Материал: Пояснительная-горн.сп

Министерство Путей Сообщения

Российской Федерации

Петербургский Государственный Университет

Путей Сообщения.

Кафедра: «Тоннели и метрополитены».

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

СООРУЖЕНИЕ ТОННЕЛЯ

ГОРНЫМ СПОСОБОМ.

Выполнил студент Абрамов О. В.

Группа МТ-901

Руководитель: Мельник Я.В.

Санкт-Петербург

2002

Содержание. Стр.

Введение.

Тоннели в течение всего срока службы (по ГОСТ 27.002) должны удовлетворять требованиям бесперебойности и безопасности движения транспортных средств, экономичности и наименьшей трудоемкости содержания строительных конструкций и постоянных устройств, обеспечения здоровья и безопасных условий труда обслуживающего персонала, а также требованиям охраны окружающей среды.

Железнодорожные тоннели следует отнести к I повышенному уровню ответственности сооружений, отказы которых могут привести к тяжелым экономическим, социальным и экологическим последствиям.

Сооружение тоннелей осуществляется по утвержденным проектам организации строительства и производства работ, разработанным в соответствии с требованиями СНиП 3.01.01. Проекты предусматривают механизацию основных наиболее трудоемких строительно-монтажных работ и содержат планы ликвидации возможных аварий.

Часть I. Элементы тоннеля.

1.1. Исходные данные к проекту.

В данной курсовой работе разрабатывается проект однопутного железнодорожного тоннеля, сооружаемого горным способом. В состав проекта входит разработка тоннельных конструкций и способов производства работ. Поведенные в работе расчеты выполнены в соответствии с указаниями СНиП 32-04-97 «Тоннели железнодорожные и автодорожные».

Основные физико-механические свойства грунтов, составляющих горный массив, приведены в таблице.

Тоннель железнодорожный однопутный;

Радиус кривой –1050 м;

Руководящий уклон – 12‰ .

1.2. Трассирование линии. Обоснование продольного профиля.

Применение тоннелей на высокогорных участках железнодорожных и автодорожных линий расширяет возможности их трассирования и улучшает условия эксплуатации. План и профиль пути в тоннеле проектируют по нормам, установленным для открытых участков трассы с учетом особенностей, связанных с расположением линий в подземной выработке.

Рекомендуется располагать тоннели на прямых участках пути, так как тоннели, расположенные на кривых, имеют существенные недостатки. К ним относятся: необходимые уширения габаритов приближения строений на кривых, вызывающих увеличение размеров выработки и объема работ по сооружению тоннельной обделки; усложнение подземной разбивки оси тоннеля, увеличение износа рельсов (особенно на кривых малых радиусов), находящихся во влажном воздухе тоннеля в неблагоприятных условиях; ухудшение условий вентиляции. Однако в ряде случаев расположение тоннелей на кривых является неизбежным.

Для сокращения длины тоннеля, уклоны на подходах к нему принимаются максимально допустимые. Внутри горного массива уклоны применяются минимальными с целью улучшения условий эксплуатации. По условию отвода воды из тоннеля i_min=3 ‰.

Максимальный уклон в железнодорожном тоннеле назначается смягченным по сравнению с максимальным уклоном открытой трассы. Это связано с уменьшением сцепления подвижного состава с рельсом из-за повышенной влажности в тоннеле и большого сопротивления воздуха подвижному составу.

Коэффициент смягчения уклона m зависит от длины тоннеля. При длине тоннеля от 1 до 3 километров коэффициент смягчения m=0,85.

Уклон в тоннеле определяется как:

i_т = m · i_р – i_экв

где i_р - руководящий уклон;

i_экв - уклон, эквивалентный сопротивлению движения на кривой; в курсовом

проекте i_экв=1‰.

В нашем случае:

• Уклон на подходах к тоннелю

i_т = т· i_р – i_эк = 0,85·12-1=9,2 ‰. Принимаем смягчённый уклон на подходе к тоннелю i_т=9 ‰;

• Уклоны в тоннеле принимаем равными 3 ‰ (смягчение на кривой не требуется).

1.3.Определение длины тоннеля.

Окончательная длина тоннеля определяется из места нахождения порталов. Она определяется исходя из равенства стоимости 1п.м. выемки 1 п.м. тоннеля.

