Организация строительства и основные средства механизации работ

При строительстве сооружений эскалаторного подъема требуется четкая увязка работ по проходке наклонного тоннеля с возведением машинного помещения и вестибюля. Организация работ может быть комплексной, когда проходку тоннеля совмещают с сооружением машинного помещения и вестибюля, или последовательной, когда вестибюль сооружают по окончании проходки тоннеля.

При последовательной организации работ упрощается ведение подготовительных и основных работ, исключаются взаимные помехи и излишнее загромождение строительной площадки материалами и оборудованием, уменьшаются проявления деформаций и осадок. Работы по сооружению наклонного тоннеля, машинного помещения и вестибюля приходится все же иногда совмещать вследствие позднего отвода или освоения строительной площадки.

При пересечении наклонным тоннелем слабых неустойчивых грунтов используют метод предварительного искусственного их замораживания. Этот метод обеспечивает безопасность работающих в забое, сохранность городских сооружений, расположенных над тоннелем, и позволяет вести работы в сухом забое без водоотлива.

В отличие от шахтных стволов при строительстве наклонных тоннелей грунты замораживают обычно только в пределах участков слабых водонасыщенных грунтов. Нижерасположенные скальные водообильные грунты не замораживают, так как при глубоком бурении увеличиваются отклонение скважин от заданного направления и общее время замораживания (при увеличении длины замораживаемого участка в 2 раза период активного замораживания возрастает в 4 раза).

Разнородность грунтов, пересекаемых наклонным тоннелем, затрудняет применение механизированных проходческих агрегатов. Поэтому проходку наклонных тоннелей ведут при помощи тюбин-гоукладчиков, отличающихся от обычных укладчиков тем, что выдвижные горизонтальные площадки в них установлены на раме под углом 30? к оси тоннеля, а перемещение их по уклону происходит под действием собственного веса по кронштейнам, укрепленным на тюбингах. В заданном положении тюбингоукладчик удерживается двумя лебедками, установленными на его раме, тросы от которых закреплены на тюбингах обделки. При перемещении укладчика на очередное кольцо барабаны лебедок оттормаживают. Более точно положение укладчика регулируют установленными на нем гидравлическими домкратами. Лебедки дают возможность производить и некоторый подъем по уклону, что необходимо для устранения перекосов.

Выдача грунта из забоя тоннеля на поверхность осуществляется скиповым подъемом. Скип представляет собой опрокидной кузов, укрепленный на тележке, перемещаемой по пути с колеей 1560 мм.

Для механизированной погрузки грунта в автомобили на поверхности по оси тоннеля устраивают наклонную эстакаду (рис. 141), на которой укладывают путь для скипа. Под эстакадой в ее конце устанавливают бункер с пластинчатым транспортером-питателем. Над бункером устраивают специальный разгрузочный проем. Скип, поднятый на эстакаду, автоматически опрокидывается над бункером. Грунт из бункера грузится транспортером в кузов автомобиля. Производительность скипового подъема достаточна при челночных перемещениях скипа вместимостью 1,5 м³ по одному пути.

Помимо наклонной эстакады и бункера, в горный комплекс для проходки наклонного тоннеля входят еще машинное помещение и тельферная эстакада, располагаемая поперек наклонной эстакады. В машинном помещении устанавливают две редукторные лебедки (одну для скипового подъема, другую для спуска тюбингов).

Тюбинги подают в тоннель на специальных тюбинговозках — тележках на двух полускатах с поворотной платформой и бортами.

Тюбинговозка перемещается по узкоколейному пути, уложенному внутри колеи скипового пути на одной с ним оси и по тем же шпалам. По выходе на поверхность путь тюбинговозки переходит на короткий горизонтальный участок под эстакаду. Этот участок находится в зоне действия тельфера поперечной тельферной эстакады., Механизированную погрузку грунта —в скип выполняют при помощи породопогрузочной машины ППМ или погрузочной платформы, подвешенной на тросах к раме тюбингоукладчика. Платформа представляет собой сборную раму из швеллеров, покрытую стальным листом, с люком в середине. Разрабатываемый грунт скатывается по наклонной плоскости забоя на платформу и при частичной подправке его лопатами попадает в скип, установленный под люком. Перемещают платформу установленными с боков лебедками.

