Контрольные вопросы

Чем характеризуется горный способ и в каких условиях он применяется?

Какие крепи применяют при проходке штолен?

Как устанавливают рамы крепления штолен?

Как ведут проходку способом опертого свода?

Как выполняют раскрытие калотты?

Каково отличие способа опорного ядра от способа опертого свода?

В чем заключается способ раскрытия на полный профиль по частям?

Какие виды временной крепи применяют при горном способе?

В чем сущность новых методов сооружения тоннелей горным способом?

Глава XIV. Проходка тоннелей на полное сечение без применения щитов Краткая характеристика способов работ

Проходка перегонных и станционных тоннелей метрополитенов, соединительных веток и тоннелей другого назначения в крепких устойчивых грунтах с коэффициентом крепости 1,5 и выше (III и IV категорий по СНиП), а также в скальных грунтах, разрабатываемых буровзрывным способом, осуществляется в основном с раскрытием забоя на полное сечение с применением сборной обделки, собираемой специальным укладчиком непосредственно у забоя (в отдельных случаях могут быть применены монолитная бетонная или железобетонная обделки). Необходимыми для применения этого способа условиями являются: наличие кровлеустой-чивых пород достаточной мощности и отсутствие со стороны забоя сильного горного давления на крепь. Проходку в таких условиях можно вести способом сплошного и ступенчатого забоя, уступным способом, способом пилот-тоннеля.

Раскрытие забоя на полное сечение с одновременным возведением тоннельной обделки позволяет механизировать весь процесс сооружения тоннеля: применять высокопроизводительные механизмы для сбуривания забоя, погрузки и уборки грунта, использовать большегрузные вагонетки и электровозы или автомобильный транспорт, полностью механизировать процесс сборки обделки, параллельно с проходкой вести гидроизоляционные работы и подготовку тоннеля к монтажным работам. Все это позволяет повысить производительность труда на наиболее трудоемких процессах и ускорить строительство тоннелей. До начала проходки тоннеля раскрытием на полное сечение выполняют ряд подготовительных работ: сооружают камеру для размещения укладчика обделки, монтируют укладчик, сооружают технологический отход (участок тоннеля, где монтируют проходческое оборудование), прокладывают коммуникации для сжатого воздуха, воды, водоотлива, монтируют электрические кабели и устройства для электровозной откатки. Место расположения камеры для монтажа укладчика при закрытом способе работ выбирают вблизи шахтного ствола с учетом удобства транспортирования грунта и материалов. При закрытом способе работ на мелком заложении блокоукладчик монтируют в котловане станции, у места сопряжения его с тоннелем.

Сооружение камер для укладки обделки

Камеры для монтажа укладчика сборных обделок и установки технологического оборудования для проходки тоннелей устраивают из сборных конструкций, кругового очертания. В зависимости от инженерно-геологических условий для обделки их применяют чугунные или железобетонные тюбинги. Длина камер и участка технологического отхода определяется размерами укладчиков и размещаемого оборудования и входит в длину тоннеля или станции.

Для перегонных тоннелей камеры имеют наружный диаметр 6 или 5,5 м, а для станционных тоннелей-8,5 или 9,5 м, т. е. соответствуют диаметру сооружаемого тоннеля.

Работы начинают с устройства первых двух-трех колец 1 камеры, которые называют прорезными (рис. 122). Разработку грунта под эти кольца ведут способом раскрытия на полное сечение по частям. Вначале ло оси тоннеля проходят нижнюю штольню 2, которая обычно бывает продолжением подходной штольни.

Ширину сечения нижней штольни принимают с учетом необходимости укладки двух откаточных путей. Длина штольни обычно на 2,5 м превышает длину камеры, что позволяет получить впереди забоя выработку, где устанавливают лебедки для монтажа прорезных колец и укладчика обделки.

После проходки нижней штольни разрабатывают фурнель, из которой делают рассечку для проходки верхней штольни 3 и калотты 4. Калотту разрабатывают на длину 4-4,5 м, чтобы получить возможность для монтажа двух-трех колец обделки.

