Власов С.Н., Торгалов В.В., Виноградов Б.Н. Строительство метрополитенов
Подождите немного. Документ загружается.
железобетонных конструкций с$опережением их$на$длину возведенных стен.
На$последней стадии разрабатывают ядро и$бетонируют обратный свод.
Рис.$120. Технологическая схема проходки тоннеля с$арочно-бетонной крепью:
1$— временная арочно бетонная крепь; 2$— буровой портальный агрегат; 3$— стальные арки; 4$—
первичная бетонная обделка; 5$— бетоносмеситель с$бетононасосом;$б — вентиляционный короб; 7$—
технологическая тележка с$арками; 8$o— механизированная опалубка; 9$— постоянная бетонная обделка;,
10$oo— бетонирование нижних частей стен обделки; 11$—-опалубка стен; 12$— бульдозер
Рис.$121. Технологическая схема сооружения тоннеля новым вариантом метода
опорного ядра со$сборно-монолитной обделкой:
а — проходка опорных тоннелей или штолен;$б — возведение боковых бетонных стен; в-проходка сводовой
части; г$— разработка ядра; д$— сооружение обратного свода; 1$— опорные тоннели; 2$— сборная обделка
опорных тоннелей; 3$— блокоу кладчик; 4$— породопогрузочная машина; 5$— тележка для нагнетания
раствора за$обделку; 6$— вентиляционная труба; 7$— боковые бетонные стены; 8$— пневмобе-
тононагнетатель; 9$— электровоз; 10$— опалубка стен; 11$— ядро; 12$— калоттная часть тоннеля; 13$—
обделка свода из$сборных железо-бетонных блоков; 14$— укладчик обделки свода; 15$— самоходный вагон-
самосвал; 16$— самоходная буровая установка; 17$— самосвальный автопоезд; 18$— тоннельный
экскаватор; 19$— обратный «вод
Весь комплекс работ выполняют с$применением высокопроизводительного
оборудования: щитов, укладчиков, породопогрузочных машин, экскаваторов,
механизированной опалубки, бетононасосов и$автомобильного транспорта. По$такой
технологии сооружают односводчатые станции.
Контрольные вопросы
Чем характеризуется горный способ и$в$каких условиях он$применяется?
Какие крепи применяют при проходке штолен?
Как устанавливают рамы крепления штолен?
Как ведут проходку способом опертого свода?
Как выполняют раскрытие калотты?
Каково отличие способа опорного ядра от$способа опертого свода?
В$чем заключается способ раскрытия на$полный профиль по$частям?
Какие виды временной крепи применяют при горном способе?
В$чем сущность новых методов сооружения тоннелей горным способом?
Глава XIV. ПРОХОДКА ТОННЕЛЕЙ НАПОЛНОЕ СЕЧЕНИЕ
БЕЗПРИМЕНЕНИЯ ЩИТОВ
Краткая характеристика способов
работ
Проходка перегонных и$станционных тоннелей метрополитенов, соединительных
веток и$тоннелей другого назначения в$крепких устойчивых грунтах с$коэффициентом
крепости 1,5 и$выше (III и$IV$категорий по$СНиП), а$также в$скальных грунтах,
разрабатываемых буровзрывным способом, осуществляется в$основном с$раскрытием
забоя на$полное сечение с$применением сборной обделки, собираемой специальным
укладчиком непосредственно у$забоя (в$отдельных случаях могут быть применены
монолитная бетонная или железобетонная обделки). Необходимыми для применения
этого способа условиями являются: наличие кровлеустой-чивых пород достаточной
мощности и$отсутствие со$стороны забоя сильного горного давления на$крепь. Проходку
в$таких условиях можно вести способом сплошного и$ступенчатого забоя, уступным
способом, способом пилот-тоннеля.
Раскрытие забоя на$полное сечение с$одновременным возведением тоннельной
обделки позволяет механизировать весь процесс сооружения тоннеля: применять
высокопроизводительные механизмы для сбуривания забоя, погрузки и$уборки грунта,
использовать большегрузные вагонетки и$электровозы или автомобильный транспорт,
полностью механизировать процесс сборки обделки, параллельно с$проходкой вести
гидроизоляционные работы и$подготовку тоннеля к$монтажным работам. Все это
позволяет повысить производительность труда на$наиболее трудоемких процессах
и$ускорить строительство тоннелей. До$начала проходки тоннеля раскрытием на$полное
сечение выполняют ряд подготовительных работ: сооружают камеру для размещения
укладчика обделки, монтируют укладчик, сооружают технологический отход (участок
тоннеля, где монтируют проходческое оборудование), прокладывают коммуникации для
сжатого воздуха, воды, водоотлива, монтируют электрические кабели и$устройства для
электровозной откатки. Место расположения камеры для монтажа укладчика при
закрытом способе работ выбирают вблизи шахтного ствола с$учетом удобства
транспортирования грунта и$материалов. При закрытом способе работ на$мелком
заложении блокоукладчик монтируют в$котловане станции, у$места сопряжения его
с$тоннелем.
