 |
Механизированные тоннелепроходческие комплексы при щитовом способе сооружения тоннелей
|
|
|
|
Для достижения высокой скорости проходки и получения отличного качества сооружаемого тоннеля, тоннелепроходческие работы при щитовом способе выполняются поточным методом с использованием машин и механизмов, обеспечивающих практически полную механизацию, а в некоторых процессах и автоматизацию работ. Все эти машины и механизмы составляют механизированный проходческий щитовой комплекс, состав которого определяется, прежде всего, механизированным щитом, располагающимся в голове комплекса. Непосредственно в хвостовой части щита или сразу же вслед за ним располагается механизированный укладчик сборной тоннельной обделки, а далее, уже в готовой части тоннеля, располагаются технологические тележки и платформы, на которых размещается необходимое для выполнения различных операций тоннелепроходческого цикла оборудование, а также маневровые и другие устройства.
Познакомимся с некоторыми механизированными тоннелепроходческими комплексами на базе отечественных проходческих щитов.
Рис. 12.1. Схема комплексной механизации проходческих работ за щитом с
роторным дисковым исполнительным органом:
1- щитовой транспортёр; 2-промежуточный челночный транспортёр; 3-блокоукладчик;
4-главный тоннельный транспортёр; 5-технологическая тележка; 6-кран для подъёма
бетонной смеси; 7-аппарат для нагнетания; 8- бункер
Проходческий комплекс за механизированным щитом с роторным дисковым исполнительным органом (рис. 12.1.) состоит из щита со щитовым транспортёром 1, который выдаёт разработанный грунт на промежуточный транспортёр челночного типа 2. Во время резания грунта челночный транспортёр передаёт грунт от щитового транспортёра на главный тоннельный транспортёр 4, далее грунт попадает в бункер 8, а оттуда в вагонетки.
|
|
|
В процессе монтажа сборной обделки блокоукладчиком 3, челночный транспортёр 2 по направляющим, установленным на блокоукладчике, удаляется из плоскости вращения рычага укладчика обделки. Сзади за блокоукладчиком располагается технологическая тележка 5 с расположенным на ней оборудованием.
Рис. 12.2.Схема комплексной механизации проходческих работ за щитом КТ1-5,6:
1-механизированный проходческий щит; 2-шарнирный узел; 3-конвейерный блокоукладчик;
4-транспортный мост; 5-хвостовая опора транспортного моста; 6-троллейный барабан;
7-вагонетка; 8-передвижная технологическая платформа; 9-тельфер;
10-растворонагнетатель; 11-транспортёртдля сухой смеси
В плотных устойчивых глинистых грунтах успешно применяется механизированный комплекс КТ1-5,6 (рис. 12.2.). В состав комплекса входит механизированный щит 1 с роторным лучевым исполнительным органом к хвостовой части щита 2 шарнирно крепится передняя часть транспортного моста 4. Хвостовая часть транспортного моста опирается на тележку 5. В конце транспортного моста установлены троллейные барабаны 6. Внутри сечения транспортного моста проходит главный транспортёр, доставляющий разработанный грунт к бункеру в месте загрузки вагонеток 7.
Монтаж обделки ведётся при помощи конвейерного укладчика 3, расположенного на транспортном мосту. Элементы обделки доставляются электровозом на специальных платформах (блоковозках) до тельфера 9, а затем этим тельфером подаются к месту укладки. Конструкция применяемой обделки предусматривает обжатие её в грунт домкратами, расположенными в лотке обделки. В лотковой части тоннеля уложена стальная платформа 8 с рельсовыми путями и маневровыми устройствами. Контрольное нагнетание за обделку производят растворонагнетателем 10, который загружается смесью для нагнетания при помощи транспортёра 11.
|
|
|
На рисунке 12.3. показан механизированный проходческий комплекс за щитом с дисковым роторным исполнительным органом конструкции Главтоннельметростроя. В состав комплекса входит механизированный проходческий щит с роторным дисковым исполнительным органом 1, кольцевой блокоукладчик 2, расположенный на самостоятельной тележке. Разработанный грунт при помощи транспортёра 3, проходящего через полый вал укладчика, выдаётся от щита на главный тоннельный транспортёр 4, а затем из бункера 5 загружается в вагонетки 8. В хвостовой части комплекса находится тележка 7 для нагнетания раствора за обделку. Эта тележка служит опорой для бункера и для размещения шахтной понизительной подстанции 6. Блоки обделки подаются сначала на блоковозках 10 под захват тельферного перегружателя 9, который устанавливает их на рольганг 11 для последующей транспортировки к рычагу блокоукладчика. Конструкция блокоукладчика позволяет применять обделки, обжатые в грунт на уровне горизонтального диаметра.
