Герметизация обделок из чугунных тюбингов
2.10. Герметизацию стыков, болтовых соединений и тампонажных отверстий в обделках из чугунных тюбингов следует проводить после контрольного нагнетания за обделку.
Герметизация болтовых соединений
2.11. Герметизацию болтовых соединений в обделках из чугунных тюбингов следует осуществлять при замене монтажных болтов на постоянные болтовые соединения с комплектом асбобитумных или сэвиленовых и металлических шайб (рис. 1 и 2).
Рис. 1. Болтовое соединение с комплектом асбобитумных и металлических шайб в стыке чугунных тюбингов перед затяжкой:
1 — болтовое соединение; 2 — металлическая шайба (металлическая сферическая оболочка); 3 — головка болта; 4 — армирующее кольцо из битуминированных асбестовых нитей; 5 — гайка; 6 — асбобитумная масса; 7 — свинец или алюминатное вяжущее в чеканочной канавке; 8 — ребро чугунного тюбинга
Установка постоянных болтовых соединений с комплектом асбобитумных или сэвиленовых и металлических шайб непосредственно при монтаже обделки допускается при строительстве перегонных тоннелей и притоннельных сооружений. При затапливаемой лотковой части забоя установка постоянных болтовых соединений допускается только выше возможного уровня воды в забое.
Рис. 2. Болтовое соединение с комплектом сэвиленовых и металлических шайб в стыке чугунных тюбингов:
А — в незатянутом положении; Б — в затянутом положении; В — в неправильно затянутом положении, которое не допускается
2.12. Постоянные болтовые комплекты должны подаваться к месту работы в специальных контейнерных емкостях с окрашенными битумным лаком поверхностями всех металлических деталей. Болтовые комплекты не следует хранить вне тары и транспортировать навалом. К началу установки болтовых комплектов они должны быть выдержаны в тоннеле в течение нескольких часов для воспринятия его температуры.
2.13. При замене монтажных болтов на постоянные освобожденные болтовые отверстия, зенковки и цековочные поверхности тюбингов должны быть очищены от грязи и ржавчины, протерты насухо и покрыты битумным лаком-грунтовкой. До установки болтовых соединений грунтовка должна быть высушена. Сушка может быть ускорена обдувкой струёй сжатого воздуха.
2.14. При установке в болтовое отверстие болта асбобитумные (гидроизоляционные шайбы асбобитумные) или сэвиленовые (гидроизоляционная шайба сэвиленовая) шайбы должны вводиться своими коническими частями в зенковки тюбингов. При асбобитумных шайбах более толстая металлическая шайба должна находиться под гайкой.
Гайка должна быть навинчена на болт вручную на 2-3 шага резьбы. Затяжку болтовых соединений следует осуществлять пневматическим сболчивателем ПСГ-1 или ПСГ-1С в зависимости от размера болта или гайковертом ИП-3205А. Развиваемый крутящий момент, соответствующий типу обделки («С», «Э» или «П»), указан в п. 3.10. Допускается использование других гайковертов и сболчивателей с теми же (по п. 3.10) техническими характеристиками.
При затяжке болта должно предотвращаться его проворачивание что обеспечивается удержанием головки болта ключом, упирающимся в борт тюбинга.
2.15. При правильной затяжке болта металлическая шайба под гайкой должна быть полностью выпрямленной, а под головкой болта — сохранять некоторую выпуклость. При этом избыточная часть асбобитумной (ГША) массы должна быть выдавлена. Перегиб металлической шайбы в сторону болтового отверстия при сэвиленовых (ГШС) шайбах не допускается.
2.16. В случае срыва резьбы болта при затяжке болтовой комплект подлежит замене.
2.17. При появлении течи из болтового отверстия в процессе ведения дальнейших работ по герметизации ее следует ликвидировать дополнительной подтяжкой болтов. Если течь при полностью выпрямленной металлической шайбе под головкой болта ликвидировать не удается, болтовой комплект подлежит замене.
2.18. Извлеченные из обделки при замене болтовых комплектов болты и шайбы следует помещать в контейнерную емкость и выдавать на поверхность.
2.19. В случае обнаружения неполного совпадения болтовых отверстий в тюбингах допускается рассверловка отверстий до нормального проходного отверстия для болта.
2.20. При наличии за обделкой высокотемпературных геотермальных вод, а также в других особых случаях следует болтовые комплекты применять со свинцовыми шайбами в соответствии с «Инструкцией по устройству гидроизоляции сборных железобетонных и чугунных обделок тоннелей метрополитенов закрытого способа работ», утвержденной Главтоннельметростроем.
