5.5.3.11 Исключен
5.6 Расчет конструкций подземных сооружений
5.6.1 Расчетные схемы конструкций должны в максимальной степени соответствовать условиям работы сооружений и особенностям взаимодействия элементов проектируемой конструкции между собой и грунтом.
5.6.2 Расчеты подземных конструкций следует вести в соответствии с основными положениями ГОСТ 27751 с учетом возможных для отдельных элементов или всего сооружения в целом неблагоприятных сочетаний нагрузок и воздействий, которые могут действовать одновременно при строительстве или при эксплуатации. При этом следует рассматривать:
основные сочетания нагрузок, состоящие из постоянных и временных (длительных и кратковременных) нагрузок и воздействий;
особые сочетания нагрузок, состоящие из постоянных нагрузок, наиболее вероятных временных и одной из особых нагрузок или воздействий.
Одновременно действующие временные нагрузки должны учитываться в соответствии с указаниями СП 20.13330.
При расчетах несущих конструкций и оснований тоннельных сооружений коэффициент надежности по ответственности следует принимать согласно ГОСТ 27751-2014 (подраздел 10.1).
5.6.3 Конструкции следует рассчитывать по предельным состояниям первой и второй групп.
Расчеты конструкций по предельным состояниям первой и второй групп допускается не проводить, если практика применения аналогичных конструкций или опытная проверка запроектированных конструкций подтверждают, что прочность и их жесткость достаточна и конструкции обеспечивают нормальную эксплуатацию сооружений.
Конструкции кругового очертания, возводимые закрытым способом, на деформативность не проверяются.
5.6.4 Расчеты по предельным состояниям первой группы следует проводить на основные и особые сочетания нагрузок с применением коэффициентов надежности и коэффициентов сочетаний нагрузок в соответствии с указаниями СП 20.13330, коэффициентов условий работы конструкций и расчетных значений прочностных характеристик их материалов, а при необходимости - и динамических коэффициентов.
Расчеты тоннельных обделок закрытого способа работ на выносливость не проводят, а обделок открытого способа - только при засыпке над перекрытием менее 1,0 м и наличии больших пролетов - 20 м и более.
5.6.5 Расчеты конструкций по предельным состояниям первой группы следует проводить с учетом особенностей их работы:
для монолитных бетонных и железобетонных обделок в необводненных грунтах или при наличии гидроизоляции - с учетом возможности неупругих деформаций бетона и арматуры и наличия допускаемых нормами трещин (СП 63.13330);
для чугунных и сборных железобетонных обделок со связями растяжения - с учетом расположения и величины начальных зазоров в стыках и податливости стыков;
для сборных железобетонных обделок с перевязкой швов - с учетом взаимодействия между смежными кольцами.
При расчетах бетонных и железобетонных обделок необходимо применять дополнительный коэффициент условий работы конструкций 0,9 для монолитных обделок, отражающий неточность в назначении расчетной схемы.
5.6.6 Расчеты обделок по предельным состояниям второй группы следует проводить на основные сочетания нагрузок, принимая коэффициенты надежности и условий работы конструкции равными 1,0 и используя нормативные значения нагрузок и прочностных характеристик материалов.
При расчетах обделок открытого способа работ должны учитываться следующие требования:
для железобетонных элементов перекрытий определяют величины вертикальных прогибов и раскрытия трещин, при этом величина прогиба от воздействия постоянной и временной вертикальной нагрузок в пределах пролета не должна превышать 1/200 L (L - длина расчетного пролета) при предельной величине длительного раскрытия отдельных трещин до 0,2 мм, кратковременного - до 0,3 мм;
для железобетонных элементов стен определяют величину горизонтальных прогибов и раскрытия трещин, при этом величина прогиба от воздействия постоянной и временной нагрузок для стен подземных сооружений не должна превышать 1/300 H, для стен рамп - 1/200 H (H - расчетная высота стены) при предельной величине длительного раскрытия отдельных трещин до 0,3, кратковременного - до 0,4 мм.
5.6.7 При расчете обделок закрытого способа работ предельно допустимое значение продолжительного раскрытия трещин со стороны грунта приведено в таблице 5 в зависимости от агрессивности окружающей среды. Предельное значение продолжительного раскрытия трещин внутренней поверхности обделки - 0,2 мм.
5.6.8 Статические расчеты обделок всех видов для тоннелей, сооружаемых открытым и закрытым способами, могут выполняться методами строительной механики на заданные нагрузки или методами механики сплошной среды.
Расчеты обделок тоннелей на заданные нагрузки проводятся с учетом отпора грунтового массива, кроме обделок, проектируемых для слабых грунтов (типа плывунов или илистых грунтов), которые следует рассчитывать без учета отпора.
Расчеты трещиностойких монолитных и сборных обделок со связями растяжения плавного (кругового, эллипсовидного и т.п.) очертания при глубоком заложении тоннелей (не менее тройной ширины выработки до поверхности земли) в однородных изотропных грунтах могут выполняться методами механики сплошной среды на основе решения контактной задачи о взаимодействии обделки и грунтового массива. Исходными данными при расчетах этими методами являются величины главных начальных напряжений (гравитационных или тектонических) в нетронутом массиве, деформационные характеристики материалов обделки и вмещающего ее грунта, а также технология сооружения тоннеля.
