Сплошного забоя способ проходки
СПЛОШНОГО ЗАБОЯ способ проходки (а. full-face drivage; н. Vollausbruchverfahren, Auffahren im vollen Querschnitt, Vollschnittvortrieb; ф. creusement par tranches; и. metodo de avance sin dividir en el carbon у en la roca) — проведение подземных выработок (автодорожных, железнодорожных, гидротехнических тоннелей, тоннелей и станций метрополитена, камер различного назначения) с раскрытием их на полное сечение за один приём. Способ применяют преимущественно в крепких скальных грунтах с коэффициентом крепости по шкале М. М. Протодьяконова более 4, способных обеспечить устойчивость кровли и плоскости забоя. Отличается наибольшей простотой и чёткостью в организации работ, возможностью применения высокопроизводительного горнопроходческого и бетоноукладочного оборудования, что обеспечивает высокие темпы проходки. Основные трудности связаны с переходом к другим способам работ (в случае изменения горно-геологических условий), а также с сохранением вертикальной плоскости забоя.
Выбор комплекса оборудования и организации работ при сплошном забое зависит от свойств грунтов, размеров поперечного сечения и протяжённости подземной выработки. В большинстве случаев грунт разрабатывают буровзрывным способом. При проходке протяжённых тоннелей шириной до 7 м и сечением до 60 м 2 (однопутные железнодорожные тоннели) комплекс обычно включает: буровой агрегат портального типа для бурения и заряжания шпуров, оборки кровли и забоя, установки временной крепи; породопогрузочную машину непрерывного действия или тоннельный экскаватор для погрузки грунта в транспортные средства (например, проходческие вагоны большой вместимости с донным конвейером, объединяемые в бункер-поезда, перемещаемые электровозами, или подземные самосвальные автопоезда). С использованием указанного оборудования скорость проходки достигает 180-220 м/месяц.
Реклама
При проходке крупнопролётных подземных выработок сечением до 100 м 2 и более, когда ширина их достаточна для разминовки горнопроходческого оборудования, обуривание и заряжание шпуров в забое осуществляют с помощью самоходных бурильных установок на пневмоколёсном или гусеничном ходу, а погрузку грунта — экскаваторами или ковшовыми погрузочными машинами с боковой разгрузкой ковша вместимостью до 5-8 м 3 . При этом скорость проходки 120-150 м/месяц.
В ряде случаев для размещения горнопроходческого оборудования устраивают передвижную платформу с консольным мостом, что позволяет совместить погрузку грунта в нижнем ярусе с бурением шпуров и установкой временной крепи в верхней части выработки. Платформа состоит из нескольких секций, которые перемещаются по почве выработки гидравлическими домкратами, а консольный мост передвигается по рельсам, уложенным на платформе. См. рис..
При сплошном забое монолитную бетонную обделку возводят в передвижной инвентарной опалубке, на возможно большем расстоянии от забоя, чтобы упростить организацию работ в тоннеле, разделив участки проходческих и бетонных работ и, соответственно, транспортные потоки.
В 80-е гг. для проходки транспортных и гидротехнических тоннелей сплошным забоем вместо буровзрывного способа применяют тоннелепроходческие машины с рабочим органом роторного действия (при помощи которого разрабатывается грунт), а также системой ковшовых устройств и конвейеров, по которым грунт удаляется за пределы машины и перегружается в транспортные средства. Транспортирование грунта, установка временной крепи и возведение обделки производятся так же, как при обычном горном способе работ.
В практике тоннелестроения известны случаи применения сплошного забоя при пересечении ограниченных зон нарушенных грунтов с использованием для крепления выработки арочной или арочно-бетонной крепи в сочетании с опережающими защитными экранами из труб или бетонными оболочками, устраиваемыми за проектным контуром выработки до начала проходки и с обязательным креплением забоя.
При строительстве тоннелей метрополитена в грунтах средней и слабой устойчивости сплошного забоя используют при бесщитовой (эректорной) проходке с применением частично механизированных комплексов и сборной обделки.
Источник
Способ сплошного забоя при строительстве тоннелей
Библиотека / Строительство метрополитенов / Проходка тоннелей со сборными обделками способом сплошного забоя
Проходка тоннелей со сборными 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
Рис. 130. Схема ступенчатой разработки забоя с использованием автомобильного транспорта
При наличии прослоек твердых пород проходку ведут смешанным способом (рис. 129, б), разрабатывая вначале более крепкие породы буровзрывным способом.
