Проходка тоннелей с монолитными об дел нами способами сплошного забоя и уступным

Способ сплошного забоя. Этот способ применяют при проходке тоннелей с монолитными бетонными и железобетонными обделка-ми в скальных грунтах с коэффициентом крепости не менее 4 (VI категория по СНиП и выше). Грунт разрабатывают буро-взрывным способом. Постоянную обделку, в основном подковообразного очертания, возводят параллельно с проходческими работами. Бетонирование конструкции обделки ведут на некотором расстоянии от забоя, зависящем от устойчивости грунтов, в которых ведется проходка, а также от принятой организации работ.

Участок тоннеля между забоем и местом бетонирования обделки закрепляют временной крепью. В скальных монолитных грунтах с коэффициентом крепости 12 и выше временную крепь разрешается не устанавливать.

В качестве временной «репи применяют:

металлическую арочную крепь — полную (для свода и стен) и неполную (для сводовой части);

анкерную крепь (используют металлические клиновые анкеры, железобетонные анкеры и сталеполимерные анкеры);

анкерную крепь с сеткой, натянутой между анкерами.

При значительном отставании постоянной обделки от забоя в качестве временной крепи применяют набрызгбетон по сетке или по породе.

При сооружении коротких участков тоннеля в крепких скальных грунтах, где устойчивость выработки не нарушается, применяют последовательную схему работ: вначале ведут проходку выработки с установкой временной крепи, а после окончания проходки приступают к бетонированию обделки.

При параллельной схеме организации работ и проходке тоннеля в сильно трещиноватых скальных грунтах можно приблизить участок бетонирования обделки к забою. Процесс строительства тоннеля при этой схеме ускоряется.

При производстве этих работ применяют два комплекса оборудования: один комплекс предназначен для проходческих работ в забое, второй-для возведения обделки. Первый комплекс (рис. 131) состоит из буровой портальной рамы 3, обеспечивающей пропуск машин и вагонов к забою, породопогрузочной машины 4 на гусеничном ходу с транспортером-перегружателем 7, машины 5 для нанесения набрызгбетона, передвижной платформы 6 со стрелочным переводом и транспортных средств. На раме смонтированы бурильные машины / для обуривания забоя и телескопический перфоратор 2 для бурения шпуров иод анкеры. Вместо рамы могут применяться самоходные буровые установки. Для выдачи грунта и подачи материалов применяют рельсовый узкоколейный транспорт.

Комплекс для бетонирования обделки (рис. 132) состоит из механизированной металлической передвижкой опалубки для бетонирования обделки и передвижных пневмобетоноукладчиков на рельсовом ходу, в которых доставляют бетонную смесь на участок бетонирования обделки, где с помощью сжатого воздуха ее подают за опалубку и уплотняют вибраторами.

Вместо передвижных пневмобетоноукладчиков можно применять стационарные бетононасосы. В этом случае бетонную смесь к месту укладки доставляют в опрокидных вагонах, специальных контейнерах или автобетоносмесителях.

Рис. 131. Схема комплекса оборудования при проходке тоннеля способом сплошного забоя:
а — положение машин при обуривании забоя; б — положение машин после взрыва и погрузки породы

Проходку тоннеля организуют поточным методом по циклограмме, предусматривающей обуривание забоя, заряжание шпуров, взрывание, проветривание, уборку породы и установку временного крепления. Число, расположение и глубина шпуров устанавливаются в паспорте буровзрывных работ, а тип временного крепления-IB проекте производства работ. Оба документа утверждаются главным инженером строительно-монтажного управления или тоннельного отряда.

Рис. 132. Схема организации работ по бетонированию обделки тоннеля:
1 — участок тоннеляс временной арочной крепью; 2 — вентиляционная труба; 3 — участок тоннеля с забетонированными стенами; 4 — бетоновод; 5 — участок тоннеля с готовой бетонной обделкой; 5 — передвижная опалубка для бетонирования свода; 7 — вспомогательная тележка опалубки свода; 8— пневмобетононагнетатель; 9 — передвижная опалубка стен; 10 — вспомогательная тележка опалубки стен

В проекте производства работ указывается общая технологическая взаимосвязь между проходческими работами в забое и бетонированием обделки с таким расчетом, чтобы транспортные операции для обоих участков работ не накладывались одна на другую. Например, во время вывозки грунта из забоя на участке бетонирования обделки ведут подготовительные работы, а в период обу-ривания забоя укладывают бетон обделки.

