Раздел 2 Технология строительства тоннеля

2.1 Выбор способа и технологии производства работ по сооружению тоннеля

Транспортные тоннели сводчатого очертания, как правило, сооружают способом сплошного забоя и нижнего уступа в скальных породах и различными способами с раскрытием сечения тоннеля по частям в слабых и мягких породах. В современной практике тоннелестроения развита тенденция, направленная на расширение области применения способов сплошного забоя и нижнего уступа в полускальных и слабых породах, чему способствует применение мощного тоннелепроходческого оборудования и эффективных типов временной крепи, таких как железобетонные и металлические анкеры, металлические арки и набрызг-бетон, а также высокопроизводительных бетоноукладочных машин в сочетании с передвижной механизированной опалубкой.

Способ сплошного забоя

Способ сплошного забоя, при котором разработку породы производят сразу на полное сечение выработки, применяют в слаботрещиноватых устойчивых породах с коэффициентом крепости не менее 4. Тоннель при этом должен иметь высоту не более 10 м.

Разработку породы в тоннеле производят, как правило, буровзрывным способом, а в выработках малого сечения, штольнях, при коэффициенте менее 6, также можно использовать проходческие комбайны стрелового или роторного типа. Комплексы проходческого оборудования для проходки тоннелей сплошным сечением состоят из рам или бурильных самоходных установок, породопогрузочных машин и подземных экскаваторов, проходческих вагонов и вагонеток, контактных и аккумуляторных электровозов, подземных автосамосвалов, а также вспомогательных машин и механизмов.

Для бурения шпуров в забое тоннелей применяют портальные буровые агрегаты на рельсовом ходу типа ПБА или УБШ-661ПК, самоходные бурильные установки СБУ-4 (на гусеничном ходу), УБШ-532Д, УБШ-662ДК (на пневмоколесном ходу). Бурение шпуров под анкеры осуществляют обычно ручными или телескопными перфораторами, устанавливаемыми на пневмоподдержках и распорных колонках с автоподатчиками, располагая их на верхних ярусах бурильных установок, либо непосредственно бурильными машинами бурильных установок и агрегатов.

Погрузка породы осуществляется с помощью породопогрузочных машин с нагребающими лопатами ПНБ-3Д, ПНБ-4 или тоннельных экскаваторов ЭП-1 (ЭО-5112А), Э-7515, Э-6514, ЭО-5114.

В качестве транспортных средств применяют автосамосвалы МАЗ-503, МАЗ-5549, КрАЗ-256, КамАЗ-5511 и специальные подземные самосвалы МоАЗ 6401-9595 и МоАЗ 7405-9586, а также рельсовый транспорт: вагонетки УВГ-4,5 и 3,3, проходческие вагоны с донным конвейером ВПК-7 и ВПК-10; контактные электровозы КР28, К14,К10; аккумуляторные электровозы АРП14 и АМ8Д.

Для установки временной крепи (анкеров, набрызг-бетона, арок) используют буровые агрегаты, бурильные установки или специальные платформы, оснащенные соответствующими механизмами на рельсовом или пневмоколесном ходу (например, МШТС-2ТП, СП-18А).

Для возведения обделки применяют пневмобетононагнетатели типа ПБН, сборно-разборную опалубку МО-21 или передвижную секционную опалубку ИО-2 на рельсовом ходу, а для доставки бетонной смеси к месту укладки используют автобетоносмесители СБ-92-1А, АБС-6, СБМ-49 или пневмобетононагнетатели ПБН-3,2 на рельсовом ходу.

Способ нижнего уступа

Способ нижнего уступа применяют при проведении тоннелей высотой более 10 м, сооружаемых в скальных трещиноватых породах с коэффициентом крепости не менее 4 или высотой менее 10 м в породах с коэффициентом крепости от 2 до 4.

Разработка в верхней части сечения тоннеля (калотты) производится сплошным забоем. Нижняя часть тоннеля (штросса) разрабатывается с ограничением ее по высоте, что обусловлено устойчивостью стен. В породах с коэффициентом крепости более 12 высота уступа не должна превышать 10 м, а в менее крепких породах - 5 м. При применении анкерной крепи в стенах тоннеля высота уступа может быть увеличена. Угол наклона уступа к горизонту не должен превышать 80⁰.

При способе нижнего уступа тоннель сооружается в два этапа. В коротких тоннелях вначале на всю длину тоннеля проходят калотту, после чего начинают разработку нижнего уступа. Бетонную крепь свода тоннеля длиной более 300 м возводят с некоторым отставанием от забоя, а в тоннелях длиной менее 300 м -после проведения верхней части на всю длину тоннеля. Возведение крепи стен и лотка производят после разработки нижнего уступа или с некоторым отставанием от забоя.

Для повышения темпов сооружения тоннеля в основном применяют совмещенную схему проходки калотты и нижнего уступа с отставанием нижнего забоя от верхнего на 3050 или на 100300 м. При этом все операции по бурению, взрыванию и уборке породы в калотте и нижнем уступе производят одновременно, что несколько усложняет организацию работ.

Разработку породы в забоях осуществляют буровзрывным способом, а также горнопроходческими комбайнами. Для бурения шпуров в калотте используют бурильные самоходные установки СБУ-2К, СБУ-2М, УБШ-322, УБШ-332, УБШ-532Д и т.п. Погрузку производят породопогрузочными машинами ПНБ-3Д и ПНБ-3К. Отвозка породы от забоя осуществляется на большое расстояние автосамосвалами МоАЗ-6401, МоАЗ-7405, МАЗ-5549, КамАЗ-5511, вагонами ВПК-10 и ВПК-7, вагонетками УВГ-4,5 (3,3) с помощью электровозов К14, К10, АМ8Д, АРП14. На расстояние до 300 м откатку породы из калотты производят самоходными вагонами на пневмоколесном ходу 5ВС-15 и СДЭ-20. При отставании нижнего уступа от забоя калотты на 25-30 м породу перебрасывают с помощью ленточных перегружателей типа ППЛ-1К и УПЛ-2.

Породу из забоя калотты сбрасывают на нижний горизонт и там ее убирают вместе с породой нижнего уступа.

При безвзрывной разработке породы с коэффициентом крепости менее 5 применяют проходческие комбайны 4ПП-2М, 4ПП-5, ГПКС как в калотте, так и в штроссе.

Обуривание нижнего уступа производят двумя способами: горизонтальными шпурами и нисходящими скважинами. В первом случае применяют те же бурильные установки, которые использовались при забое калотты. Они устанавливаются на подошве тоннеля. При бурении нисходящих скважин (вертикальных или наклонных) применяют самоходные буровые станки типа СБУ-70, СВБ-50Г, СБМК-5, которые располагаются на почве калотты.

Погрузку породы в нижнем уступе производят погрузочными машинами ПНБ-3Д, ПНБ-3К или подземными экскаваторами в автосамосвалы либо проходческие вагоны типа ВПК.

Для бетонирования используют то же оборудование, что и для проходки сплошным забоем, а также опалубки для свода - ОПВ-65 и стен - ОСС-1.