Рис. 12.3. Механизированный проходческий комплекс за щитом Главтоннельметростроя:
1- щит с дисковым роторным исполнительным органом и регулируемой частотой вращения;
2- блокоукладчик; 3-скребковый транспортёр; 4-ленточный тоннельный транспортёр; 5-бункер;
6-шахтная понизительная подстанция; 7-технологическая тележка; 8-вагонетка; 9-тельфер;
10-блоковозка; 11-рольганг
Механизированный тоннелепроходческий комплекс за щитом с двухдисковым исполнительным органом планетарного типа (рис. 12.4.) применяется при проходке тоннелей в скальных грунтах средней крепости.
Рис. 12.4. Комплекс оборудования за механизированным щитом с двухдисковым
планетарным исполнительным органом:
1- проходческий щит; 2-блокоукладчик; 3-транспортёр; 4-передвижная платформа;
5- растворонагнетатели; 6-бункер
За проходческим щитом 1 расположен кольцевой блокоукладчик 2, через полый вал которого пропущен главный тоннельный транспортёр 3. Разработанный грунт поступает в бункер 6 для последующей погрузки в вагонетки. За блокоукладчиком располагаются две технологические тележки, на которых установлено различное оборудование, в том числе установки для нагнетания растворов за обделку 5. В лотке тоннеля уложена передвижная стальная плита 4 с откаточными путями и маневровыми устройствами. Для подачи платформ с блоками обделки к рольгангу используется толкатель верхнего действия.
|
|
|
При проходке тоннелей в смешанных скальных грунтах, когда целесообразно применять избирательный принцип разработки забоя, хорошо проявил себя механизированный проходческий щит со стреловым исполнительным органом фрезерного типа (рис. 12.5.).
Рис. 12.5. Механизированный проходческий комплекс за щитом со стреловым фрезерным исполнительным органом:
1- проходческий щит; 2-блокоукладчик; 3-транспортный мост; 4,5-вспомогательные технологические
тележки; 6-электровоз; 7-передвижная технологическая платформа; 8-вагонетка; 9-тельфер;
10-транспортёр для загрузки растворонагнетателя; 11-растворонагнетатель
В голове комплекса находится механизированный щит КТ1-5,6Д2, оснащённый стреловым исполнительным органом 1. Защитовой комплекс включает в себя блокоукладчик 2 с полым валом на самостоятельной тележке, транспортный мост 3 с главным транспортёром и две вспомогательные тележки 4 и 5, а также технологические стальные платформы 7 с откаточными путями и маневровыми устройствами. Разработанный грунт грузится в вагонетки 8 и увозится из тоннеля электровозом 6. Доставленные в тоннель элементы обделки подаются к блокоукладчику по рольгангу, на который они перегружаются с блоковозок тельфером 9. Сухая смесь для нагнетания загружается в растворонагнетатель 11 транспортёром 10.
Для слабых связных грунтов целесообразно применение комплекса с механизированным щитом КТ1-5,6Д2 в варианте с экскаваторным исполнительным органом (рис. 12.6.).
Рис. 12.6. Механизированный проходческий комплекс за щитом с экскаваторным исполнительным органом:
1- проходческий щит; 2-экскаваторный исполнительный орган; 3-промежуточный транспортёр;
3- блокоукладчик; 5-тоннельный транспортёр; 6-технологические тележки; 7-тележка для нагнетания;
|
|
|
8-аппарат для нагнетания; 9-бункер; 10-вагонетка; 11-передвижная технологическая платформа;
12-щитовой транспортёр; 13-породопогрузочная машина
Грунт в забое щита 1 с горизонтальными перегородками 14 избирательно разрабатывается экскаваторным исполнительным органом с телескопической стрелой 2 и нагребающим устройством 13 подаётся к породопогрузочной машине 12. Далее разработанный грунт при помощи промежуточного транспортёра челночного типа 3 поступает на главный транспортёр транспортного моста 5 и через бункер 9 загружается в вагонетки 10. За щитом находится блокоукладчик рычажного типа 4, а вслед за ним технологические тележки 6 и 7 и технологическая платформа 11. Нагнетание растворов за обделку производится аппаратом 8, размещённом на технологической тележке 7.
Рис. 12.7. Механизированный проходческий комплекс для сооружения тоннелей
в крепких скальных грунтах:
1-проходческий щит; 2-стреловой укладчик обделки; 3-стальная технологическая платформа;
4-перегрузочный транспортёр; 5-технологическая тележка; 6-электрооборудование;
7-система вентиляции и пылеподавления; 8-кабельная тележка
Проходческий комплекс для крепких скальных грунтов (рис. 12.7.) включает в себя шарнирный щит 1 с роторным исполнительным органом оснащённым шарошками, блокоукладчик стрелового типа 2, технологическую платформу 3 и вспомогательные тележки 5, на которых установлены перегрузочный транспортёр 4, электрооборудование 6 и система пылеподавления 7. В хвостовой части комплекса находится кабельная тележка 8. Вспомогательные тележки перемещаются вслед за щитом на колёсном ходу.