2.21. Установка постоянных болтовых соединений при монтаже обделки должна осуществляться с принятием необходимых мер по предотвращению загрязнения болтовых отверстий, зенковок и деталей болтовых комплектов.
У тюбингов, доставляемых к месту работ, должны быть тщательно очищены от смазки поверхности болтовых отверстий, зенковок и цековок.
В холодное время года тюбинги должны доставляться к забою не менее чем за 4 ч до начала монтажа очередного кольца для приобретения ими постоянной температуры тоннеля.
2.22. Установленные при монтаже обделки под прикрытием оболочки щита болтовые комплекты должны быть подтянуты при передвижке щита.
Правила установки шайб из сэвилена в болтовые соединения чугунных тюбингов обделки тоннелей метрополитена даны в обязательном приложении 5.
Герметизация тампонажных отверстий
2.23. Тампонажные отверстия в чугунных тюбингах должны быть загерметизированы: чугунными пробками с помещенными под их заплечиками уплотняющими асбобитумными прокладками (рис. 3);полимерными (полиэтиленовыми) пробками, состоящими из двух деталей — стакана и клина (рис. 4). Пробки должны отвечать требованиям, приведенным в обязательном приложении 2.
Рис. 3. Пробка с асбобитумной герметизирующей прокладкой в тюбинговом отверстии для нагнетания перед затяжкой:
1 — чугунная пробка; 2 — асбобитумная гидроизоляционная прокладка; 3 — армирующее кольцо из битуминированных асбестовых нитей; 4 — отверстие для нагнетания; 5 — чугунный тюбинг
2.24. Тампонажные пробки к рабочему месту должны доставляться в комплекте в заводской упаковке. Запрещается высыпать пробки из заводской тары. Комплекты пробок на месте работ должны быть выдержаны в течение нескольких часов до их установки для приобретения ими температуры тоннеля.
2.25. Перед установкой пробки тампонажное отверстие должно быть очищено от цементного раствора, резьба прогнана метчиком соответствующего размера, а поверхность тюбинга у отверстия очищена и окрашена битумным лаком в соответствии с требованиями, изложенными в приложении 4. Нанесенные пленки лаков необходимо высушить в течение не менее 2-х часов.
Рис. 4. Пробка тампонажная полиэтиленовая с полиэтиленовым клином в тюбинговом отверстии для нагнетания перед забивкой клина:
1 — стакан; 2 — клип; 3 — чугунный тюбинг
2.26. Комплекты пробок следует брать для установки непосредственно из заводской тары и ввинчивать вручную на 2-3 шага резьбы.
Чугунные пробки следует заворачивать торцевым ключом до полного обжатия прокладки заплечиками пробки. Зазор между заплечиками пробки и поверхностью тюбинга не должен превышать 2 мм. Полиэтиленовые пробки следует заворачивать ключом конструкции СКТБ Главтоннельметростроя с последующей забивкой клина отбойным молотком со специальной насадкой.
Герметизация стыков тюбингов
2.27. Стыки тюбингов обделок должны герметизироваться зачеканкой канавок быстросхватывающимися материалами на алюминатных вяжущих: БУС, БРЦ.
Стыки тюбингов в обделках станций, тяговопонизительных подстанций, пересадочных узлов, эскалаторных тоннелей, а также вентиляционных стволов и перегонных тоннелей в условиях знакопеременных температур или возможного перепада температур внутренней поверхности обделки на 25°C и более следует герметизировать зачеканкой канавок свинцовой проволокой или освинцованным шнуром с последующим заполнением остающейся части канавки составами алюминатных вяжущих.
2.28. Перед началом работ по герметизации стыков тюбингов все болтовые соединения должны быть подтянуты до полного выпрямления металлической шайбы со стороны головки болта.
При необходимости должно быть проведено повторное контрольное и уплотнительное нагнетание за обделку.
2.29. Работы по герметизации стыков следует начинать в сводовой части тоннеля с переходом на стены и в лоток.
2.30. Зачеканку свинцовой проволоки и алюминатных вяжущих в канавки следует производить рубильно-чеканочными молотками типов Р-1, Р-2, Р-3.
К рубильно-чеканочным молоткам должны быть приданы чеканы в наборе толщиной 2, 4, 6, 8, 10, 12, 15, 18, 21, 24 и 27 мм, а состав быстросхватывающихся алюминатных вяжущих и их физико-механические свойства должны отвечать требованиям, приведенным в обязательном приложении 7.
