожных - у стен тоннеля. Продольный уклон лотков принимается равным уклону тоннеля, минимальный составляет 3 %₀. Лотки имеют прямоугольное поперечное сечение (300х300) и сооружаются из сборных железобетонных плит или монолитного бетона и укладываются на бетонную подготовку толщиной не менее 5 см. В районах с суровым климатом необходима тепловая защита лотков для предотвращения замерзания в них воды и, следовательно, образования наледей на проезжей части. Для этой цели проводится конструктивное утепление лотков пенопластом.

Рис.24. Внутритоннельный водоотводной лоток

4. Камеры и ниши

В тоннеле между обделкой и габаритом располагают устройства, необходимые для нормальной эксплуатации тоннеля и обеспечения безопасности обслуживающего персонала и ремонтных рабочих (трубы, электрокабели, светильники, сигнализация, противопожарные устройства). В тоннелях длиной более 500 м для хранения ремонтного оборудования устраивают камеры шириной 2 м, глубиной 2 м и высотой 2,5 м, а также камеры для разворота автомобилей. Камеры располагают в обеих сторонах тоннеля через 240 м в шахматном порядке. Между камерами располагают ниши через 60 м с каждой стороны тоннеля. Размеры ниш для автодорожных тоннелей: ширина -2 м, глубина - 0, 5 м, высота - 2,5 м (рис. 25).

Рис.25. Схема расположения камер и ниш

 

Для улучшения видимости  мест укрытия наружные углы камер автодорожных тоннелях окрашиваются устойчивой краской. Цвет краски выбирается с учетом ее выделения от цвета краски стены.

5. Проезжая часть

Дорожное покрытие в  горных автодорожных и городских  автотранспортных тоннелях находится  в сложных условиях и должно быть более долговечным, чем на открытых участках дороги, а также обладать повышенной шероховатостью для уменьшения скольжения колес автомобиля на больших уклонах.

Дорожное покрытие укладывают (в тоннелях с обделками сводчатого очертания) на подошву выработки, предварительно выровненную слоем бетона класса В15 или на лотковую плиту.

Конструкция дорожного  покрытия приведена в п. 1.7.

6. Освещение тоннеля

Для освещения тоннелей используются: дневной свет, проникающий через  портал; свет от фар автомобилей; электрическое стационарное освещение.

Дневной свет освещает на незначительном расстоянии, и его  интенсивность падает при удалении от порталов внутрь тоннеля. Свет от автомобильных  фар приводит к ослеплению водителей  встречного транспорта и может использоваться только в коротких тоннелях-путепроводах. Поэтому основным источником света в тоннелях является искусственное электрическое освещение. Все автодорожные тоннели длиной более 100 м, а также городские автотранспортные и пешеходные тоннели независимо от их длины должны иметь круглосуточное электрическое освещение.Режим освещения в тоннеле обеспечивает ясную видимость движущихся автомобилей, световых сигналов и указателей, установленных в тоннеле, а также даёт возможность водителям своевременно обнаруживать различные препятствия.

5. Технология  производства работ.

 

5.1. Обоснование  способа производства работ

Выбор способа производства работ зависит от высоты выработки  и от коэффициента крепости породы:

• способ сплошного забоя, при котором разработку породы производят на полное сечение, применяют в слаботрещиноватых устойчивых породах с коэффициентом крепости не менее 4 (f>4), при этом тоннель должен иметь высоту не более 10м (Н<10м);
• способ нижнего уступа принимается при Н>10м и f<4.

Разработка тоннеля выполняется способом нижнего уступа так как высота тоннеля Н= 10,11 м, а коэффициент крепости  f=4

5.2. Выбор проходческого оборудования и транспорта.

Для повышения темпов сооружения тоннеля  в основном применяют схему проходки калотты и нижнего уступа с отставанием нижнего забоя от верхнего на 40м. При этом все операции по бурению, взрыванию и уборке породы в калотте и нижнем уступе производят одновременно.