Тоннелепроходческие щиты – характеристика, типы

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

Тоннелепроходческий щит

Для обеспечения безопасного и экономичного строительства тоннеля тип щита должен выбираться в результате рассмотрения, как минимум, грунтовых условий, поверхностных условий, формы и размеров сечения тоннеля, длины проходки, направления тоннеля, строительного периода, методов разработки и типа тоннельной обделки. В зависимости от особенностей конструкции и грунтовых условий эксплуатации щитовые машины можно разделить на несколько типов.

Лобовая конструкция тоннелепроходческого щита:

  • Закрытая
  • Открытая и полностью открытая

Типы:

  1. Закрытая конструкция
  • С грунтовым пригрузом

– чисто грунтовой пригруз

– глинисто-грунтовой пригруз

  • С суспензионным пригрузом
  1. Открытая и полностью открытая конструкция

– Ручная разработка

– Полумеханическая разработка

– Механическая разработка

тоннелепроходческий щит

Механизм стабилизации забоя при использовании щита закрытой лобовой конструкцией с грунтовым пригрузом

  1. Закрытая конструкция с чисто грунтовым пригрузом

– разработанный грунт + планшайба

– разработанный грунт +лучи

  1. Закрытая конструкция с глинисто-грунтовым пригрузом

– разработанный грунт +добавки + планшайба

– разработанный грунт + добавки + лучи

Механизм стабилизации забоя при использовании щита закрытой лобовой конструкцией с суспензионным пригрузом

– суспензия +планшайба

– суспензия + лучи

Механизм стабилизации забоя при ручной разработке

– козырек (ножевая часть)
– забойные домкраты

Механизм стабилизации забоя при полумеханической разработке

– козырек
– забойные домкраты

Механизм стабилизации забоя при механической разработке

– планшайба
– лучи


Кроме этого при выборе типа щита должны учитываться: расположение строительных площадок и требования к размещению грунта на поверхности, а также прошлый опыт строительства тоннелей в сходных ситуациях.


типы тоннелепроходческих щитов

Типы щитов в зависимости от грунтовых условий

1. Щиты с закрытым забоем (закрытые щиты)

Этот тип механизированного щита стабилизирует забой путем заполнения пространства между забоем и герметической диафрагмой , т. е. призабойной камерой, разработанным грунтом, чтобы создать достаточное давление для крепления забоя.

а) Щиты с грунтопригрузом

Щиты с грунтопригрузом стабилизируют забой путем создания давления глинизированного грунта, получаемого в призабойной камере из разработанного грунта. Эти щиты подразделяются на щиты с чистым грунтопригрузом и на щиты с глинисто-грунтовым пригрузом. Щиты с грунтопригрузом обеспечивают не только стабильность забоя, но  подкрепление окружающего грунта, так как они имеют контрольную систему давления в грунте, позволяющую координировать скорость внедрения со скоростью движения грунта в призабойную камеру.


Щиты с чистым грунтопригрузом пригодны для проходки в грунтах, которые без предварительной обработки могут обеспечить стабильность забоя за счет образования в призабойной камере грунтовой пробки, имеющей после интенсивного силового перемешивания повышенную пластичность и пониженную проницаемость.


б) Щиты с глинисто-грунтовым пригрузом

Разработанный грунт имеющий небольшое количество мелких частиц и низкую текучесть, может быть разжижен путем добавления воды и добавок в виде глинистой пасты, в результате чего в призабойной камере также создается глинисто-грунтовая пластичная пробка, которая крепит забой, не допуская при этом произвольного выхода грунтовой воды в призабойную камеру и в приемную часть шнекового конвейера.

Щиты с глинисто-грунтовым пригрузом пригодны для проходки тоннелей в достаточно широком диапазоне грунтов, включающем аллювиальные гравелистые пески, илы и глины , делювиальные отложения грунтов с высоким гидростатическим давлением необъходимо рассмотрение и изучение ряда методов, а именно: установку шнекового конвейера для разработанного грунта, удлинение шнекового конвейера, установку различных насосов удержания давления, применение комбинации грунтовых насосов и улучшение свойств разработанного грунта.

тпмк

в) Щиты с суспензионным пригрузом

Щитовые машины с суспензионным пригрузом действуют с давлением суспензии, которое несколько выше, чем давление грунтовой воды и которое стабилизирует забой. Стабильность забоя выполняется путем выбора подходящих свойств суспензии в дополнение к создаваемому ей давлению. Щитовые машины являются эффективными  для мест  с высоким гидростатическим давлением, например, при проходке под водными преградами.

Суспензия нагнетается насосами с поверхности в забой по питательному трубопроводу, а образовавшаяся в призабойной камере пульпа откачивается и транспортируется на поверхность по транспортному трубопроводу. Забой полностью закрыт, что обеспечивает высокий уровень безопасности и хорошо воздействует на окружающую среду во время строительства.

тпмк


Воздействие излишнего давления на окружающий грунт, ведущее к поднятию поверхности, может быть снижено или предотвращено по данным изменений параметров внедрения щитовой машины.


Щитовые машины с суспензионным пригрузом применимы для проходки во многих типах грунтов, включая аллювиальный гравий, смешанный с песком, песок,  ил или глина, перемежающиеся слои нарушенных цементированных и мягких грунтов, а также грунт с большим содержанием воды, делювинальный гравий, смешанный с песком и т.д.

Однако при применении щита с суспензионным пригрузом трудно держать забой стабильным в грунтах с высокой водопроницаемостью или при встрече с крупными камнями или валунами. В этих случаях вопросы повышения качества суспензии и использования вспомогательных мер должны быть рассмотерны.

Открытые щиты

В открытых щитах забой полностью или частично открыт на основе допущения, что забой стабилен. При встрече с неустойчивым грунтом должны применяться вспомогательные меры, обеспечивающие устойчивость открытого забоя.

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

Комментарии (0)

Добавить комментарий

Ваш адрес email 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