Уступный способ. Этот способ проходки тоннелей с монолитными бетонными и железобетонными обделка ми применяют в скальных грунтах повышенной трещиноватости, в которых не может быть обеспечена устойчивость забоя при разработке на полное сечение.

Особенность уступного способа проходки состоит в разделении забоя по высоте на две части — верхнюю 2 и нижнюю 1, проходку которых ведут одновременно с отставанием нижней части от верхней на 30-50 м (рис. 133).

Высоту верхней части тоннеля принимают равной 3-4 м из условия размещения проходческого оборудования и возведения свода (в случае его необходимости) при минимально допустимой высоте.

Шпуры бурят с применением самоходных буровых установок или буровых машин. В верхней части уступа, кроме буровой установки, размещают погрузочные машины 6 и транспортные средства (вагонетки) 7, транспортер-перегружатель или погрузочно-доставочную машину.

В забое нижнего уступа устраивают специальный передвижной помост 5 с бункером для приема грунта из верхней части, а также монтируют подъемные устройства 4 для транспортирования материалов в верхний забой. Тип машин и транспортных средств применяют такой же, как описан выше. Оба забоя обуривают на одну заходку одновременно. Шпуры в верхнем забое располагают горизонтально, а в нижнем уступе — вертикально или с небольшим наклоном. Взрывание в верхнем и нижнем забоях можно производить одновременно. Перед взрьшом передвижной помост откатывают от забоя на безопасное расстояние. Забой верхней части после взрывания шпуров на одну заходку закрепляют анкерной крепью с сеткой или устанавливают металлическое арочное крепление, вынося пяты за пределы контура тоннеля. В сильно трещиноватых породах арки опирают на продольные стальные балки в виде перевернутого двутавра (рандбалки), под которые подводят стойки для крепления боковых штросс.

Рис. 133. Схема организации работ при способе нижнего уступа:
1 и 2 — нижняя и верхняя части забоя; 3 — металлическая опалубка; 4 — подъемные устройства; 5 — передвижной помост; 6 — породопогрузочные машины; 7 — вагонетки; 8 — бетононасос

После проветривания и крепления обоих забоев приступают к уборке породы, вначале в нижнем уступе, а затем, после надвиж-ки моста, из верхней части тоннеля. Отсюда взрываемая порода попадает в бункер и грузится в вагонетки или автомобили-самосвалы.

Недостатком этой схемы способа нижнего уступа является сложность организации работ по параллельной проходке двух забоев (взрывание в них производят одновременно для сокращения общего времени, затрачиваемого на взрывание и проветривание).

В таких условиях рекомендуется применять схему сооружения тоннеля в два этапа. В начале на всю длину сплошным забоем проходят верхнюю часть тоннеля и бетонируют свод. После этого приступают к проходке нижней части и бетонируют стены и обратный свод.

Способ пилот-тоннеля

Сущность способа пилот-тоннеля заключается в том, что поперечное сечение сооружаемого тоннеля разделяют на две выработки, т. е. сначала проходят тоннель малого диаметра (пилот-тоннель), а затем расширяют его на требуемое сечение.

Этот способ широко применяют при сооружении в мягких грунтах станционных тоннелей и камер съезда, если их проходка с раскрытием сразу на полный .профиль осложняется значительным горным давлением (особенно со лба забоя) и требует усиленного крепления. Применение же щитового способа неэффективно, поскольку протяженность сооружаемого тоннеля невелика (до 100— 150м).

Расположение пилот-тоннеля относительно сечения сооружаемого тоннеля определяют в каждом конкретном случае в зависимости от геологических условий, удобства разработки грунта в верхней и нижней частях основного тоннеля, размещения откаточных путей.

Диаметр пилот-тоннеля выбирают также с учетом гидрогеологических характеристик грунтов, но исходя из удобства работ он не должен быть менее 2,5 м. При строительстве метрополитенов в качестве пилот-тоннеля проходят тоннели со сборными чугунными или железобетонными обделками диаметром 5,5 или 6 м и шириной кольца 1 м. Для основного тоннеля применяют типовые обделки диаметром 8,5 или 9,5 м при ширине кольца 0,75 м.

