Власов С.Н., Торгалов В.В., Виноградов Б.Н. Строительство метрополитенов

Подождите немного. Документ загружается.

водоотводной канавки и$наращиванием откаточных путей заканчивается цикл работ

по$проходке штольни на$заходку.

Проходку штолен в$неустойчивых грунтах (песках, супесях) ведут с$применением

забивной крепи. При этом лоб забоя крепят горизонтальными досками всплошную,

заводят их$за$стойки последней рамы и$расклинивают. Полный цикл работ состоит

из$забивки марчеван в$кровле и$в$боках выработки, выемке грунта в$забое

с$перекреплением лобовых досок, установке рамы полного дверного оклада, устройства

водоотводной канавки и$укладки откаточных путей.

Рис.$106. Схема размещения оборудования при проходке штольни комбайном:

1$— стрела комбайна; 2$— арочная крепь штольни; 3$— проходческий комбайн; 4$— вентиляционная труба;

5$— конвейер (транспортер); 6$— вагонетки; 7$— электровоз

Проходку штольни в$породах средней крепости (глинах, мергелях, суглинках и$др.)

ведут путем разработки породы отбойными молотками и$погрузки ее$в$вагонетки

погрузочными машинами или с$применением стреловых проходческих комбайнов

с$перегружателями, которые полностью механизируют процесс разработки грунта

и$погрузки его в$вагонетки (рис.$106). Длину заходки в$этих условиях принимают

в$пределах 0,75-1,2$м. Разработку грунта в$забое отбойными молотками начинают

в$средней его части устройством вруба высотой 50-70$см, который затем расширяют вверх

и$вниз, разрабатывая верхний и$нижний уступы. В$последнюю очередь добирают кровлю

и$лоток штольни. Работу ведут в$основном двумя молотками, разрабатывая вначале ядро

штольни, а$затем края и$углы.

Проходку штольни ведут на$основе заранее разработанных графиков-циклограмм,

учитывающих особенности данного забоя и$показывающих, в$каком месте и$в$какой

последовательности должны вестись очередные работы по$циклу. Цикличная организация

работ позволяет добиваться высоких скоростей проходки.

Способ опертого свода

Этот способ применяют при сооружении тоннелей в$нескальных грунтах типа

твердых глин, плотных суглинков, мергелей, доломитов, известняков с$коэффициентом

крепости f

кр

=l-4$(III, IV$категорий), способных воспринять давление от$пят свода обделки

с$учетом всех нагрузок, действующих на$свод. Способ может быть также применен при

неоднородном сложении грунтов, когда ниже пят свода расположены необводненные

прочные грунты с$коэффициентом крепости f

кр

>1, а$сводовой части — менее прочные

грунты.

Работы по$этому способу могут выполняться по$одной из$следующих трех

технологических схем: двухштольневой, одноштольневой и$с$опережающей калоттой.

При двухштольневой схеме (рис.$107) вначале проходят нижнюю направляющую

штольню 1, из$нее снизу вверх — фурнель 2$до$внешнего контура свода, затем —

верхнюю штольню 3, в$обе стороны от$которой раскрывают в$определенной

последовательности калотты 4$и$бетонируют свод 5. После набора бетоном свода

проектной прочности разрабатывают среднюю часть профиля — среднюю штроссу

(ядро)$б, а$затем в$шахматном порядке разрабатывают боковые штроссы 7$и$бетонируют

стены 8. На$последнем этапе разрабатывают лотковую часть тоннеля и$бетонируют

обратный свод 9.

Нижняя штольня 1$(рис.$108, а) используется для транспортирования грунта

и$материалов и$служит средством сообщения со$стволом, в$ней прокладываются все виды

коммуникаций (сжатый воздух, вода, электроэнергия), создается возможность развития

широкого фронта работ. Поэтому двухштольневую схему целесообразно принимать

на$протяженных тоннелях.

По$окончании пробивки фурнели 2$проходят верхнюю штольню 5$и$раскрывают

калотту 6$(рис.$108,6) —выработку, предназначенную для возведения свода, раскрытую

в$поперечном направлении верхней части тоннеля и$закрепленную временной крепью.

Раскрытие калотты начинают с$установки в$верхней штольне прогонов — лонгарин

— двух верхних 4$(см.$рис.$108, а) и$двух нижних 5, между которыми подводят стойки.

