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:
– сборка блочного кольца первичной обделки;
– нагнетание цементного раствора за блочную обделку;
Буровзрывной способ проходки тоннелей в Иерусалиме. Тоннелестроение Израиль.il
– 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;
Строительство коммуникативного туннеля щитовым способом — видеоролик
11 – механизм передвижения платформы; 12 – транспортёр
Для устройства обделки туннелей могут применяться блоки: керамические, бетонные и железобетонные (рис. 4.12).
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.
Источник: studopedia.ru
щитовая проходка
способ строительства тоннелей и шахтных горных выработок с помощью проходческого щита. Основными элементами щита являются корпус и щитовые домкраты. Корпус щита состоит из ножевой, опорной и хвостовой частей. Ножевая часть (кольцо) обеспечивает срезание породы и внедрение щита в глубь горного массива.
Опорная часть корпуса (опорное кольцо) создаёт необходимую жёсткость и прочность всей конструкции. В хвостовой части располагается пульт управления щитом и выполняются работы по монтажу тоннельной обделки.
Технику щитового метода разработал в 1820-х гг. английский инженер, француз по происхождению, М. Брюнель. Идею ему подсказал распространённый в Англии червь-древоточец. Движется этот червь очень своеобразно. Он прогрызает в доске отверстие, опираясь на хвост, а затем втягивает в отверстие своё тело. Этот же принцип продвижения применён и в щите.
Сначала в ножевом кольце разрабатывается и выбирается грунт. Затем гидравлические домкраты, расположенные в задней части опорного кольца, вдавливают щит на место выбранного грунта, при этом упором для домкратов, расположенных по окружности корпуса щита, служит уже готовый участок обделки.
Затем домкраты убирают, а участок позади опорной части щита укрепляют специальными стальными или железобетонными элементами – тюбингами, которые и составляют обделку тоннеля при щитовой проходке. При следующем шаге, после выборки очередной порции грунта, домкраты, опираясь на только что установленные тюбинги, толкают щит дальше.
Таким образом, щит, представляющий собой, по сути, передвижную металлическую крепь, не даёт обрушиться ещё не укреплённым участкам выработки. Первые щиты (сер. 19 в.) перемещались за день на 25–30 см, современные щиты за один день проходят 4–6 м. Мировой рекорд проходки – 27 м в день. Впервые метод щитовой проходки применён в Лондоне при строительстве тоннеля под Темзой.
Работы возглавлял сам Брюнель. Строительство началось в 1825 г. и продолжалось 17 лет. В дальнейшем строительство тоннелей с помощью проходческих щитов получило преимущественное распространение, особенно при прокладке тоннелей метрополитена и железных дорог в городах.
Щитовая проходка – основной метод строительства тоннелей в нескальных грунтах закрытым способом. В кон. 20 в. созданы уникальные щитовые комплексы. Один из них – щит немецкой фирмы «Херренкнехт» – был использован в Москве при строительстве тоннеля в Лефортово, замыкающего третье транспортное кольцо.
Этот щит, диаметром 14.2 м, напоминает передвижную тоннельную фабрику, полностью автоматизированную и управляемую компьютерными системами. Скорость движения щита составила 64 м в неделю.
Источник: dic.academic.ru