Сооружение камер для укладки обделки
Камеры для монтажа укладчика сборных обделок и$установки технологического
оборудования для проходки тоннелей устраивают из$сборных конструкций, кругового
очертания. В$зависимости от$инженерно-геологических условий для обделки
их$применяют чугунные или железобетонные тюбинги. Длина камер и$участка
технологического отхода определяется размерами укладчиков и$размещаемого
оборудования и$входит в$длину тоннеля или станции.
Для перегонных тоннелей камеры имеют наружный диаметр 6$или 5,5$м, а$для
станционных тоннелей-8,5$или 9,5$м, т. е. соответствуют диаметру сооружаемого тоннеля.
Работы начинают с$устройства первых двух-трех колец 1$камеры, которые называют
прорезными (рис.$122). Разработку грунта под эти кольца ведут способом раскрытия
на$полное сечение по$частям. Вначале ло$оси тоннеля проходят нижнюю штольню 2,
которая обычно бывает продолжением подходной штольни.
Ширину сечения нижней штольни принимают с$учетом необходимости укладки
двух откаточных путей. Длина штольни обычно на$2,5$м$превышает длину камеры, что
позволяет получить впереди забоя выработку, где устанавливают лебедки для монтажа
прорезных колец и$укладчика обделки.
После проходки нижней штольни разрабатывают фурнель, из$которой делают
рассечку для проходки верхней штольни 3$и$калотты 4. Калотту разрабатывают на$длину
4-4,5$м, чтобы получить возможность для монтажа двух-трех колец обделки.
Лонгарины крепления калотты ставят с$превышением на$5$см$против проектного
очертания тоннеля, расстояние между их$центрами принимают от$100$до$120 см.$Для
крепления применяют бревна диаметром 22-24$см$и$доски толщиной 4-5$см.$После
раскрытия калотты приступают к$разработке нижней части сечения тоннеля для
прорезных колец обделки. При этом предварительно перекрепляют штольню
(см.$рис.$122), устанавливая подхват 5$из$бревен под верхними нижней штольни. Вслед
за$этим убирают стойки 6$нижней штольни. В$образовавшемся свободном от$крепи
пространстве разрабатывают породу на$ширину 2,2$м$для монтажа первых двух колец
обделки 7.
Рис.$122. Крепление участка тоннеля в$слабых грунтах для сборки первых
тюбинговых колец
Описанный тип крепления применяют в$породах, оказывающих горное давление
(пески, суглинки, мягкие глины, слабые разрушенные известняки).
В$более крепких породах (песчаниках, мергелях, доломитах, известняках) лонгарины
2$(рис.$123) крепления калотты 1$заводят в$лунки, разработанные в$породе на$глубине 20-
25$см, а$штендеры (стойки) 3$ставят по$концам лонгарин, опирая их$на$бермы 4$шириной
0,4$м. Нижнюю часть сечения для устройства прорези 5$разрабатывают без установки
крепления. В$скальных грунтах калотту закрепляют анкерами и$сеткой.
После раскрытия тоннельного сечения приступают к$монтажу прорезных (первых
двух-трех) колец 6. Монтаж ведут с$помощью малогабаритного укладчика для коротких
выработок УКВ-1$(рис.$124) или с$помощью электрических лебедок. Установка тюбингов
в$требуемое место обеспечивается вращением и$удлинением рычага укладчика,
к$которому крепят монтируемый тюбинг. При монтаже обделки лебедками их$размещают
в$конце удлиненной нижней части штольни с$тем, чтобы они не$мешали транспортировке
грунта и$материалов. Тяговая лебедка поднимает тюбинг вверх, а$вторая лебедка через
систему блоков и$роликов оттягивает его к$месту установки.
