Оборудование для бетонирования конструкций в тоннелях
Комплекс работ по бетонированию конструкций в тоннелях включает в себя: установку опалубки соответствующей проекту формы; прием бетонной смеси на поверхности, доставку бетонной смеси к месту укладки, подачу бетонной смеси за опалубку или металле-изоляцию, уплотнение бетонной смеси.
Рис. 51. Укладчик обделки станционных тоннелей ТУ-4Гп:
1 — захват рычага; 2 — выдвижные рабочие платформы (выдвинуты условно); 3 — рычаг укладчика; 4 — выдвижные козырьки; 5 — электроталь; 6 — нагнетатель раствора
Опалубкой называют сборно-разборную форму, которую используют при бетонировании конструкций в тоннеле. Уложенная в опалубку бетонная смесь со временем схватывается, превращаясь в прочную бетонную конструкцию, сохраняющую форму, приданную ей опалубкой.
Для устройства монолитных бетонных и железобетонных конструкций в метростроении применяют сборно-разборные и передвижные шарнирно-складывающиеся металлические опалубки.
При устройстве железобетонных конструкций в опалубку предварительно (до укладки бетонной смеси) устанавливают стальную гибкую арматуру в виде отдельных стержней (стержневая) или в виде сваренных из стальных прутьев или стержней сеток или каркасов.
Бетонную смесь доставляют к приемным бункерам, расположенным на поверхности, автобетоносмесителями, представляющими собой бетоносмесители, смонтированные на шасси автомобилей Оборудование автобетоносмесителя включает смесительный барабан загрузочно-разгрузочное устройство, привод вращения барабана с автономным двигателем, бак для воды с оборудованием для ее подачи и дозировки. Внутри барабана имеются винтовые лопасти обеспечивающие перемешивание бетонной смеси при вращении барабана по часовой стрелке и разгрузку его при вращении в противоположном направлении.
Для подачи бетонной смеси по оси тоннеля через каждые 1— 1,2 га бурят скважины диаметром 200-500 мм. Нижний конец обсадной трубы скважины размещается в прикамерке горной выработки
Для предотвращения попадания брызг смеси на обделку в местах оборудования скважин лоток и стены тоннеля закрывают сплошными деревянными щитами. Места спуска и приема бетонной смеси оборудуют двусторонней световой и звуковой сигнализацией
Бетонную смесь к месту укладки подают в пневмобетононагне-тателях, в вагонетках с помощью электровозов или в бункерных тележках с помощью автомобилей, ходовая часть которых оборудована металлическими скатами, позволяющими автомобилям передвигаться по рельсовой колее. Если бетонную смесь транспортируют в вагонетках, то в тоннеле устраивают эстакаду, на которую поднимают вагонетки для выгрузки смеси в бункер, из которого она попадает в пневмобетононагнетатель. Если соорудить эстакаду невозможно (например, в стесненных условиях), то в тоннеле у места бетонирования на уровне откаточных путей устраивают перегрузочный пункт. Оборудование такого пункта состоит из поддона погрузочной машины, конвейера-перегружателя и нагнетателя которые устанавливают на одном из откаточных путей. Бетонная смесь доставленная в опрокидных вагонетках по соседнему пути выгружается в поддон, откуда с помощью погрузочной машины и конвейера загружается в пневмобетононагнетатель.
Рис. 52. Пневматический нагнетатель бетонной смеси ПБН-3:
1 — емкость для смеси; 2 — загрузочный люк; 3 — смеситель; 4 — привод смесителя; 5 — тележка; 5 — разгрузочный раструб; 7 — затвор
При доставке бетонной смеси в глухих вагонетках для ее перегрузки и подачи за опалубку применяют пневмобетононагнетатели марки ПБН или бетоноукладочный комплекс БУК-2н с грейферным устройством для перегрузки смеси из вагонетки в нагнетатель.