2.31. Заполнение алюминатным вяжущим канавок в стыках тюбингов следует производить с помощью специальных цементоукладчиков ЦУЛ-1Т послойно. Каждый уложенный слой должен сразу уплотняться при помощи чеканочного молотка. Канавку следует заполнять и уплотнять повторно до тех пор, пока она не будет заполнена доверху. Местные углубления на поверхности зачеканки не должны превышать 2 мм.
Каждый уложенный слой после уплотнения периодически (через 2-3 ч), а зачеканенные канавки в течение первых суток должны быть орошены водой не менее трех раз.
2.32. Чеканочные канавки в стыках чугунной обделки должны быть очищены до металлического блеска механически или предназначенным для этого пескоструйным аппаратом и продуты сжатым воздухом. Для пескоструйной очистки канавок следует применять сухой и чистый кварцевый песок с крупностью зерен от 1 до 3 мм.
Не допускается повторно использовать песок, применявшийся для очистки канавок.
2.33. Свинцовая проволока или ее отрезки перед укладкой в канавки должны быть: смотаны с барабана или катушки; нарезаны на куски длиной, равной длине канавки плюс удвоенная ширина канавки, а для кольцевых канавок — не менее 2,5 м; очищены от окисной пленки; сплющены до толщины, примерно равной ширине канавки.
Во избежание появления налетов ржавчины на поверхности стенок канавок, разрыв во времени между их очисткой и укладкой свинцовой проволоки должен быть не более 8 ч.
2.34. При укладке свинцовой проволоки в кольцевые канавки свода необходимо отогнуть под углом 90° конец отрезка длиной 150-200 мм для обеспечения нахлестки в месте предполагаемого стыка. Стыковать отрезки свинцовой проволоки в кольцевых канавках следует с перекрытием концов не менее чем на 30 мм с последующей тщательной расчеканкой места нахлестки.
В местах пересечения продольных и кольцевых канавок свинцовую проволоку следует стыковать также внахлестку, но с перекрытием на ширину канавки концов отрезка. Концы проволоки из продольных канавок должны упираться торцами в стенки кольцевых канавок. Эти концы необходимо тщательно зачистить для обеспечения герметичного стыкования при чеканке.
Вдавливать до дна канавки свинцовую проволоку допускается ручным чеканом или с помощью чеканочного наконечника молотка при легких его ударах.
2.35. Свинцовую проволоку следует зачеканивать пневматическим чеканочным молотком со вставленным в него чеканочным наконечником, толщина рабочей части которого на 1-2 мм меньше ширины канавки.
В процессе чеканки свинца необходимо непрерывно передвигать молоток вдоль канавки без сильного нажима на его рукоятку для того, чтобы избежать перерезания проволоки.
Продолжительной сосредоточенной чеканки свинца на одном и том же месте следует избегать. При этом наконечник должен быть направлен перпендикулярно дну канавки.
Образующийся при чеканке свинца на стенках канавок заусенцы следует убрать чеканочным наконечником, причеканив его к основной массе свинца. При снятии свинцовых заусенцев чеканочный наконечник должен быть направлен под углом 20-30° к стенкам канавки.
2.36. Зачеканка алюминатным вяжущим считается законченной, когда при ударах металлическим предметом по уложенному слою отсутствует глухой звук.
Зачеканка свинца считается законченной, когда при легких ударах молотка по уложенному слою он больше не вдавливается в канавку, и слышится металлический звук.
2.37. Течи, появившиеся в зачеканенных канавках стыков, в том числе и связанные с перестановкой скреплений, снятия водопонижения, следует ликвидировать повторным выполнением всего комплекса работ по герметизации после удаления дефектной чеканки.
Заделка трещин в тюбингах
2.38. Заделку трещин в тюбингах следует выполнять по согласованию с проектной организацией.
2.39. Заделка трещин в чугунных тюбингах может осуществляться при струйном водопритоке — комбинированным уплотнением, сочетающим подслой свинца толщиной 5-6 мм, прижатым дрязгой, а при капеже — слоем дрязги (толщина одного слоя примерно 10 мм).
Металломасса «дрязга», используемая для герметизации трещин, должна изготавливаться в соответствии с правилами, изложенными в обязательном приложении 8.
2.40. На участке тоннеля, где предстоит заделка трещин, должны быть удалены стяжки, выполнено контрольное нагнетание, гидроизолированы болтовые отверстия, отверстия для нагнетания и стыки тюбингов, а маркшейдерскими наблюдениями подтверждена стабильность размеров трещин.
2.41. Работы, связанные с заделкой трещин, должны включать: вырубку канавки по всей длине трещины (если ширина трещины меньше 6 мм); очистку поверхности стенок канавки; зачеканку канавки и трещины свинцовой проволокой или дрязгой.