Рис.$123. Схема крепления при раскрытии калотты в$крепких породах
Перед укладкой первых тюбингов грунт в$подошве выработки выравнивают
по$шаблону. Первые три лотковых тюбинга укладывают строго по$маркшейдерским
отметкам, для чего применяют деревянные клинья и$подкладки. Одновременно
укладывают и$сболчивают тюбинги сразу для двух прорезных колец. В$дальнейшем
тюбинги укладывают попеременно то$на$одной, то$на$другой стороне кольца. По$мере
укладки тюбингов замеряют диаметры колец обделки. Отдельные тюбинги при
необходимости подклинивают, для предупреждения развала уложенных полуколец
устанавливают горизонтальные металлические стяжки. По$мере установки тюбингов
в$выработке устраивают временные подмости на$деревянных бревнах-тирантах,
укладываемых в$ячейки тюбингов. Геометрические размеры колец проверяют после
установки замковых тюбингов. От$того, насколько правильно будут уложены первые
кольца, зависит качество укладки последующих колец обделки. Поэтому после выверки
положения колец пространство за$тюбингами заполняют бутовым камнем или бетонной
смесью, после чего за$тюбинги нагнетают цементно-песчаный раствор.
Затем приступают к$дальнейшей проходке камеры. В$зависимости от$геологических
условий применяют способы опережающей калотты, уступный или сплошного забоя,
элементы обделки монтируют лебедками или укладчиками.
Аналогичным образом сооружают камеры для монтажа перегонных и$станционных
щитов, обделку которых также устраивают из$сборных элементов.
Щитовые камеры с$технологическим отходом располагают вблизи подходной
выработки. Камеры для монтажа станционных щитов устраивают в$начале станционных
тоннелей. В$плане и$профиле камера должна располагаться так, чтобы продольная ось
смонтированного в$ней щита соответствовала ее$проектному положению при проходке
тоннеля. Размеры камер определяются габаритами проходческих щитов, диаметр камер
на$2$м$превышает диаметр щитов, длина камер составляет 6-7$м. Камеры оборудуют
устройствами и$приспособлениями для монтажа тяжелых элементов щита.
До$выдвижения щита из$камеры на$его оболочку для упора щитовых домкратов
укладывают кольца или полукольца сборной обделки тоннеля, которые должны упираться
в$торцовую стену, противоположную забою. Укладчик обделки монтируют после
выдвижения щита из$камеры на$полукольца обделки, собранные внутри щитовой камеры.
При сооружении тоннелей мелкого заложения монтаж щита осуществляют
в$котловане станции непосредственно у$места врезки в$тоннель или специально отрывают
котлован для этих целей.
Проходка тоннелей сосборными
обделками способом сплошного забоя
Проходку тоннеля без щита способом сплошного забоя ведут с$разработкой грунта
буровзрывным способом или отбойными молотками и$установкой временного крепления
кровли и$лба забоя. Обделку монтируют механизированным укладчиком.
В$технологический процесс входят следующие работы: разработка и$крепление лба забоя,
погрузка породы, монтаж тоннельной обделки, первичное и$контрольное нагнетание,
гидроизоляция обделки, транспортировка грунта и$материалов. К$забою должны быть
подведены сжатый воздух, техническая вода, силовые и$осветительные кабели,
вентиляционные трубы.
В$комплекс машин и$механизмов для проходки тоннеля способом сплошного забоя
(рис.$125) входят: укладчик 1$сборной обделки, тележка 2$для нагнетания раствора
за$обделку, передвижная платформа 6$со$стрелочным переводом 5, породопогрузочная
машина 7$и$транспортные средства (вагонетки, тележки-тюбинго-возки и$электровозы).
Рис.$124. Монтаж прорезных колец укладчиком УКВ-1:
1$— прорезные кольца; 2$— укладчик: 3$— штольня
Рис.$125. Технологическая схема проходки тоннеля способом сплошного забоя
со$сборной обделкой в$мягких грунтах:
1$— тоннельный укладчик; 2$— тележка для гагнетання раствора за$обделку; 3$— шахтная вагонетка; 4$—
элементы обделки на$блокотюбинговозке; 5$— стрелочный перевод; 0$— передвижная платформа; 7$—
породопогрузочная машина
Разработку грунта и$крепление выработки ведут с$использованием площадок
укладчика тоннельной обделки в$качестве передвижных подмостей, глубину заходки
принимают на$длину одного кольца — в$грунтах с$коэффициентом крепости менее 3,
на$длину двух колец — в$более крепких грунтах без трещин.