Рис. 141. Схема организации работ по проходке наклонного тоннеля:
а — зона подземных работ; б — поверхностный комплекс; 1 — временный оголовок; 2 — наклонная эстакада; 3 — тельферная эстакада; 4 — бункерная секция; 5 — машинное помещение; 6 — лебедка скипового подъема; 7 — лебедка для спуска тюбингов; 8 — тюбин-говоэка; 9 — галерея; 10 — замораживающая колонка; 11— наклонный тоннель; 12 —— скип; 13 — погрузочная платформа; 14 — тюбннгоукладчик; 15 — компрессорная

Обеспечение водоотлива в наклонном тоннеле является более сложной задачей, чем при проходке шахтных стволов. Поэтому если строительство основной части станции ведется с некоторым опережением, то нижнюю часть наклонного тоннеля в незамороженных скальных обводненных грунтах сооружают с передовой штольней. Штольню проходят снизу вверх со стороны станции на уровне лотка тоннеля. Это позволяет освободиться от притока воды в забой тоннеля. В отдельных случаях воду из забоя сбрасывают в станционные выработки через пробуренную скважину.

Проходка наклонного тоннеля с передовой штольней имеет и другое преимущество. Более полно в этом случае механизируется уборка грунта в забое, так как грунт можно сбрасывать вниз по штольне. С этой целью штольню по ширине разделяют на два отсека. В одном отсеке устраивают деревянный настил, обшитый листовой сталью; по нему грунт сбрасывают в станционную выработку, где он грузится породопогрузочной машиной в вагонетки. В другом отсеке оборудуют лестницу для прохода людей. Транспортные потоки, таким образом, разделяются: тюбинги и другие элементы конструкций, а также материалы подаются сверху, а грунт идет вниз. Все это упрощает организацию работ и позволяет ускорить строительство.

При совмещенном строительстве наклонного тоннеля и вестибюля для монтажа конструкций вестибюля и подачи материалов в верхнюю зону работ используют обычно козловой кран КХТС-20. Монтируют кран обычно в процессе проходки наклонного тоннеля.

Проходка встречной штольни со стороны среднего станционного тоннеля, позволяющая разделить транспортные потоки, дает возможность раньше освободить площадку от основных устройств горного комплекса и приступить к строительству вестибюля. Дальнейшую подачу тюбингов, деталей внутренних конструкций и материалов в наклонный тоннель ведут козловым краном. Для этого в месте будущего сопряжения наклонного тоннеля и машинного помещения устраивают горизонтальную площадку, куда переносят лебедку тюбинговозки. При неглубоком котловане, когда часть колец является временной и подлежит разборке, над горизонтальной погрузочной площадкой устраивают проем в своде тоннеля, через который подают в тоннель строительные детали и материалы.

Проходка наклонных тоннелей

Тюбингоукладчик монтируют в наклонном котловане, в котором устраивают временный оголовок из неполных колец обделки. Котлован разрабатывают с креплением стен до глубины 7-8 м, что позволяет собрать первое базовое кольцо обделки. На спланированном под углом 30? откосе дна котлована устраивают вогнутый бетонный лоток, являющийся основанием для первого кольца обделки и следующих за ним выше полуколец обделки.

Первое кольцо обделки собирают с высокой точностью по маркшейдерским отметкам и заливают бетоном, укладываемым между кольцом и стенками котлована. Через отверстия для нагнетания в тюбингах предварительно пропускают анкеры, улучшающие связь тюбингов с бетоном. Для монтажа тюбингоукладчика собирают 8-9 полуколец, также раскрепляя их бетоном.

При наличии близко от поверхности земли грунтовых вод котлован разрабатывают до глубины, превышающей уровень грунтовых еод не менее чем на 0,5 м. На подготовленном основании собирают только полукольца. Первые полные кольца собирают впоследствии при помощи тюбингоукладчика. Часть этих колец является временной.

В отдельных случаях полукольца оголовка собирают в другом порядке — сверху вниз. До бетонирования полукольца удерживают тяжами, прикрепленными к балкам, уложенным на поверхности.

При высоком уровне грунтовых вод для устройства временного оголовка применяют водопонижение или другие специальные методы работ. Эти методы работ используют обычно в увязке с производством работ по сооружению машинного помещения.

При проходке наклонных тоннелей заходки делают: при ширине кольца 1 м на одно — кольцо обделки, а при ширине кольца 0,75 м на одно или два кольца в зависимости от устойчивости грунтов. Кровлю крепят инвентарными металлическими кронштейнами, прикрепляемыми болтами к тюбингам.

Грунты I-III категорий разрабатывают отбойными молотками с пиками или лопатками. Работу начинают в верхней части забоя с выдвижных платформ тюбингоукладчика. По мере разработки грунт сбрасывают вниз на погрузочную платформу, с которой он попадает в скип.