2.42. Канавку по трещине следует вырубать в чугуне пневматическим молотком, снабженным наконечником с острым закаленным зубилом. Ширина канавки 8-10 мм, глубина 15- 17 мм.
2.43. Применяемая для заделки трещин свинцовая проволока должна быть очищена от окислов и сплющена до толщины, соответствующей канавке или ширине раскрытия трещины.
2.44. Очищенный отрезок свинцовой проволоки следует заводить в канавку с помощью ручной чеканки легкими ударами по ней ручным молотком, затем зачеканивать пневматическим молотком.
Свинцовую проволоку следует чеканить, не допуская образования заусенцев на стенках канавки. При чеканке свинцовой проволоки нельзя стыковать в канавке несколько ее отрезков.
2.45. Гидроизоляцию трещин следует считать достаточной при отсутствии течи и наличии у уложенного слоя свинца и дрязги ровной поверхности и металлического звука под воздействием легких ударов молотка.
Источник
§ 73. СБОРНЫЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ТОННЕЛЬНЫЕ ОБДЕЛКИ (ч. 1)
Обделка из чугунных тюбингов. В тоннелестроении наиболее широко применяется серый чугун марки СЧ21-40, обладающий достаточно высокой устойчивостью против коррозии. Прочность такого чугуна характеризуется величинами сопротивления на растяжение и сжатие:
Так как сопротивление чугуна растяжению сравнительно невелико, размеры элементов обделки подбирают с неполным использованием прочности чугуна на сжатие.
При необходимости может быть применен так называемый модифицированный чугун марок МСЧ (28—38)—(90—120). Механические свойства модифицированного чугуна повышаются благодаря применению графитизирующих присадок в жидкий чугун, создающих мелкозернистую структуру. В качестве присадок используют ферросилиций в количестве 0,1—0,6%.
Конструкция чугунной обделки. Чугунная обделка тоннелей представляет собой цилиндрическую трубу, состоящую из последовательно собираемых колец одинакового типа и размера. Каждое кольцо состоит из сегментов коробчатого сечения — тюбингов, сболчиваемых между собой и со смежными кольцами. Разбивку кольца обделки на составные элементы (тюбинги) в основном подчиняют удобству сборки и перемещения. Поэтому в составе кольца (рис. 232) предусматривают один верхний тюбинг клиновидной формы (ключевой К), два тюбинга, смежных с верхним, промежуточной формы (смежные С) и остальные стандартной формы (нормальные Н) с бортами, направленными радиально.
Основные размеры тюбингов устанавливают исходя из конструктивно-производственных соображений. Механизированная формовка опок для отливки возможна при наибольшей длине тюбинга 200 см. Этот размер ограничивает до 160—190 см с тем, чтобы вес одного элемента не превышал 1,0—1,5 т, что позволяет производить монтаж обделки обычными средствами (см. главу 22).
Ширину тюбингов определяют главным образом в зависимости от устойчивости пересекаемых пород и размеров поперечного сечения тоннеля. Так, например, для тоннелей метрополитенов нижний предел ширины кольца тюбингов составляет 50 см, верхний — 100 см. Чем устойчивее порода и меньше диаметр выработки, тем больше может быть ширина кольца тюбингов. Это объясняется условиями безопасности проходческих работ в забое щита.
Общее направление современного проектирования — увеличение длины тюбинга, ширины кольца обделки и изменение формы лоткового элемента, что приводит к уменьшению протяжения стыков, количества болтов и операций по сборке и очистке лотка, приходящихся на 1 пог. м тоннеля. В соответствии с этим видоизменяются конструктивные формы обделки, режимы работ и механовооруженность проходческих щитов.
Для уменьшения трудоемкости и стоимости работ по очистке лотка от породы создана обделка кругового очертания с плоским лотком. Кольцо внешним диаметром 5,1 м с плоским лотком из тюбингов (рис. 233) состоит из лоткового блока ЛП2 с плоской поверхностью, четырех тюбингов Н-3-Л, трех тюбингов Н-2-Л, двух тюбингов С-2-Л и одной замковой клиновидной прокладки.
Лотковый блок выполнен из железобетона. Его плоская поверхность покрыта двумя чугунными ребристыми плитами, служащими гидроизоляцией блока. Эти плиты, связанные анкерами с арматурным каркасом блока, во всех сопряжениях образуют чеканочные канавки для гидроизоляции швов. Такой железобетонный блок по водонепроницаемости равноценен чугунному тюбингу.
