Сооружение туннелей щитовой проходкой

Щитовой называется такая подземная проходка, при которой разработка грунта и устройство стенок туннеля осуществляются под защитой цилиндрической оболочки щита (рис. 4.10).

Способ щитовой проходки экономически целесообразен при глубине заложения коллектора более 6 м, длине проходки более 50 м и при необходимости устройства кожуха диаметром более 1400 мм.

Производство работ способом щитовой проходки возможно в любых грунтах кроме скальных. Весь процесс создания каналов для подземных сетей состоит из подготовительных работ, производства самой щитовой проходки и отделочных работ.

Подготовительные работы состоят из проходки стволов монтажной и демонтажной шахт, устройства подсобных помеще­ний, опускания щита в шахту и ввода его в забой, электрообору­дования, устройства водопровода, оборудования шахты подъёмны­ми устройствами.

Щитовая проходка состоит из следующих основных этапов:

– разработка забоя;

– передвижение щита;

– сборка блочного кольца первичной обделки;

– нагнетание цементного раствора за блочную обделку;

– футеровка тоннеля, т.е. создание защитного покрытия.

Рисунок 4.10 – Разрез по проходческому щиту:

1 – козырек; 2 – передняя режущая часть щита; 3 – средняя опорная

часть щита; 4 – домкраты; 5 – задняя (хвостовая) часть щита

Проходку с помощью щита, осуществляют в такой последова­тельности. Введённый в забой щит вдавливается в грунт в горизонтальном направлении (по оси проходки) с помощью домкратов.

При вдавливании грунт входит в режущую его часть, имеющую форму цилиндрического клина. Вдавленный внутрь щита грунт разрабатывают ручным или механизированным способом и грузят на тележки, которые откатываются по туннелю. В передней части щит имеет выступающий вперёд козырёк, который служит для предупреждения выпадения грунта внутрь щита (при слабых грунтах). После того, как вдавленный в щит грунт будет полностью разработан и удалён, щит вновь продвигается вперёд.

Продвижение щита вперёд с внедрением его режущей части в грунт осуществляется с помощью гидравлических домкратов, расположенных по периметру щита. Упором для домкратов служит блочная обделка выработки. После продвижения щита вперёд и выборки грунта в хвостовой части щита по его периметру укладывают блоки обделки под защитой хвостовой оболочки щита.

Грунт может разрабатываться вручную с помощью кирок, ломов и штыковых лопат, а также механизированным способом (рис. 4.11). Разработанный грунт грузится в вагонетки и вывозится из тоннеля.

Рисунок 4.11 – Метод механизированной щитовой проходки

с обделкой из монолитного бетона:

1 – механизированный щит; 2 – секции опалубки;

3 – механизм перемещения опалубки; 4 – цистерна;

5 – транспортёр выдачи грунта; 6 – пресс-бетон; 7 – тележки для грунта;

8 – рельсовый путь; 9 – вагонетки бункерного типа; 10 – бетонопровод;

11 – механизм передвижения платформы; 12 – транспортёр

Для устройства обделки туннелей могут применяться блоки: керамические, бетонные и железобетонные (рис. 4.12).

а б в

Рисунок 4.12 – Крепление коллектора блоками (тюбингами):

а – общий вид; б – трапецеидальный пазово-гребневый блок;

в – железобетонный тюбинг; 1 – блоки обделки; 2 – замковый блок;

3 – лотковый блок; 4 – тележки для грунта; 5 – рельсовый путь

Отделочные работы заключаются в устранении течи, уст­ройстве лотка, затирке внутренней поверхности тоннеля и устройст­ве торкрета.

Обычно работы ведут с использованием механизированных щитов. При производстве щитовой проходки длиной до 150 м допускается применение немеханизированных щитов.

Необходимость устройства промежуточных шахт устанавли­вается в ППР. Входные шахты выполняют прямоугольными и круглыми в плане (рис. 4.13), выходные и промежуточные целесообразнее круглыми (рис. 4.14). Шахты крепятся, как правило, досками толщиной 50 мм, забиваемыми между горизонтальными металлическими поясами.

Для подъёма грунта и опускания материалов во входной шахте предусматривают бадьевое отделение, а для пропуска людей – лестницы. Бадьевое отделение и лестничные марши устраивают после того, как щит введён в забой.

Разработанный в забое грунт транспортируют по тоннелю к бадьевому отделению на тележках, имеющих приспособление для подъёма их краном. Блоки для обделки тоннеля и другие материалы транспортируют этими же тележками.

Рисунок 4.13 – Рабочий котлован, оборудованный креплениями,

лестницами и рельсовыми путями, и вход в тоннель

Рисунок 4.14 – Механизированный проходческий щит Lovat

на выходе в приёмный котлован-шахту

Для заполнения свободного пространства между грунтом и обделкой нагнетают насосами цементно-песчаный раствор состава 1:3.

В щитовых проходных тоннелях после окончания проходки устраивают монтажную железобетонную рубашку толщиной 15...20 см.

Щитовые проходки для водопроводно-канализационных сетей выполняются щитами наружным диаметром от 2,1 до 5,63 м. Производительность данного метода до 20 м/смену.