В$скальных грунтах, известняках, мергелях, аргиллитах разработку ведут
буровзрывным способом.
В$целях исключения переборов и$соблюдения проектного очертания выработки
обращают особое внимание на$точность бурения оконтуривающих шпуров, располагая
их$равномерно по$периметру выработки, и$применяют технологию гладкого взрывания.
Для каждого забоя опытным путем устанавливают число шпуров и$количество ВВ,
на$основе этого составляют паспорт буровзрывных работ, утверждаемый главным
инженером строительной организации. При изменении геологических условий паспорт
корректируют и$утверждают вновь.
При проходке тоннелей в$крепких скальных грунтах (выше VI$категории по$СНиП)
применяют комплекс машин АБТ (агрегат буровой тоннельный) (рис.$126). Все машины
— укладчик обделки, тележку для нагнетания, погрузочные машины, рельсовый путь
и$стрелки — монтируют на$подвижной платформе.
Для машинного обуриваиия забоя применяют буровые каретки с$пневматическими
перфораторами. В$процессе работы меняют положение буровой каретки и$погрузочной
машины: при обуривании в$забое находится буровая каретка, а$погрузочная машина —
за$стрелкой на$платформе. При погрузке породы после взрыва погрузочная машина
находится в$забое, а$буровая каретка-за стрелкой. Чтобы укладчик в$момент взрыва
не$получил повреждений, его отодвигают от$забоя до$12-15$м.
Рис.$126. Технологическая схема проходки перегонного тоннеля метрополитена
агрегатом АБТ-5,5$с$машинным обуриванием забоя:
а — обуривание забоя, заряжание шпуров;$б — взрывание шпуров и$проветривание забоя; в$— сборка
кровли и$лба забоя, погрузка породы; г$— монтаж обделки; 1$— буровая каретка; 2$— укладчик сборной
обделки; 3$— тележка для первичного нагнетания; 4$— путевая платформа со$стрелкой; 5$— основная
передвижная платформа; 6$— вегонетка глухая; 7$— породопогрузочная машина; 8$— блокотюбинговозка
Рис.$127. Крепление кровли тоннельного забоя с$помощью кронштейнов и$марчеван
Кровлю тоннельного забоя в$устойчивых грунтах крепят одним из$трех способов:
при помощи выдвижных козырьков, смонтированных на$укладчике;
досками (марчеванами) 3$толщиной 4-5$см., укладываемыми по$инвентарным
металлическим кронштейнам 2, прикрепленным на$болтах к$кольцевым бортам тюбингов
1$в$верхней части (рис.$127);
досками толщиной 4-5$см, закладываемыми с$одной стороны за$обделку и$с$другой
стороны в$штрабу, образованную в$верхней части забоя.
Лоб забоя по$мере его разработки крепят досками или металлической сеткой
в$рамках, которые закладывают за$телескопически раздвигаемые металлические трубы,
установленные в$три-четыре ряда на$металлических штырях, вставленных
в$предварительно пробуренные в$забой шпуры (рис.$128). Концы металлических труб
заводят в$лунки, разработанные в$боках выработки, и$закрепляют клиньями.
Все крепления забоя ведут по$паспорту, разработанному на$основании проекта
производства работ, и$утверждаются главным инженером строительной организации.
При праходке тоннеля в$мягких грунтах (глины, суглинок и$др.) забой
разрабатывают отбойными молотками, оснащенными пиками-лопатами.
Разработку забоя вручную (рис.$129, а) начинают с$проходки вруба в$верхней части
забоя на$всю длину заходки: одновременно затягивают кровлю марчеванами. После этого
вруб расширяют в$обе стороны, отрабатывают верхний его сегмент и$закрепляют кровлю
и$лоб забоя, устанавливая трубу первого яруса и$деревянную затяжку за$ней. Затем
по$ярусам разрабатывают забой, закрепляя каждый ярус трубами и$затяжкой.
В$зависимости от$устойчивости грунтов забой разрабатывают тремя или четырьмя
ярусами.
Рис.$128. Комбинированное крепление лба забоя досками и$сеткой:
1$— телескопические трубы; 2$— затяжка из$досок; 3$— сетка; 4$— труба для крепления сетки; 5$—o$штыри
крепления сетки
Рис.$129. Схема разработки забоя:
а — ручным инструментом;$б — смешанным способом; 1-4$— последовательность разработки