Предварительные расчеты конструкций допускается проводить исходя из предпосылки линейной работы материала конструкции и грунтового массива с использованием данных по коэффициенту упругого отпора.
5.6.9 Деформационные характеристики грунтового массива (модуль деформации, коэффициент поперечной деформации, коэффициент упругого отпора) определяют на основании данных инженерно-геологических изысканий, натурных и лабораторных исследований, а также данных, полученных при строительстве тоннелей в аналогичных инженерно-геологических условиях. При отсутствии опытных данных коэффициент отпора допускается принимать по таблице 9.
Таблица 9
Грунты в сечении выработки | Коэффициент отпора, Н/см3 (кгс/см3) | |
при удельном давлении на грунт до 0,4 МПа (4 кгс/см2) | при удельном давлении на грунт свыше 0,4 МПа (4 кгс/см2) | |
Скальные средней прочности (временное сопротивление одноосному сжатию в водонасыщенном состоянии 25-40 МПа (250-400 кгс/см2): | ||
слаботрещиноватые | 1000-1500 (100-150) | 1000-1500 (100-150) |
сильнотрещиноватые | 400-600 (40-60) | 400-600 (40-60) |
Скальные средней прочности и малопрочные (временное сопротивление одноосному сжатию в водонасыщенном состоянии 8-25 МПа (80-250 кгс/см2): | ||
слаботрещиноватые | 700-1000 (70-100) | 700-1000 (70-100) |
сильнотрещиноватые | 200-400 (20-40) | 200-400 (20-40) |
Глины твердые ненарушенные | 150-250 (15-25) | 80-150 (8-15) |
Глины полутвердые или твердые нарушенные | 100-200 (10-20) | 50-100 (5-10) |
Крупнообломочные, пески плотные | 70-100 (7-10) | 50-70 (5-7) |
В уточняющих расчетах учитывают свойства ползучести и нелинейности работы материала конструкции и соответствующие характеристики, полученные экспериментальным путем для окружающего тоннель грунта, с применением метода последовательного нагружения конструкции до предельного состояния.
5.6.10 При расчетах обделок, обжимаемых в грунт, в основном сочетании нагрузок на стадии их монтажа учитывают полное усилие обжатия и временные строительные нагрузки. Для стадии эксплуатации обделок остаточное усилие обжатия учитывают в случае, если оно превышает нормальную силу от горного давления. В противном случае расчет ведется так же, как для необжатых обделок.
5.6.11 Стыки бетонных и железобетонных блоков и тюбингов рассчитывают на прочность и трещиностойкость при наиболее неблагоприятном возможном распределении контактных усилий в стыке.
Предельную нормальную силу в цилиндрическом стыке (несущую способность стыка) Nн, МПа, определяют по формуле
, (5.12)где Rб - расчетное сопротивление бетона осевому сжатию, МПа;
b - ширина блока или тюбинга, м;
hэ - высота поперечного сечения элемента, м;
е - возможный эксцентриситет в стыке (при отсутствии данных принимается равным hэ/30), м.
5.6.12 Бетонные и железобетонные конструкции тоннелей по предельным состояниям и их проектирование следует проводить в соответствии с требованиями СП 35.13330 и [13].
Расчет конструкций чугунных тоннельных обделок по предельным состояниям следует проводить по СП 16.13330.
5.6.13 При реконструкции тоннеля с полной заменой обделки нормативную нагрузку от горного давления на тоннель необходимо увеличить в 1,3 раза, но она не должна превышать нагрузки от полного столба грунта.
5.6.14 При учете сил трения и сцепления между тоннельной обделкой и грунтом величины передаваемых на грунт касательных напряжений не должны превышать величин предельных сдвигающих напряжений для грунта. Для случаев заложения тоннеля в слабых грунтах данные силы не учитываются.
5.6.15 Расчет железобетонных конструкций подземных сооружений, подверженных воздействию агрессивных сред, выполняют с учетом требований к трещиностойкости и предельно допустимой ширине продолжительного раскрытия трещин по таблице 5.
5.6.16 Ребра элементов сборной обделки, стягиваемые болтами, необходимо рассчитывать на прочность и трещиностойкость при предельных усилиях в болтах. Эти усилия следует вычислять по нормативному сопротивлению болтовой стали с коэффициентом 1,25.
5.6.17 Конструкции плит проезжей части и других конструкций, которые непосредственно воспринимают нагрузку от транспортных средств, следует проектировать в соответствии с СП 35.13330 и [13].
5.7 Сооружение тоннелей
5.7.1 Организация строительства тоннелей
5.7.1.1 Проект организации строительства (ПОС) следует разрабатывать в соответствии с требованиями СП 48.13330.
5.7.1.2 При проектировании организации строительства транспортных тоннелей необходимо учитывать сложные инженерно-геологические условия строительства, обусловленные их изменчивостью, наличием многочисленных погребенных речных размывов и высокой степенью обводненности грунтов, агрессивностью водовоздушной среды, в том числе и техногенной, а также сложные градостроительно-планировочные условия, особенно в центральной части города, густую сеть подземных коммуникаций, интенсивное движение транспорта и массовость пешеходного движения. Это приводит к необходимости использования при строительстве одного объекта разных технологий, применения специальных методов работ, освоения новых методов строительства, внедрения высокоэффективных современных горнопроходческих механизмов отечественного и зарубежного производства.