Опыт проектирования и эксплуатации тоннеля показывает, что максимальная глубина выемки, которая принимается в грунтах с коэффициентом крепости f=0,5-3 составляет H_max=10-15 метров, а в грунтах с коэффициентом крепости f>3 составляет H_max=15-25 метров.

С учётом всех этих требований западный портал тоннеля устраиваем на пикете ПК24+00,00, а восточный портал – на пикете ПК34+80,00. Полная длина тоннеля составляет L_т=1080,00метров.

1.4. Расчет искусственной вентиляция тоннеля.

Целью проектирования вентиляции тоннелей является разработка мероприятий, обеспечивающих подачу в тоннель чистого воздуха в таком количестве, при котором вредные газовые примеси разбавляются до безопасных предельно допустимых концентраций(ПДК).

Система вентиляции тоннеля зависит от длины тоннеля, площади поперечного сечения, величины уклонов и радиусов кривых, вида транспорта и других условий. В процессе эксплуатации тоннеля, в воздух транспортной зоны попадают различные вредные вещества. Это выхлопные газы, газы, выделяемые окружающими породами. Кроме того, качество воздуха ухудшается также за счет повышения температуры, влажности и других факторов.

Расчет воздухообмена по содержанию вредных веществ в воздухе транспортной зоны тоннеля производится по окиси углерода (СО). К моменту выхода локомотива из тоннеля, концентрация вредных газов составит:

(г/м³);

где С_к - предельно допустимая концентрация;

V - объем транспортной зоны тоннеля; М - количество вредного газа, выделяемого в тоннеле.

Объем транспортной зоны тоннеля определяется по формуле:

;

Количество вредного газа, выделяемого в тоннеле, определяется по формуле:

(г);

где - время нахождения транспортного средства в тоннеле (с);

l_i – длина участка тоннеля, м;

V_i – скорость локомотива на данном участке, м;

скорость при движении на спуск V_i=25 м/с;

скорость при движении на подъём V_i=5,6 м/с;

k_i - количество сжигаемого топлива; k=0,2 кг/c при движении на подъём,

k=0,01 кг/c при движении на спуск.

q_co - количество окиси углерода, выделяемое при сгорании 1 кг топлива;

в курсовом проекте q_co=0,26-0,77 г.

При запроектированном продольном профиле имеем 2 участка движения:

1) движение на подъём, l₁=330 м, k₁=0,2 кг/c=200 г/с;

2) движение на спуск, l₂=1280 м, k₂=0,01 кг/c=10 г/с.

Время нахождения поезда в тоннеле с≈2 мин.

Согласно СНиП 32-04-97 «Тоннели железнодорожные и автодорожные» при t=2 мин С_к=0,028 г/м³.

Тогда получаем:

г.

Таким образом получаем

(г/м³).

Для того, чтобы к концу расчётного времени( 15 мин=900 с) концентрация СО в тоннеле достигла ПДК, необходимо подать в тоннель свежий воздух в следующем объёме:

м³/c.

Проверка скорости движения воздуха в тоннеле:

м/c < 6 м/c.

Следовательно, допустима продольная система вентиляции, при которой воздуховодом слу­жит тоннель, вдоль которого перемеща­ется воздух.

Эффективность продольной вентиля­ции в значительной степени зависит от направления и силы естественной тяги, а также от поршневого эффекта подвиж­ного состава. Для приспособления к этим факторам обычно применяют вен­тиляционные установки реверсивного типа, позволяющие изменять направле­ние подачи воздуха в соответствии с кон­кретной обстановкой в тоннеле.

Для усиления эффективности искус­ственной вентиляции наиболее целесообразна подача воздуха в тоннель в на­правлении движения подвижного соста­ва с использованием его поршневого эффекта. Однако в однопутных желез­нодорожных тоннелях с тепловозной тя­гой рекомендуется подавать воздух на­встречу поезду, в особенности при его движении на крутой подъем.

Рис.1. Схема продольной вентиляции тоннеля с шахтами.

В курсовом проекте принимаем продольную вентиляцию тоннеля с шахтами, схема которой представлена на рис.1. Для вентиляции используем стволы строительных шахт, заложенных с целью открытия дополнительных забоев и ускорения темпов строительства. Стволы оборудуем реверсивными вентиляционными установками, подающими воздух в направлении, совпадающем с направлением естественной тяги, что способствует уменьшению эксплутационных расходов на вентиляцию.