Нагнетатель ПБН-3 (рис. 52) обеспечивает перемешивание и подачу 3 м3 бетонной смеси или раствора за 5 мин с дальностью подачи по горизонтали до 160 м и по вертикали до 15 м. Принцип работы нагнетателя основан на подаче бетонной смеси сжатым воздухом под давлением 0,6 МПа по трубопроводу. Смесь загружается в герметичную емкость 1 с загрузочным люком 2, которая установлена на тележке 5 на рельсовом ходу. После загрузки горловина загрузочного люка 2 перекрывается затвором и сжатый воздух подается в емкость 1. Бетонная смесь, сжатая воздухом, при открывании разгрузочного раструба 6 устремляется по бетоноводу к месту укладки. Для поддержания качества бетонной смеси внутри емкости имеется смеситель 3 с лопастями.
Бетононасосы предназначены для транспортирования бетонной смеси по трубопроводу вверх и по горизонтали. В приемный бункер бетононасоса загружают из автобетоносмесителя бетонную смесь, которая засасывается в транспортные цилиндры и нагнетается в бетоновод.
Монолитные бетонные и железобетонные обделки в отличие от сборных, элементы которых изготовляются на предприятиях, сооружают непосредственно на месте путем подачи бетонной смеси за опалубку. Используют опалубки различных типов.
Передвижная шарнирно-складывающаяся опалубка (рис. 53, а) состоит из секций, собранных из двух верхних 1 и нижнего 6 сегментов, механизма 2 для отрыва верхних сегментов. Механизм отрыва нижнего сегмента 6 имеет два кронштейна 5 с опорными винтами 4 которые опираются на передвижное основание в виде двух балок 7. Опалубка перемещается вдоль выработки гидроцилинд-
Рис. 53. Шарнирно-складывающиеся секционные опалубки:
а — передвижная; б — для монолитно-прессованной обделки; 1 — верхние сегменты; 2 — механизм отрыва сегментов; 3 — гидроцилиндры передвижения; 4 — опорные винты; 5 — кронштейны; 6 — нижний сегмент; 7 — балки основания; 8 — ленточный конвейер; 9 — технологическая платформа механизированного проходческого комплекса ТЩБ-7
Секционная опалубка (рис. 53,6) для устройства монолитно-прессованной обделки является составной частью механизированного проходческого комплекса ТЩБ-7.
Для возведения монолитных железобетонных стен и сводов односводчатых станций открытого способа работ применяют передвижные металлические опалубки с гидравлическим приводом передвижения несущих тележек и устройств отрыва элементов опалубки при распалубке.
Погрузочные машины
Для механизированной погрузки предварительно разрыхленной взрывом или другим способом породы и прочих сыпучих и кусковых материалов применяют погрузочные машины, имеющие сравнительно небольшие размеры и специально приспособленные для работы в стесненных условиях подземных выработок.
Погрузочные машины подразделяют следующим образом:
по назначению — для горизонтальных выработок, для наклонных выработок, для погрузки породы, для погрузки полезных ископаемых;
по типу рабочего (исполнительного) органа — ковшовые, с нагребающими скребками (лапами);
по характеру движения рабочего органа — цикличного (периодического) действия (с рабочим органом ковшового типа) и непрерывного действия (с автоматическим рабочим органом нагребающего типа);
по ходовому механизму — на колесном и гусеничном ходу;
по роду используемой энергии — электрические и пневматические.
Машины на колесном ходу имеют хорошую маневренность, но требуют непрерывного наращивания рельсовых путей. Машины на гусеничном ходу менее маневренны, но имеют большое напорное усилие и поэтому более производительны.
Погрузочные машины периодического действия подразделяют на следующие типы:
с прямым способом передачи груза — из ковша непосредственно в транспортные средства (вагонетку, думпер и т. д.) или в отвал;
со ступенчатым способом передачи груза-из ковша на конвейер и далее в транспортные средства или в отвал.
Машины с прямым способом передачи груза по виду применяемой энергии делятся на пневматические и электрические. Предназначены они для погрузки кусков породы крупностью 200-350 мм при проведении выработок малого сечения.
Рис. 54. Погрузочные машины:
а — ППН-lc; б — 1ППН-5; в — ПНБ-Зк; 1 — ковш; 2 — корпус; 3 — устройство для сцепки с вагонеткой; 4 — ходовое устройство; 5 и 6 — конвейеры; 7 — погрузочный орган; 8 — нагребающие лапы
Машины со ступенчатым способом передачи груза имеют электропривод и предназначены для погрузки кусков породы крупностью до 400 мм при сооружении тоннелей диаметром 5,5 м и более.