Лонгарины и$стойки раскрепляют между собой распорами. Вся эта система носит

название подхвата или унтерцуга, а$верхние прогоны называют лон-гаринами первой

пары.

Вслед за$их$установкой снимают боковые затяжки верхней штольни и$ведут

разработку забоя в$направлении от$штольни буровзрывным способом или отбойными

молотками. Одновременно с$проходкой крепят кровлю калотты марчеванами, забивая

их$с$лонгарин первой пары. Разработав забой на$1$—1,5$м, под концы мар-чеван подводят

вторую пару лонгарин 7$(по$обе стороны от$штольни) и$раскрепляют их$распорками

и$скобами с$первой парой (см.$рис.$108,6). Далее ведут разработку на$третью и$четвертую

пары лонгарин, также раскрепляя их$между собой. Таким образом получается жесткая

система крепления, способная выдержать большое горное давление.

Рис.$107. Очередность проходческих работ при сооружении тоннеля

двухштольневым способом опертого свода

Рис.$108. Технологическая последовательность раскрытия сечения тоннеля

двухштольневым способом опертого свода:

а — проходка штолен;$б — раскрытие калотты; в$— бетонирование свода; г$— подведение бетонных стен;

д$— бетонирование обратного свода

Длина калотты, т. е. протяженность раскрываемого участка вдоль штольни, зависит

от$геологических условий и$принимается обычно в$пределах 3-6$м. При значительном

горном давлении длина калотты может быть сокращена до$2$м. Калотты раскрывают

не$последовательно одна за$другой, а$с$оставлением между ними целиков породы для

того, чтобы предохранить выработку от$развития горного давления. Целики принимают

равными длине одной или двух калотт.

Закончив раскрытие калотты, устанавливают кружала 9$(рис.$108, в), которые

собирают из$отдельных косяков — досок, соединенных друг с$другом гвоздями и$болтами.

Толщина кружал 15— 21$см, толщина досок, применяемых для кружал, 5-7$см.

Кружала устанавливают в$своде тоннеля на$лежнях 8$с$дополнительным

раскреплением подкружальными стойками 10$и$клиньями. В$зависимости от$принятой

длины калотты одновременно устанавливают несколько кружал. Расстояние между

кружалами в$среднем равно 1$—1,5$м. Чтобы кружала не$перекашивались, их$между собой

раскрепляют распорками. Под действием нагрузки кружала дают осадку. Для того чтобы

обеспечить заданное внутреннее сечение тоннеля, кружала устанавливают с$некоторым

строительным подъемом (на$5-7$см$выше внутреннего очертания свода). После установки

кружал устраивают опалубку из$досок толщиной 5$см, шириной 20$см, укладываемых

плотно одна к$другой по$поверхности кружал и$приступают к$бетонированию.

По$мере бетонирования свода лонгарины перекрепляют на$кружала с$помощью

коротких стоек 11$(мальчиков), в$некоторых случаях эти стойки делают из$железобетона

и$оставляют в$своде. Трубопроводы для подачи бетона прокладывают с$наименьшим

количеством колен, так как каждый поворот трубопроводов создает дополнительное

сопротивление движению бетона, равное сопротивлению 10-метрового прямого участка.

После достижения бетоном 75% прочности от$проектной марки бетона кружала

и$опалубку свода снимают (их$используют несколько раз). При длинных тоннелях

экономически выгодно применять инвентарную сборно-разборную опалубку

и$металлические кружала.

Когда бетонирование свода закончено полностью, приступают к$разработке средней

части сечения тоннеля, называемой ядром 12$(рис.$108, г). Под пятами свода оставляют

уступы 13$(бермы) шириной 0,5-0,6$м. Ядро разрабатывают последовательно лобовым

забоем, одновременно разбирая крепление нижней штольни.

Вслед за$ядром делают боковые заходки под стены тоннеля шириной 2-3$м,

располагая их$в$шахматном порядке. Под пяты свода устанавливают подкосы 14,

на$которых укрепляют лекала для опалубки стен. Целики между заходками

не$разрабатывают до$тех пор, пока бетон стен не$приобретает проектную прочность.

Наиболее ответственна укладка бетона под самые пяты свода (замок), который

бетонирчуют жестким бетоном после твердения бетона стен. Появляющийся усадочный

шов между пятой свода и$верхней частью стены необходимо полностью заполнить

цементно-песчаным раствором. Оставление незаполненных швов может вызвать посадку

свода.

