Решения с использованием сталефибробетона в тоннелестроении

Изображение
Решения в тоннелестроении

Сталефибробетон — материал, который уже давно используется в строительстве. Он представляет собой бетонную смесь, армированную фибрами. Благодаря этому он обладает высокой прочностью и устойчивостью к различным видам нагрузок.

Одной из главных причин использования сталефибробетона в тоннелестроении является его высокая прочность. Этот материал способен выдерживать большие нагрузки, что особенно важно при строительстве тоннелей. Кроме того, сталефибробетон обладает хорошей устойчивостью к коррозии, что также является важным преимуществом для данного вида работ.

Ещё одним преимуществом сталефибробетона является его способность поглощать энергию удара. Это свойство материала делает его идеальным для использования в качестве защиты от взрывов и других аварийных ситуаций.

Использование сталефибробетона позволяет сократить сроки строительства тоннелей. Материал быстро твердеет и набирает необходимую прочность, что значительно ускоряет процесс работы.

Зарубежные крупные транспортные объекты

Изображение
Brenner Base Tunnel, Италия-Австрия

Brenner Base Tunnel, Италия-Австрия (Ø6,0 метров, СФБ+С)

Изображение
Crossrail, Англия

Crossrail, Англия (Ø6,8 метров, СФБ)

Изображение
The Wehrhahn Line, Германия

The Wehrhahn Line, Германия (Ø8,9 метров, СФБ)

Оптимизация армирования сборных обделок

Обделка линии метро «Line 9» в Барселоне (комбинированное армирование)

Первоначальный вариант:

97 кг/м³ - стержневой арматуры

Окончательный вариант:

31 кг/м³ - стержневой арматуры
35 кг/м³ - стальной фибры

Схема без оптимизации армирования
Без оптимизации армирования
Готовая продукция
Схема для оптимизации армирования
Оптимизация армирования
Вид тоннеля

Фибробетоны в тоннелестроении России

Области применения фибробетонов

  • Тоннели, монолитные и сборные обделки тоннелей, гидротехнические сооружения;
  • Водопропускные лотки, трубы, коллекторы, опускные колодцы, фундаменты;
  • Набрызгбетонные крепи и обделки горных выработок и тоннелей, торкрет и набрызгбетон для ремонта конструкций;
  • Шпалы, полушпалы рельсовых путей железных дорог и метрополитенов;
  • Мостовое полотно, плиты сталежелезобетонных мостов, мостовые балки, пролетные строения, плиты перекрытия.

А также: Дорожные, аэродромные покрытия, Несъемная опалубка, Покрытия парковочных площадок, Подпорные стены, Промышленные полы, Резервуары для жидкостей, Стеновые панели, Банковские хранилища, Тонкостенные декоративные изделия.

Классификация конструкционных фибробетонов

По типу бетона-матрицы:

  • бетон нормальной прочности [до В60];
  • высокопрочный бетон [В60-В100(150)];
  • сверхвысокопрочный бетон [выше В150].

По типу применяемой фибры:

  • стальная (проволочная с отгибами R>1200 МПа);
  • синтетическая/полимерная (прямая R>800 МПа);
  • комбинация (гибрид – макро + микро).

По типу армирования в конструкции:

  • фибра одного типа;
  • комбинация фибры одного типа и *стержневого армирования без преднапряжения;
  • фибра двух типов (гибрид) и стержневого армирования без преднапряжения;
  • фибра двух типов (гибрид) и преднапряженная арматура.
    *[стальные стержни, неметаллическая арматура либо комбинация этих типов]

По характеру работы с трещинами:

  • с разупрочнением (обычный ФБ);
  • с упрочнением (большое содержание фибры, ВПБ или СВПБ).

Нормативная база РФ

Общие по материалу и конструкциям:

СП 297.1325800.2017 Конструкции фибробетонные с неметаллической фиброй. Правила проектирования.
СП 360.1325800.2017 Конструкции сталефибробетонные. Правила проектирования.

Отраслевые:

СТО НОСТРОЙ 2.27.125-2013 Конструкции транспортных тоннелей из фибробетона. Правила проектирования и производства работ.
СП 120.13330.2012 Метрополитены.
СП 122.13330.2012 Тоннели железнодорожные и автодорожные.

Опыт АО «Казметрострой»

Блоки обделки тоннельной (БОТ-1,0; БОТ-1,4)

Чертеж туннеля Чертеж каркаса
 
БлокДиаметр
81012 
A28,121,574,3123,9
B28,121,574,6124,2
C28,221,574,6124,3
D28,321,574,5124,3
E28,221,574,6124,3
F28,121,574,6124,2
G28,121,574,3123,9
K12,014,825,652,4
 209,1165,3547,1 
Чертеж проекта

Технологический процесс

Процесс создания блоков тоннельной обделки

Приготовление СФБ смеси
1. Приготовление СФБ смеси. Ручной ввод фибры (Стальная фибра Hendix Prime XP 75/62).
Подготовка к формованию блока
2. Подготовка к формованию блока без стержневого армирования.
Формование блока без армирования
3. Формование блока без стержневого армирования (дозировка стальной фибры – 60 кг/м³).

Формование блока
4. Формование блока без стержневого армирования.
8 стержней рабочей арматуры
5. Периметральный арматурный каркас (8 стержней рабочей арматуры).
Облегчённые каркасы
6. Облегчённые каркасы.

Загрузка смеси
7. Загрузка смеси.
Контроль загрузки смеси
8. Контроль загрузки смеси.
Распалубка блоков
9. Распалубка блоков.

Готовая продукция
10. Распалубка блоков (готовая продукция).
Вид перед формованием
11. Вид перед формованием.
Формование блоков ПО-КМС
12. Формование блоков ПО-КМС (Подрельсовые Опоры КазМетроСтроя).

Форма для блоков ПО-КМС
13. Форма для блоков ПО-КМС (Подрельсовые Опоры КазМетроСтроя).
Распалубка ПО-КМС
14. Распалубка ПО-КМС.
Вид аспалубки ПО-КМС
15. Вид распалубки ПО-КМС (Подрельсовые Опоры КазМетроСтроя).

Экономический эффект

Стоимость блоков и показатели экономической эффективности (в ценах на I кв. 2024 г.)

 
ТипСебестоимостьЭкономическая эффективность
руб.%%на 1 блок, руб.на 1 м3, руб.на 1 км тоннеля, тыс. руб.
ЖБ43552.51000---
ЖБ+СФБ38553,489114999.111902.539636.3
СФБ35897.082187655,518227.260698.4
1. ЖБ
ЖБ
2. ЖБ+СФБ
ЖБ+СФБ
3. СФБ
СФБ

Основные выводы

  1. Препятствий к проектированию и строительству ФБК тоннелей и подземных сооружений сейчас НЕТ.
  2. Производство качественной стальной фибры налажено в РФ уже много лет с возможностью поставки достаточного количества. Экспорт был достаточно успешен и конкурентоспособен.
  3. Экономический эффект от применения ФБ в основном связан с сокращением трудозатрат на изготовление арматурных изделий и достигает:
    а) 5-20% для сборных ФБ обделок щитового способа;
    б) 10-30% для монолитных ФБ обделок горного способа, а также ФНБ крепей и первичных обделок.