Проходка тоннелей в песках естественной влажности осуществляется с использованием щитов с рассекающими перегородками (рис. 12.8.).
Рис. 12.8. Проходческий комплекс со щитом с рассекающими перегородками:
1- песчаные призмы; 2-щит; 3-щитовые домкраты; 4-блокоукладчик; 5-породопогрузочная машина;
6-верхний ярус растворного узла; 7-лебёдка подъёмника; 8-лебёдка скосеялки; 9-чеканочная тележка;
10-электорвоз; 11-вагонетка; 12-растворонагнетатель; 13-лыжи; 14-оболочка щита; 15-горизонтальные
площадки; 16-элероны; 17- течки; 18-боковые ячейки; 19-перегородки; 20-ячейки щита
Песчаные призмы 1, образовавшиеся на горизонтальных перегородках ножевого кольца проходческого щита 2, при вдавливании щита в забой щитовыми домкратами 3 осыпаются вниз и породопогрузочной машиной 5 грузятся в вагонетки 11 для последующего удаления из тоннеля электровозом 10. После продвижения щита на величину, равную ширине кольца обделки производится её монтаж при помощи блокоукладчика рычажного типа 4. Сразу за блокоукладчиком располагается технологическая тележка с оборудованием для нагнетания растворов за обделку 6, замыкает проходческий комплекс тележка для чеканки швов 9.
|
|
|
В более современных проходческих щитах с рассекающими перегородками для регулируемого отбора грунта с горизонтальных площадок используют различные механизмы, например, челюстные нагребающие устройства.
Рис. 12.9. Комплексная механизация работ по проходке тоннеля с монолитно-прессованной обделкой в сыпучих грунтах:
1- проходческий щит; 2-прессующее кольцо; 3-главный тоннельный транспортёр; 4-монолитно-прессованная обделка; 5-секционная опалубка; 6-бетоновод; 7-транспортный мост; 8-механизм для перестановки опалубки; 9-насосная станция; 10-перегружающий транспортёр;
11-пневмобетоноподатчик; 12-рессивер; 13-бункер; 14-верхние сегменты секции опалубки;
15-нижний сегмент секции опалубки; 16-входной патрубок; 17-хвостовая оболочка щита;
18-щитовые домкраты
На рисунке 12.9. показана схема комплексной механизации проходки тоннеля с монолитно-прессованной обделкой щитом такого типа. Под защитой хвостовой оболочки 17 проходческого щита 1 размещается прессующее кольцо 2, в котором расположен входной патрубок 16 для подачи бетонной смеси за опалубку 5. Грунт, сброшенный с горизонтальных площадок щита челюстными механизмами, породопогрузочной машиной подаётся на главный транспортёр 3, расположенный внутри транспортного моста 7, а затем, с помощью перегружающего транспортёра 10 загружается через бункер 13 в вагонетки. По транспортному мосту перемещается перестановщик 8 опалубки 5, состоящей из двух верхних звеньев 14 и одного нижнего 15 с шарнирными узлами. Подача бетонной смеси за опалубку осуществляется пневмобетоноукладчиком 11 по бетоноводу 6, в состав комплекса входит также ресивер 12. После прессования жидкой бетонной смеси прессующим кольцом за щитом образуется монолитная бетонная обделка 4.
Рассмотренные в настоящем пособии механизированные проходческие комплексы охватили только щиты, работающие в сравнительно благоприятных инженерно-геологических и гидрогеологических условиях, то есть, так называемые, открытые щиты. Для проходки тоннелей в сложных инженерно-геологических, гидрологических и градостроительных условиях в настоящее время применяются механизированные проходческие щиты с активным пригрузом забоя. Конструкция таких щитов, принцип их работы и механизированные проходческие комплексы за ними будут рассмотрены в отдельном учебном пособии.
Список использованной литературы
1. Храпов В.Г., Демешко Е.А., Наумов С.Н. и др. Тоннели и метрополитены. Учебник для вузов. –М.: Транспорт, 1989. -383 с.
2. Меркин В.Е., Власов С.Н., Макаров О.Н. и др. Справочник инженера-тоннельщика. –М.: Транспорт, 1993. -389 с.
3. Фролов Ю.С., Голицинский Д.М., Ледяев А.П. Метрополитены. Учебник для вузов. –М.: Желдориздат, 2001. -528 с.
4. Абрамчук В.П., Власов С.Н., Мостков В.М. Подземные сооружения. –М.: ТА Инжиниринг, 2005. -
|
|
|