Рис.$109. Очередность работ по$сооружению тоннеля од-ноштольневым способом

опертого свода

Стены тоннеля до$бетонирования лотка раскрепляют между собой расстрелами

17$(рис.$108, д), которые устанавливают через 1$—1,5$м. В$конце проходки выбирают

породу из$лотка тоннеля, бетонируют обратный свод 16$и$выравнивают его поверхность

по$лекалу, не$снимая расстрелов и$откаточных путей.

Одновременно разрабатывают 3-6$м$лотка.

Окончив бетонирование тоннеля, за$обделку через пробуренные в$ней скважины

15$нагнетают цементно-песчаный раствор.

Одноштольневая схема способа опертого свода применяется при сооружении

тоннелей небольшой протяженности в$сухих устойчивых породах. Работы ведут в$такой

последовательности (рис.$109); из$подходной выработки проходят верхнюю штольню 7,

разрабатывают калотту 2$и$бетонируют свод 3. После снятия опалубки свода

разрабатывают среднюю штроссу (ядро) 4, затем небольшими заходками в$шахматном

порядке разрабатывают боковые штроссы 5$и$бетонируют стены 6. После бетонирования

стен разрабатывают породу в$лотке 7$и$бетонируют обратный свод 8.

Достоинством одноштольневого способа опертого свода является то, что раскрытие

калотт происходит в$ненарушенных породах, что в$городских условиях имеет особо

важное значение. Недостатком способа являются более сложные условия организации

работ. Для создания лучших условий транспортирования породы и$материалов верхнюю

штольню делают более высокой, чем обычно. В$остальном технология работ

по$раскрытию калотт и$подведению стен и$обратного свода аналогична описанной при

двухштольневом способе.

Схема с$опережающей калоттой применяется при сооружении тоннелей способом

опертого свода в$устойчивых грунтах, позволяющих произвести раскрытие тоннельного

профиля более крупными частями без предварительной проходки штолен и$последующего

поперечного раскрытия калотт. Такую схему применяют у$стволов в$местах рассечек

на$горизонтальные выработки, при проходке рудничных дворов, камер дренажных

перекачек и$других выработок (рис.$110).

Работы начинают сразу с$проходки калотты, закрепляемой типовой металлической

арочной крепью, затем на$некотором расстоянии от$забоя бетонируют свод обделки.

После набора бетоном прочности не$ниже 75% от$проектной разрабатывают среднюю

и$боковые штроссы и$подводят стены и.обратный свод.

Рис.$110. Схема организации работ при способе опертого свода с$опережающей

калоттой:

а — без нижней транспортной штольни:$б — с$нижней транспортной штольней; 1-5$— очередность работ; l

— длина калотты

Эта схема отличается от$рассмотренных выше организацией работы по$сооружению

сводовой части тоннеля. При раскрытии калотты на$все сечение применяют временную

типовую металлическую арочную крепь с$анкерами (рис.$111), а$для бетонирования —

переставную или передвижную инвентарную металлическую опалубку. Широкий фронт

работы в$забое позволяет вести разработку грунта не$двумя-тремя молотками, а$четырьмя

— шестью или применять для этих целей стреловые комбайны. При буровзрывном

способе вместо ручных перфораторов применяют буровые машины. Для погрузки грунта

по$фронту забоя могут быть поставлены две погрузочные машины.

Применение типовой металлической крепи и$инвентарной опалубки в$сочетании

с$широкой механизацией работ позволяет значительно повысить темпы проходки тоннеля.

Разработку нижней части профиля и$подведение стен ведут по$описанной выше

технологии.

Рис.$111. Закрепление калотты анкерной крепью:

1$— анкеты; 2$— подхваты анкера; 3$— металлические кружала подхватов; 4$— деревянная затяжка

Способ опорного ядра

Способ опорного ядра применяют при сооружении тоннелей в$мягких

слабоустойчивых неводоносных грунтах: глинах, суглинках, супесях, лессах и$других

грунтах, не$способных воспринимать давление свода обделки.

Сечение тоннеля может быть разработано по$двум схемам, отличающимся одна

от$другой числом штолен, из$которых возводят стены тоннеля. В$зависимости от$высоты

стен проходят две нижние штольни для стен и$одну верхнюю для раскрытия калотты

(трех-штольневая система), а$при высоте стен 5-6$м$проходят еще по$одной штольне

(пятиштольневая схема).