Достаточно устойчивые грунты разрабатывают в верхней части забоя на высоту 1,5 м с образованием уступа, соответствующего глубине заходки. Затем, работая на уступе, доводят выработку до уровня погрузочной платформы. При менее устойчивых грунтах разработку верхней части забоя ведут, оставляя несколько уступов по 25 см. Кровлю крепят в этом случае удлиненными кронштейнами. Такая система разработки забоя целесообразна при наличии ледогрунтового ограждения из замороженных грунтов, обеспечивающего устойчивость кровли выработки.

При разработке нижней части забоя погрузочную платформу оттягивают назад и разрабатываемый грунт грузят непосредственно в скип.

Разработку грунта можно начинать с центрального вертикального разреза от кровли до погрузочной платформы с последующим переходом на двустороннюю обработку забоя.

При неустойчивой — плоскости лба забоя ее закрепляют в несколько ярусов телескопическими стальными трубами. Концы труб заводят в углубления в боках выработки и распирают коротышами в борта тюбингов. За трубы закладывают вертикальные доски и расклинивают их вплотную к забою.

В скальных грунтах и твердых глинах применяют буровзрывной способ разработки забоя с обрушением грунта на погрузочную платформу. Разработку забоя ведут в два приема: сначала разрабатывают верхний ярус, затем — нижний. После разработки верхнего яруса и выдачи грунта на поверхность погрузочную платформу оттягивают под тюбингоукладчик, а по окончании работ на нижнем ярусе платформу возвращают в рабочее положение.

Буровзрывные работы в зоне замороженных слабых неустойчивых грунтов допускаются при соблюдении мер предосторожности, обеспечивающих сохранение ледогрунтового ограждения и замораживающих колонок.

Монтаж колец обделки наклонного тоннеля ведут в обычном порядке. Сначала укладывают, выверяют и сболчивают лотковые тюбинги, а затем продолжают сборку кольца симметрично, в обе стороны. Вне зоны замороженных грунтов монтаж колец ведут с установкой полных болтовых комплектов. В зоне замороженных грунтов кольца собирают на временных болтах с плоскими стальными шайбами; полные болтовые комплекты устанавливают в этом случае при выполнении гидроизоляционных работ.

Отклонение диаметра колец при укладке не должно превышать ?30 мм, а продольное смещение ?1 мм. При необходимости устранить накапливающееся отклонение обделки в плане и профиле между кольцами закладывают клиновидные стальные прокладки.

Нагнетание цементно-песчаного раствора за обделку производят за каждые 2-3 кольца с тщательным пикотажем за тюбинги деревянными коротышами с клиньями и стружкой или паклей. Оборудование для нагнетания устанавливают в растворном узле на поверхности. Готовый раствор подают в забой по стальной трубе и присоединенному к ее нижнему концу шлангу.

При нагнетании в зоне замороженных грунтов используют растворы со специальными добавками, предотвращающими замерзание растворов или ускоряющими процесс схватывания. По выходе из инъектора раствор должен иметь температуру не ниже 20 ?С. Контрольное нагнетание ведут до оттаивания грунтов, чтобы не допустить их разуплотнения, что может произойти при наличии остаточных пустот. В зоне устойчивых грунтов контрольное нагнетание ведут обычно при выполнении гидроизоляционных работ.

Гидроизоляционные работы выполняют после оттаивания грунтов. Работы ведут по ходу снизу вверх с использованием тех же переносных инвентарных подмостей и тележек, с которых производилось контрольное нагнетание. На изолируемом участке ведут, если нужно, дополнительное контрольное нагнетание, заменяют временные болты постоянными с гидроизоляционными шайбами, очищают пескоструйным аппаратом чеканочные канавки, после чего зачеканивают швы между тюбингами сначала свинцовой проволокой или освинцованным шнуром, а затем расширяющимся или безусадочным цементом. По мере выполнения гидроизоляционных работ разбирают путь скипового подъема.

По окончании гидроизоляционных работ приступают к монтажу внутритоннельных конструкций.

Бетонные опоры под фундаменты эскалаторов и боковые ступени бетонируют с использованием металлической инвентарной опалубки. Для лучшего закрепления плит фундаментов часть опор бетонируют после установки плит. Фундаментные плиты и лестничные блоки опускают и устанавливают на место при помощи лебедок и специальных такелажных приспособлений. Наружные поверхности боковых ребер фундаментных плит имеют продольные канавки. После монтажа плит швы между плитами промазывают снизу цементным раствором, а образуемые продольными канавка-ми пазы заливают цементно-песчаным раствором.