В центре лоткового блока имеется отверстие переменного сечения для крепления захвата тюбингоукладчика, а также для нагнетания за обделку. Крепление лоткового блока к радиальным торцам примыкающих тюбингов — болтовое.
Обделка такого типа предусмотрена для участков тоннелей метрополитена, проходимых без щита, так как при замыкании кольца по условиям монтажа необходимо несколько приподнимать торец одного смежного тюбинга.
Для условий щитовой проходки создана чугунная обделка диаметром 5,2 м с плоским лотком. Конструкция этой обделки позволяет замыкать кольцо изнутри (рис. 234).
В составе кольца, помимо плоского лоткового блока, конструкция которого такая же, как в ранее описанной обделке, предусмотрены три тюбинга ключевых, четыре тюбинга нормальных, четыре тюбинга смежных. В обделках обоих типов кольца комплектуются из обычных стандартных тюбингов; плоский лотковый блок необходимо выполнять с высокой степенью точности. При увеличении ширины тюбинга целесообразно дополнительно вводить промежуточное кольцевое ребро. Трехреберный тюбинг шириной 100 см обладает при меньшем весе повышенной прочностью и жесткостью.
Тюбинг (рис. 235) представляет собой литое изделие, имеющее плиту-оболочку с цилиндрической поверхностью, обращенной к породе, четыре борта, окаймляющих оболочку и направленных внутрь тоннеля. Эти борта служат для соединения отдельных тюбингов в кольца и целых колец между собой. Кроме того, борта придают оболочке и обделке в целом необходимую жесткость. Борта, параллельные продольной оси тоннеля, называются продольными, или радиальными, а перпендикулярные к оси тоннеля носят название поперечных, или круговых.
Продольные борта служат для соединения отдельных тюбингов в кольцо, а поперечные — для соединения колец между собой.
Все борта имеют одинаковую форму и размеры поперечного сечения; для обеспечения плотного взаимного примыкания и повышения водонепроницаемости их наружные поверхности подвергают механической обработке и снабжают фальцами. При сборке двух, соприкасающихся тюбингов эти фальцы образуют желобок, предназначенный для зачеканки стыков.
Основной параметр тюбинга, определяющий размер выработки — высоту борта hб , назначают в зависимости от внутреннего диаметра обделки Dвн .
В устойчивых водоносных породах предварительно можно принять hб = (0,02—0,03) Dвн ; для неустойчивых пород 0,04 Dвн .
Толщина бортов определяется величиной гибкости консольной части борта, т.е. отношением
где f — длина консольной части борта; а — толщина борта в месте его заделки.
Оболочке тюбинга, рассчитываемой с учетом ее кривизны на растяжение и сжатие при разных сочетаниях внешних нагрузок, обычно придают переменное сечение. Минимальная толщина оболочки по условиям долговечности и процесса чугунного литья 18—20 мм.
Переход от оболочки расчетной толщины tк бортам выполняют в виде вутов с уклоном 1/6—1/9. Получаемая в этом месте толщина а определяет и наибольшую толщину борта.
В оболочке каждого тюбинга имеется нарезное отверстие диаметром до 60 мм для нагнетания раствора, закрываемое металлической пробкой.
С целью повышения жесткости колец обделки, особенно в монтажный период, когда обделка деформируется под действием собственного веса, применяют перевязку продольных стыков: смещают каждое кольцо на два болтовых отверстия с таким расчетом, чтобы тюбинги двух соседних колец выполняли роль накладок (рис. 236).
Все тюбинги и кольца соединяют стальными болтами диаметром 20— 45 мм.
Болтовые отверстия в поперечных бортах располагают в один ряд по средней линии с одинаковым шагом, что обеспечивает взаимозаменяемость тюбингов, длина которых кратна шагу отверстий, и возможность сболчивания соседних колец при любом их взаимном расположении, т.е. позволяет осуществить в необходимых случаях перевязку продольных швов.
Болты, устанавливаемые в поперечных бортах, выполняют роль монтажных соединений, вступающих в работу лишь при значительном прогибе всего тоннеля как балки на упругом основании.
Болты в продольных бортах, являющиеся рабочими, располагают в два ряда в шахматном порядке, чтобы не допустить раскрытия швов внутрь и наружу кольца под действием изгибающих моментов переменного знака. Чтобы уменьшить величину последних, болты располагают в один ряд. Для облегчения сборки диаметры болтовых отверстий принимают на 3—4 мм больше диаметра болтов.
Волков В.П., Наумов С.Н., Пирожкова А.Н., Храпов В.Г. Тоннели и метрополитены
Источник