Работы по$схеме опорного ядра ведут в$такой последовательности (рис.$112):

из$подходной штольни рассекают одновременно в$месте расположения стен сооружаемого

тоннеля две нижние штольни 1$и$после окончания проходки бетонируют в$них стены 2.

Из$нижних штолен пробивают фурнель и$проходят штольни 3, в$которых бетонируют

стены 4. К$моменту окончания возведения стен проходят верхнюю штольню 5, из$которой

раскрывают калотты 6$и$бетонируют свод 7, опирая его на$готовые стены. После снятия

опалубки свода производят выемку ядра S, в$последнюю очередь разрабатывают лоток

9$и$бетонируют обратный свод 10.

Ширина нижних штолен (рис.$113) складывается из$установленной толщины стен

(с$учетом кружал) и$ширины, необходимой для расположения одного пути.

Проходку штольни ведут с$закладной или забивной крепью на$полных дверных

окладах с$установкой их$через 0,5-1$м$на$всю длину сооружаемого участка тоннеля, после

чего устанавливают кружала и$бетонируют стены, продвигаясь от$конца штолен

к$их$началу. После .бетонирования стен пазухи (пустоты) между стеной и$крепью нижней

штольни заполняют грунтом с$уплотнением его. По$достижении уложенным бетоном

не$менее 25% проектной прочности приступают к$проходке штольни второго яруса

(см.$рис.$ИЗ). Для этого в$начале сооружаемого участка из$нижних штолен проходят

фурнели и$производят рассечку двух верхних боковых штолен, затем проходят эти

штольни и$бетонируют стены второго яруса. Ширина штолен также определяется

толщиной стен тоннеля и$шириной откаточного пути.

Проходку верхней штольни также начинают в$начале сооружаемого участка тоннеля

по$достижении бетоном стен не$менее 25% проектной прочности. Размеры ее$определяют

с$учетом размещения одного откаточного пути и$удобства работ по$раскрытию калотт.

Обычно ширину штольни принимают равной 1,5-1,6$м, а$высоту ее$и$отметку подошвы

определяют из$условия расположения всех верхних элементов крепи за$линией внешнего

контура свода обделки с$небольшим зазором на$возможную осадку.

Рис.$112. Очередность работ по$сооружению тоннеля способом опорного ядра

Рис.$113. Технологическая последовательность раскрытия сечения тоннеля способом

опорного ядра:

а — проходка штолен и$бетонирование стен первого яруса;$б — проходка штолен и$бетонирование стен

второго яруса; в$— раскрытие калотты; г$— бетонирование свода и$разработка ядра; 1$— проходка штолен

первого (нижнего) яруса; 2$— бетонирование стен первого яруса; 3$— проходка штолен второго яруса; 4$—

бетонирование стен второго яруса; 5$— раскрытие калотты; 6$— бетонирование свода

Длина разрабатываемого кольца калотты при способе опорного свода не$должна

превышать 4$м. Раскрытие калотты ведутч с$интервалами по$долине сооружаемого

участка тоннеля не$менее чем на$два кольца, а$в$неустойчивых грунтах — не$менее чем

на$три кольца. Разработку калотты и$бетонирование свода ведут такими$же приемами, как

и$при способе опертого свода.

В$процессе бетонирования в$свод закладывают трубы для нагнетания песчано-

цементного раствора за$сводовую часть тоннеля. Кружала и$опалубку свода снимают

после набора бетоном не$менее 75% проектной прочности. Разработку грунта ядра ведут

сразу на$все сечение. Вслед за$выемкой ядра стены тоннеля раскрепляют через каждые

1$— 1,5$м$расстрелами, производят разработку лотка и$бетонирование обратного свода

участками по$3-4$м, как и$при способе опертого свода.

При сооружении тоннелей большого поперечного сечения способом опорного ядра

в$зависимости от$геологических условий и$с$целью увеличения фронта работ проходят

центральную нижнюю штольню по$продольной оси ядра, из$которой в$шахматном

порядке делают поперечные заходки (левые и$правые) в$сторону стен. Из$этих заходок

рассекают нижние боковые штольни, и$после их$проходки бетонируют стены.