Для удобства работ по расширению профиля отметку оси пилот-тоннеля принимают такой, чтобы высота разрабатываемой верхней части сечения составляла 2-2,5 м. В связи с этим различают варианты проходки с нижним пилот-тоннелем и центральным пилот-тоннелем.

Чаще применяют проходку с нижним пилот-тоннелем, при которой отметки лотковой части тоннелей совмещаются или имеют разницу в 0,5-0,7 м. При этом откаточные пути пилот-тоннеля и основного тоннеля располагают в одном уровне. Объем разрабатываемого грунта основного тоннеля уменьшается от верхней части сечения к нижней, что обеспечивает наилучшие условия для его погрузки, почти исключая перегрузки из лотковой части в вагонетки.

При проходке с центральным пилот-тоннелем его ось совмещают с осью основного тоннеля или располагают ниже ее на 0,5-1 м, В этом случае становится минимальной высота забоя при расширении профиля на основной тоннель, но значительно увеличиваются объем грунта, разрабатываемого в нижней части основного тоннеля, и объем перекидки его для погрузки в вагонетки, что затрудняет ведение работ.

Сооружение пилот-тоннеля начинают с разработки камеры для укладчика обделки. После ее устройства и монтажа укладчика и оборудования приступают к проходке пилот-тоннеля методами, описанными в § 30.

Следует отметить важность работ по проведению первичного» нагнетания за все кольца пилот-тоннеля еще до раскрытия основного тоннеля на полное сечение. Это в значительной мере устраняет приток воды в выработки и предотвращает осадки поверхности, а также деформации основного тоннеля при его сооружении, В зависимости от принятой организации работ проходку основного тоннеля можно вести параллельно с проходкой пилот-тоннеля (с отставанием на 25-30 м) или последовательно после завершения строительства пилот-тоннеля.

Сооружение основного тоннеля начинают с разработки на базе пилот-тоннеля камеры для монтажа укладчика обделки. Эта камера представляет собой участок основного тоннеля из нескольких колец, длина которого позволяет установить укладчик обделки и разместить проходческое оборудование.

Проходку камеры начинают с устройства прорезных колец, В соответствии с проектом производства работ определяют место рассечки и в двух смежных кольцах пилот-тоннеля вынимают ключевые тюбинги и по одному смежному. После этого проходят фур-нель, раскрывают калотту и разрабатывают породу стен и лотка по круговому очертанию обделки большого тоннеля, одновременно демонтируя тюбинги пилот-тоннеля. После монтажа прорезных колец ведут проходку камеры и монтируют укладчик обделки.

Рис. 134. Схема организации работ при использовании способа пилот-тоннеля:
1 — кольца обделки тоннеля; 2 — тюбингоукладчик; 3 — передвижной бункер; 4 — вагонетка; 5-лебедка; 6 — пилот-тоннель; 7 — основной тоннель; 8 — лонгарины калотты

Проходку основного тоннеля на базе пилот-тоннеля ведут в следующем порядке (рис. 134). С опережением на 3 м проходят штольню с обычной деревянной крепью. Заходками по 1,5-2 м разрабатывают калотту. Лонгарины калотты опирают с одной стороны на кольца 1 обделки тоннеля, с другой стороны — на стойки, устанавливаемые на пилот-тоннель 6. Бункер перемещается лебедкой 5, установленной на раме, опирающейся на кронштейны.

После первой заходки разбирают два кольца обделки пилот-тоннеля и монтируют два кольца обделки 1 станционного тоннеля при помощи тюбингоукладчика 2. За кольца сразу же нагнетают цементно-песчаный раствор. После второй заходки разбирают одно кольцо, а монтируют уже два. Таким образом за две за-ходки на длине 3 м разбирают три кольца по 1 м и монтируют четыре кольца по 0,75 м. Затем цикл повторяется.

В зоне производства работ укладывают три пути. На крайних устанавливают вагонетки для погрузки породы из бункера, по среднему ведут откатку.

Контрольные вопросы

Для чего нужны щитовые камеры и камеры укладчиков обделки?

Что такое прорезные кольца?

Каков порядок монтажа кольца из сборных элементов?

Какие машины применяют при проходке тоннелей способом сплошного забоя со сборными обделками?

Какие машины используют при проходке тоннелей с монолитными обделками?