Монтаж водозащитного зонта ведут с той же тележки, с которой производились гидроизоляционные работы, перемещая ее сверху вниз. Перед навеской панелей (картин) их внешнюю поверхность покрывают битумной мастикой, а поверхность чугунных тюбингов очищают от окалины и ржавчины и покрывают цементным молоком или другими антикоррозионными составами. По установленному зонту делают насечку и поверхность его штукатурят, а затем окрашивают.

Сооружение вестибюлей

Строительство вестибюлей станций глубокого заложения ведут с учетом особых требований к этим сооружениям. Для обеспечения надежной работы подъемных механизмов эскалаторов осадки их фундаментов должны быть минимальными и равномерными. Машинное помещение и примыкающий к нему оголовок, как и наклонный тоннель, должны иметь надежную гидроизоляцию. Сопряжение оголовка с наклонным тоннелем должно допускать некоторое их взаимное смещение. Перекрытие машинного помещения, являющееся полом эскалаторного зала, должно быть рассчитано на воспринятие больших нагрузок, передаваемых на него при монтаже и ремонте эскалаторов.

Вестибюли сооружают открытым способом. Поскольку станции глубокого заложения сооружают преимущественно в условиях плотной городской застройки, строительство вестибюлей ведут, как правило, с креплением стен котлованов.

При возведении подземных вестибюлей в районах с большим транспортным движением приходится преодолевать значительные трудности, связанные с необходимостью не нарушать нормальное пассажирское движение. Сложность работ усугубляется в ряде случаев необходимостью совмещения проходки наклонного тоннеля со строительством вестибюля и общей стесненностью работ.

Крепление стен котлованов выполняют забивными или буронабивными сваями в зависимости от условий строительства и наличия близко расположенных жилых или производственных зданий.

Исходя из необходимости обеспечения равномерных осадок фундаментов подъемных механизмов эскалаторов фундаментную плиту вестибюля и машинного помещения делают в виде жесткой монолитной железобетонной конструкции толщиной 1 м и более.

Большая общая высота сооружения, особенно при подземном расположении вестибюля, вызывает необходимость производить работы в глубоком котловане при расположении основания сооружения ниже уровня грунтовых вод. Основанием котлована во многих случаях являются слабые грунты. Эти условия заставляют использовать самые разнообразные способы производства работ. Широкое применение находят при этом и специальные методы работ.

При уровне грунтовых вод выше основания вестибюля работы ведут с водопонижением. Если гидрогеологические изыскания показывают, что водопонижение не может быть эффективным, а на небольшом расстоянии от основания вестибюля находится водо-упор, то котлован ограждают металлическим шпунтом, погружаемым до водоупора. При глубоком расположении водоупора грунты закрепляют путем искусственного их замораживания по всему контуру вестибюля.

При слабых грунтах в основании вестибюля в ряде случаев применяют фундаментные столбы или сваи, опускаемые до плотных грунтов. Чтобы исключить недопустимые осадки близко расположенных зданий, иногда предусматривают забивку двух рядов шпунта — основного и вспомогательного.

Для предотвращения просачивания грунтовой воды в машинное и другие помещения подземного вестибюля по всему их наружному контуру устраивают оклеечную гидроизоляцию. Подготовку под изоляцию и ее устройство осуществляют обычными для открытого способа работ приемами. После устройства гидроизоляции и защитного покрытия по ней устанавливают арматуру и укладывают бетонную смесь в сплошную фундаментную плиту машинного помещения. Затем возводят стены, перекрытия и другие конструкции, используя при этом общестроительные средства механизации бетонных, каменных и монтажных работ.

После прекращения осадок устраивают сопряжение машинного помещения с эскалаторным тоннелем в виде монолитного железо-бетонного оголовка, обеспечивающего некоторое взаимное перемещение конструкций.

Контрольные вопросы

Перечислите основные сооружения эскалаторного подъема и укажите их назначение.

Каковы преимущества и недостатки совмещенной и последовательной организации работ по строительству эскалаторного тоннеля и вестибюля?

Каковы основные средства механизации работ и что входит в состав горного комплекса при проходке эскалаторного тоннеля?

Как работает скиповой подъем и как подают тюбинги к месту монтажа очередного кольца обделки?

В каких случаях проходку нижней части эскалаторного тоннеля ведут с передовой штольней и как эта штольня должна быть оборудована?