1.3.2 Конструкция портала

Портал сооружается для сопряжения конструкции тоннеля с подходной выемкой. Обеспечивает устойчивость боковых откосов, а также отвод от тоннеля воды, стекающей с лобового откоса. В данном проекте выбран прямой портал с выносной искусственной засыпкой. Место расположения портала назначается исходя из минимальных нарушений естественного равновесия горных склонов. Для слабых грунтов глубина предпортальной выемки достигает 12-15 м, для скальных 15-20 м.

Портал целесообразно располагать в таком месте, где стоимость сооружения выемки (одного погонного метра) равна стоимости 1 метра тоннеля.

Для устройства портала предусмотрена срезка и укрепление лобового откоса. Торцевая стена связывается с первым кольцом обделки с помощью отрезков прокатных профилей и опирается на боковые откосы выемки.

Откосы подходной выемки в случае недостаточной их устойчивости поддерживаются, помимо торцевой подпорной стены, боковыми подпорными стенами, непосредственно примыкающей к стене портала.

В верхней части лобовой стенки устраивают парапет с козырьком, возвышающийся не менее чем на 2 м над верхом головного звена обделки. Между задней гранью парапета и горным склоном оставлено пространство шириной не менее 1,5м, заполняемое амортизирующей засыпкой из песка и крупнообломочных материалов (высотой не менее 1,5м) для смягчения ударов падающих камней. По верху засыпки устраивается водоотводной лоток с уклоном 2 ‰ в обе стороны от оси тоннеля, по которому вода сбрасывается в кюветы подходной выемки.

Материалом для портала служит монолитный бетон, бутобетон и железобетон (класс бетона по прочности на сжатие В25-В30).

Перед порталом должна быть предусмотрена предпортальная площадка размером 4*2,5м.

1.3.3 Конструкции камер и ниш

Тоннели должны иметь камеры и ниши.

Камеры следует устраивать с каждой стороны тоннеля не более чем через 300 м, располагая их в шахматном порядке. При длине тоннеля от 200 до 400 м необходима одна камера в середине тоннеля, а при длине от 400 до 600 м — две камеры с двух сторон на равных расстояниях между ними и порталами.

Ниши следует располагать между камерами через 60 м с каждой стороны тоннеля.

По нормам СНиП установлены следующие нормы размеров камер и ниш для железнодорожных тоннелей (таблица 3).

Таблица 3 – Размеры камер и ниш.

Размеры, мм	Ширина	высота	глубина
камеры	4000	2000	2500
ниши	2000	2000	1000

Рисунок 1.3- Схема конструкций ниш и камер

1.4 Статический расчет тоннельной обделки

1.4.1 Расчётная схема

Статический расчёт тоннельной обделки проводился на ЭВМ методом конечных элементов по программе TUN2 (МИИТ).

Тоннельная обделка была рассчитана на ЭВМ, на программе TUN2 (МИИТ) с учетом упругого отпора грунта. Программа при расчете использует метод конечных элементов. Так как обделка симметрична, то при расчете рассчитываем только одну половину. Обделка разбивается на элементы, каждый из которых заменяется стержнем. Элементы между собой соединяются узлами, в которых в качестве грунта используются упругие элементы.

При выборе расчетной схемы необходимо стремиться к тому, чтобы она максимально точно отражала условия работы конструкции, инженерно-геологические особенности и особенности материала обделки. Для расчета из сложной пространственной конструкции обделки выделяют плоскую систему размером 1 м вдоль продольной оси тоннеля.

В расчетной схеме по методу конечных элементов обделка представлена в виде стержневой системы. Криволинейное очертание обделки заменяют вписанным многоугольником, сплошная нагрузка сосредоточенными силами, а упругий отпор грунта упругими опорами расположенными во всех вершинах многоугольника, кроме зоны отлипания.

Так как обделка симметрична, к расчету принимается половина обделки, а действие отброшенной части заменяется постановкой ползунов.

Схема к расчету обделки представлена на рисунке 1.4.