Проходка тоннеля щитовым способом

Метод щитовой проходки тоннелей, предполагающий использование специального механизированного тоннелепроходческого комплекса (ТПМК), широко применяется в современном тоннелестроении и подземном строительстве.


Содержание статьи

Проходческие щиты
Тоннелепроходческие щиты разделяются на немеханизированные и механизированные…
Проходка в сложных грунтах
При проходке тоннелей в сложных грунтах — слабых водонасыщенных породах — используют…
Технологии щитовой проходки (этапы)
Строительство тоннеля щитовым способом включает три основных этапа…
Специальные способы проходки
При сооружении тоннелей в слабых водонасыщенных грунтах используются специальные способы проходки…
Метод продавливания
При проходке в слабых грунтах на небольшой глубине под зданиями, сооружениями, насыпями и транспортными магистралями применяется…


ТПМК

Щитовая проходка применяется при строительстве транспортных тоннелей и тоннелей метрополитена в сложных инженерно-геологических условиях в слабых или полускальных трещиноватых породах, обеспечивая высокую эффективность и безопасность работ. Эффективна в условиях плотной городской застройки.

Проходческие щиты

Тоннелепроходческий комплекс (щит) представляет собой передвижную инвентарную временную металлическую крепь, под защитой которой производится разработка и вывоз породы, а также возведение сборной или монолитной обделки.

Проходческий щит имеет, как правило, форму круга и состоит из трех основных частей:

  1. Ножевого кольца, где осуществляется разработка породы;
  2. Опорного кольца, где размещается оборудование и механизмы для передвижки щита;
  3. Оболочки, под защитой которой монтируется обделка тоннеля.

Тоннелепроходческие щиты разделяются на немеханизированные и механизированные

Если разработка породы производится ручным способом, с помощью отбойных молотков, то проходческий щит называется немеханизированным (рис. 1). Если при работе щита используются специальные механизмы для разработки породы, такой щит называется механизированным.


Обычно немеханизированные щиты используются для проходки коротких тоннелей (длиной до 1,0–1,5 км) в слабых, раздробленных породах, а механизированные щиты – при сооружении тоннелей большой протяженности в однородных породах.


В настоящее время в мировой практике применяются роторные тоннельные проходческие механизированные комплексы (ТПМК) наружным диаметром до 15 м.

Принципиальная схема немеханизированного щита

Рис. 1. Принципиальная схема немеханизированного щита: L – заходка; 1 – ножевое кольцо; 2 – опорное кольцо; 3 – щитовые домкраты; 4 – хвостовая оболочка; 5 – обделка тоннеля; 6 – выдвижные платформы

Проходка в сложных грунтах

При проходке тоннелей в сложных грунтах — слабых водонасыщенных породах — используют механизированные щиты с активным пригрузом забоя:

  1. С воздушным пригрузом
  2. С грунтопригрузом
  3. С гидропригрузом

В этом случае перед забоем сооружается герметичная перегородка, отделяющая призабойное пространство от другой части щита. Это пространство заполняется под давлением сжатым воздухом (воздушный пригруз), уплотненным грунтом (грунтопригруз) или раствором бентонитовых глин (гидропригруз), что позволяет уравновесить гидростатическое давление грунта и воды со стороны забоя и предохранить забой от обрушения. Разработанный в забое грунт выдается в тоннель с помощью шнека или гидротранспорта.

Технологии щитовой проходки (этапы)

Строительство тоннеля щитовым способом включает три основных этапа:

  1. Сооружение монтажной и демонтажной камеры,
  2. Монтаж и демонтаж проходческого комплекса
  3. Проходку тоннеля с устройством обделки сразу за продвижением забоя.

Проходческий щит передвигается в выработанное пространство (заходку) с помощью гидравлических домкратов, которые отталкиваются от торцевой плоскости последнего кольца собранной обделки под защитой оболочки щита.


Щитовой способ с помощью механизированных щитов обеспечивает высокие темпы проходки. Так, при проходке перегонного тоннеля Санкт-Петербургского метрополитена в протерозойских (кембрийских) глинах была достигнута рекордная скорость проходки: 1250 погонных метров в месяц.


Кольцо сборной обделки

Рис. 2. Кольцо сборной обделки

При щитовом способе проходки сборные тоннельные обделки обычно имеют круглое очертание и состоят из отдельных железобетонных элементов (блоков или тюбингов) массой до 12 т, которые соединяются между собой в стыках с помощью болтовых связей.

Кольцо обделки (рис. 2) состоит из тюбингов трех типоразмеров: нормальных (Н), одного ключевого (К) и двух смежных (С), которые собираются с помощью тюбингоукладчика. Для повышения жесткости сборной обделки предусматривается перевязка стыков соседних колец, а для обеспечения ее водонепроницаемости делается гидроизоляция стыков.

Также возможно применение обделки из монолитно-прессованного бетона: за оболочкой щита устраивается стальная опалубка, за которую нагнетается литой бетон, обжимаемый через специальное пресс-кольцо щитовыми домкратами (рис. 3). После передвижки опалубки образуется плотная и гладкая монолитная обделка, необходимая при строительстве канализационных и гидротехнических тоннелей.

Автоматизированный комплекс оборудования для сооружения тоннеля с монолитно-прессованной обделкой

Рис. 3. Автоматизированный комплекс оборудования для сооружения тоннеля с монолитно-прессованной обделкой: 1 – щит; 2 – домкрат; 3 – прессующее кольцо; 4 – накопитель смеси; 5 – опалубка; 6 – трубопровод смеси; 7 – обделка

Специальные способы проходки

При сооружении тоннелей в слабых водонасыщенных грунтах используются специальные способы проходки.

Они предполагают либо временное изменение свойств грунтов последством следующих мероприятий:

  1. Замораживание,
  2. Понижение уровня подземных вод,
  3. Проходка под сжатым воздухом

Кроме того, упрочнение свойств грунтов на длительный срок возможно за счет нагнетания тампонажных растворов в пустоты и трещины окружающего тоннель породного массива. Тампонажные растворы используют для:

  1. Цементации,
  2. Глинизации,
  3. Битумизации,
  4. Смолизации,
  5. Силикатизации.

Необходимый результат достигается путем бурения скважин и нагнетания растворов в заобделочное пространство. При выборе вида тампонирования грунтов необходимо учитывать их фильтрационную (проникающую) способность и прочность.

Метод продавливания

При проходке в слабых грунтах на небольшой глубине под зданиями, сооружениями, насыпями и транспортными магистралями применяется способ продавливания. Секционная обделка вдавливается в грунт с помощью специальной домкратной установки (рис. 4), что позволяет сооружать тоннели без нарушения движения транспорта по дневной поверхности.

Метод продавливания

Рис. 4. Последовательность выполнения работ способом продавливания: 1 – режущее кольцо; 2 – обделка; 3 – пресс для продавливания; 4 – опорная стенка; 5 – экскаватор; 6 – подъемный кран

О горном способе проходки тоннелей читайте на странице.

Расскажите о нашей статье своим друзьям,
поделившись ссылкой в социальной сети

Комментарии (0)

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Настоящим подтверждаю, что я ознакомлен с политикой конфиденциальности
и согласен на обработку персональных данных. Подробнее

Наверх