В отдельных случаях для повышения устойчивости забоя применяют способ ступенчатого забоя (рис. 130). В этом случае верхнюю часть 1 забоя разрабатывают с опережением на 1,5-2 м относительно нижней части. В скальных грунтах для крепления опережающей части применяют анкерное крепление сеткой (или набрызгбетоном) или металлические арки. В мягких грунтах крепление выполняют металлическими арками 2 с деревянной за-тяжкой 4 за ними. Концы 5 арок разводят и опирают на грунт за пределами контура тоннеля. Взорванную или отбитую породу убирают погрузочными машинами 3 и грузят в глухие вагонетки при рельсовой откатке или в автомобили-самосвалы при автомобильном транспорте. Блоки обделки доставляют на специальных тележках или автомобилях.
При сооружении тоннелей закрытым способом на глубоком заложении преимущественно используют рельсовый узкоколейный транспорт. Автомобильный транспорт применяется в отдельных случаях при проходке тоннелей мелкого заложения. Для удобства работы погрузочной машины и маневрирования с вагонами за блокоукладчиком монтируют металлическую платформу, на которую укладывают симметричную стрелку для разминовки порожних и груженых вагонеток. Платформа перемещается вслед за укладчиком.
После уборки грунта приступают к сборке колец чугунной или железобетонной обделки тоннеля с помощью механизированного укладчика.
В разработанном в грунте и закрепленном пространстве (заходке) собирают очередное кольцо обделки тоннеля. Для этого укладчик передвигают вперед и устанавливают так, чтобы его рычаг находился посередине заходки. Тюбинг или блок на тележке подают к рычагу укладчика и с помощью специального захвата крепят к нему. Прикрепленный тюбинг снимают рычагом с тележки и, вращая рычаг влево или вправо и изменяя его длину, устанавливают тюбинг в требуемое место.
Сопрягающиеся плоскости сборных элементов перед укладкой очищают от грязи, льда, снега. Обработанные поверхности чугунных тюбингов очищают от машинного масла, которым их покрывают при транспортировке. Нижние тюбинги или лотковые железобетонные блоки укладывают с особой тщательностью.
При укладке первых (лотковых) чугунных тюбингов для центрирования болтовых отверстий на кольцевой плоскости первого устанавливаемого тюбинга и отверстий в тюбингах ранее уложенного кольца в крайние болтовые отверстия забивают два конических стержня (оправки). После этого устанавливают и затягивают болтовые отверстия центрируют при помощи трех оправок, забиваемых в болтовые отверстия на круговом и продольном бортах тюбинга. Дальнейшую установку тюбингов ведут поочередно с обеих сторон кольца, используя специальные инструменты и приспособления (оправки, гаечные ключи, поддерживающие устройства). При необходимости тюбинги подклинивают деревянными клиньями.
Для скрепления чугунных тюбингов болты устанавливают сразу с гидроизоляционными асбобитумными или полиэтиленовыми шайбами. При проходке тоннеля в местах расположения проемов притоннельных сооружений и проемов на станциях, а также на участках, сооружаемых с искусственным замораживанием грунтов, болты устанавливают на плоских металлических шайбах. При гидроизоляционных работах болты с плоскими шайбами снимают и устанавливают вместо них болты со сферическими или пластмассовыми шайбами. Сегменты сболчивают пневматическими сболчивателями или лневмогайковертами.
Элементы сборных железобетонных обделок укладывают поочередно с каждой стороны от лоткового блока. В специальные отверстия по продольным бортам блоков вставляют фиксирующие шпильки. В ребристой железобетонной обделке по круговым бортам устанавливают стяжные болты. Верхние блоки при монтаже опирают на выдвижные балки укладчика обделки и подклинивают деревянными клиньями.
По окончании сборки каждого кольца, до передвижения укладчика тоннельной обделки, а также после его прохода, проверяют правильность сборки кольца путем измерений его по вертикальному и горизонтальному диаметрам, а также по двум диаметрам, расположенным под углом 45? к горизонту. Данные об измерении диаметров кольца вносят в ведомость укладки колец тоннельной обделки. Эллиптичность (отклонение диаметров) колец, вышедших за блокоукладчик, не должна превышать ?50 мм. Для сохранения геометрических размеров кольца обделки тоннеля в допустимых пределах иустоты за обделкой закладывают неразмокаемой породой, затем производят первичное нагнетание песчано-цементного раствора. Отставание нагнетания от забоя не должно превышать трех колец.
Источник