Пневматическая погрузочная машина ППН-lc (рис. 54, а) имеет два двигателя (один приводит в движение погрузочный орган, другой перемещает машину по рельсовому пути). Машина имеет ковш-лопату 1, перебрасывающий породу через ее корпус 2 в вагонетку. Со стороны, противоположной ковшу, машина имеет устройство 3 для сцепки с вагонеткой. Корпус смонтирован на поворотном круге и имеет возможность вместе с лопатой поворачиваться относительно пути на 30? в каждую сторону, что увеличивает фронт погрузки. Машина отличается простой конструкцией и управлением, надежностью в работе. Рабочий цикл машины, сцепленной с вагонеткой, состоит из наезда на отвал породы с внедрением в него ковша и опрокидывания ковша в вагонетку.
Погрузочная машина 1ППН-5 (рис. 54, б) имеет электрический привод, она перемещается и работает на рельсовом пути. Машина состоит из корпуса с продольным транспортером и ковшовым устройством со стрелой, которая вместе с ковшом 1 может поворачиваться как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях. Под выступающей за пределы машины хвостовой частью конвейера помещается вагонетка, соединенная для равномерной загрузки с выдвижным сцепным устройством 3. Возможность подъема конвейера на угол до 25? позволяет вести погрузку в вагонетки различной высоты и вместимости. Для пылеподавления машина оборудована оросительной системой.
Погрузочная машина ПНБ-Зк (рис. 54, в) непрерывного действия имеет электрический привод, рабочий орган нагребающего типа, самоходную тележку на гусеничном ходу, погрузочный орган, стрелу конвейера, гидравлическую и электрическую части и систему орошения. Машина оборудована нагребающими лапами, установленными эксцентрично на дисках, при вращении которых лапы совершают захватообразные движения. Машина имеет независимые приводы гусеничного хода, погрузочного органа, скребкового конвейера и насосной станции. Для регулирования высоты разгрузки хвостовая часть конвейера может перемещаться в вертикальной плоскости. Минимальная высота разгрузки составляет 1200 мм, максимальная— 2400 мм. Конвейер может поворачиваться в горизонтальной плоскости на 45? в обе стороны от оси машины. Для погрузки породы, лежащей ниже уровня рельсового пути, погрузочную головку можно опустить на 380 мм.
Для механизированной погрузки породы в забоях наклонных выработок на укладчики ТНУ навешивают погрузочные машины навесного типа. Погрузочная навесная машина МПН (рис. 55) состоит из металлоконструкции, закрепляемой на укладчике. Для перемещения подвижной рамы машины по направляющим неподвижной рамы используют лебедку. В подвижной раме смонтирована каретка с приводом, имеющая возможность перемещения в поперечном направлении. В передней части каретки подвешена телескопическая рука, на которой смонтирован грейфер с приводом от гидроцилиндра. Справа, в портальной части укладчика, размещена кабина 4 машиниста. Разработанная шорода захватывается грейфером, рука его перемещается в крайнее верхнее положение и отводится назад, где производится выгрузка породы в скип.
Рис. 55. Схема установки погрузочной машины МПН на укладчике обделки ТНУ:
1 — укладчик ТНУ; 2 — неподвижная рама; 3 — подвижная рама с кареткой; 4 — кабина; 5 — телескопическая рука; 6 — скип; 7 — грейфер
Для погрузки взорванной скальной породы в выработках большого поперечного сечения (35-70 м2) применяют тоннельные экскаваторы с рабочим органом в виде прямой лопаты.
При проходке и углублении стволов для погрузки взорванной породы в бадью применяют пневмопогрузчики. Рабочее оборудовав ние такого пневмопогрузчика — грейфер — подвешен к пневмоподъемнику или электротали. Грейфер при смыкании лопастей захватывает породу, подъемник или таль обеспечивают подъем грейфера. Опускается грейфер под действием собственного веса, при этом его раскрытые лопасти внедряются в разрыхленную породу.