Лонгарины крепления калотты ставят с превышением на 5 см против проектного очертания тоннеля, расстояние между их центрами принимают от 100 до 120 см. Для крепления применяют бревна диаметром 22-24 см и доски толщиной 4-5 см. После раскрытия калотты приступают к разработке нижней части сечения тоннеля для прорезных колец обделки. При этом предварительно перекрепляют штольню (см. рис. 122), устанавливая подхват 5 из бревен под верхними нижней штольни. Вслед за этим убирают стойки 6 нижней штольни. В образовавшемся свободном от крепи пространстве разрабатывают породу на ширину 2,2 м для монтажа первых двух колец обделки 7.

Рис. 122. Крепление участка тоннеля в слабых грунтах для сборки первых тюбинговых колец

Описанный тип крепления применяют в породах, оказывающих горное давление (пески, суглинки, мягкие глины, слабые разрушенные известняки).

В более крепких породах (песчаниках, мергелях, доломитах, известняках) лонгарины 2 (рис. 123) крепления калотты 1 заводят в лунки, разработанные в породе на глубине 20-25 см, а штендеры (стойки) 3 ставят по концам лонгарин, опирая их на бермы 4 шириной 0,4 м. Нижнюю часть сечения для устройства прорези 5 разрабатывают без установки крепления. В скальных грунтах калотту закрепляют анкерами и сеткой.

После раскрытия тоннельного сечения приступают к монтажу прорезных (первых двух-трех) колец 6. Монтаж ведут с помощью малогабаритного укладчика для коротких выработок УКВ-1 (рис. 124) или с помощью электрических лебедок. Установка тюбингов в требуемое место обеспечивается вращением и удлинением рычага укладчика, к которому крепят монтируемый тюбинг. При монтаже обделки лебедками их размещают в конце удлиненной нижней части штольни с тем, чтобы они не мешали транспортировке грунта и материалов. Тяговая лебедка поднимает тюбинг вверх, а вторая лебедка через систему блоков и роликов оттягивает его к месту установки.

Рис. 123. Схема крепления при раскрытии калотты в крепких породах

Перед укладкой первых тюбингов грунт в подошве выработки выравнивают по шаблону. Первые три лотковых тюбинга укладывают строго по маркшейдерским отметкам, для чего применяют деревянные клинья и подкладки. Одновременно укладывают и сболчивают тюбинги сразу для двух прорезных колец. В дальнейшем тюбинги укладывают попеременно то на одной, то на другой стороне кольца. По мере укладки тюбингов замеряют диаметры колец обделки. Отдельные тюбинги при необходимости подклинивают, для предупреждения развала уложенных полуколец устанавливают горизонтальные металлические стяжки. По мере установки тюбингов в выработке устраивают временные подмости на деревянных бревнах-тирантах, укладываемых в ячейки тюбингов. Геометрические размеры колец проверяют после установки замковых тюбингов. От того, насколько правильно будут уложены первые кольца, зависит качество укладки последующих колец обделки. Поэтому после выверки положения колец пространство за тюбингами заполняют бутовым камнем или бетонной смесью, после чего за тюбинги нагнетают цементно-песчаный раствор.

Затем приступают к дальнейшей проходке камеры. В зависимости от геологических условий применяют способы опережающей калотты, уступный или сплошного забоя, элементы обделки монтируют лебедками или укладчиками.

Аналогичным образом сооружают камеры для монтажа перегонных и станционных щитов, обделку которых также устраивают из сборных элементов.

Щитовые камеры с технологическим отходом располагают вблизи подходной выработки. Камеры для монтажа станционных щитов устраивают в начале станционных тоннелей. В плане и профиле камера должна располагаться так, чтобы продольная ось смонтированного в ней щита соответствовала ее проектному положению при проходке тоннеля. Размеры камер определяются габаритами проходческих щитов, диаметр камер на 2 м превышает диаметр щитов, длина камер составляет 6-7 м. Камеры оборудуют устройствами и приспособлениями для монтажа тяжелых элементов щита.

До выдвижения щита из камеры на его оболочку для упора щитовых домкратов укладывают кольца или полукольца сборной обделки тоннеля, которые должны упираться в торцовую стену, противоположную забою. Укладчик обделки монтируют после выдвижения щита из камеры на полукольца обделки, собранные внутри щитовой камеры.

При сооружении тоннелей мелкого заложения монтаж щита осуществляют в котловане станции непосредственно у места врезки в тоннель или специально отрывают котлован для этих целей.