Контрольные вопросы
Что такое временная крепь и постоянная обделка тоннеля?
Какие конструкции тоннельных обделок применяют при закрытом способе?
В каких условиях применяются чугунные тюбинги?
Какие конструкции обделок применяются при открытом способе?
Чем отличаются конструкции цельносекционных обделок для одного и двух тоннелей?
Какову основные конструктивные схемы станций метрополитена?
Из каких основных узлов состоит конструкция станции глубокого заложения?
Назовите основные конструкции станций открытого способа работ.
Глава V. Средства малой механизации, инструменты и приспособления
Ручные механизмы и инструменты для разработки породы
Основным: инструментом для ручной отбойки породы является пневматический отбойный молоток (рис. 32, а)-ручная поршневая машина ударного действия. Работа отбойного молотка основана на принципе преобразования энергии сжатого воздуха в механическую энергию ударов по пике, под действием которых она внедряется в породу. Сжатый воздух подводится к молотку по гибкому шлангу. При нажатии на рукоятку сжатый воздух поступает в молоток, и он начинает работать. При освобождении рукоятки канал для поступления сжатого воздуха перекрывается и молоток перестает работать. Исполнительным органом отбойного молотка является стальная пика. В зависимости от условий работы применяют пику-ломик, пику-лопатку, зубило или трамбовку. Эти рабочие органы крепятся в буксе молота с помощью концевого колпака или конической пружины.
На таком же принципе действия основан пневматический ручной лом, который имеет большие размеры и массу и поэтому обладает большей энергией удара. Применяют пневматический лом для раз-рыхления пород средней крепости и замороженного грунта (при работе сверху вниз), для разбивки бетона, забивки короткого шпунта.
Для дробления крепких пород и разрушения валунов, встречающихся при проходке горных выработок, применяют гидроклин (рис. 32,6), представляющий собой гидроцилиндр двойного действия с рабочим органом, который состоит из выдвижного клина и двух подпружиненных разжимных щек. Горные породы разрушаются силовым разжимным воздействием его рабочего органа на стенки шпура, предварительно пробуренного в породе. При движении клина вперед щеки рабочего органа раздвигаются, распирают стенки шпура и разрушают породу. После этого клин путем переключения вентилей отводят в исходное положение до отказа. Компактная гидравлическая насосная станция позволяет использовать гид-роклрн в любой выработке независимо от ее сечения.
Для бурения шпуров в породах средней крепости и крепких применяют бурильные молотки-перфораторы, а в мягких породах – пневматические сверла.
Рабочим органом бурильных машин служит бур, состоящий из штанги и съемного резца (коронки).
Для сухого бурения шпуров применяют витые штанги, для бурения с промывкой или продувкой – полые штанги (шестигранные или круглого сечения); при бурении скважин используют шнековые штанги.
Витая буровая штанга (рис. 33) состоит из головки, тела и хвостовика. Головка 3 штанги служит для сопряжения ее с резцом, а хвостовик / – с патроном шпинделя сверла. Тело 2 штанги должно быть прямым, с одинаковым шагом витков. Пустотелые буровые штанги изготовляют из стали шестигранного или круглого поперечного сечения диаметром 22-25 мм.
Буровые коронки (рис. 34) изготовляют в виде головок, надеваемых на конусный конец буровой штанги. Коронка имеет корпус (тело), перья, грани, рабочие кромки (лезвие) и промывочное (продувочное) отверстие. Однодолотчатые коронки обеспечивают высокую скорость и производительность бурения в монолитных однородных породах любой крепости, крестовые и Т-образные применяют в трещиноватых породах всех категорий крепости и для забуривания. Коронки с опережающим лезвием, облегчающим забурива-ние, применяют для бурения скважин.
Рис. 32. Ручной механизированный инструмент: а – пневматический отбойный молоток; б-гидроклин (ручной лом), приводимый в действие от насосной станции; / – конусный ниппель; 2 – накидная гайка; 3 – рукоятка; 4 – вентиль; 5 – пусковое устройство; 6 – ударно-воздухораспределительный механизм; 7 – ствол молотка; 8 – стальная пика; 9 – гидроцилиндр двойного действия; 10 – рабочий орган
Рис. 33. Витая буровая штанга
Для бурения шпуров в породах ниже средней крепости применяют резцы с хвостовиками, которые вставляют в углубление головки штанги и фиксируют шплинтами.
При изготовлении и заправке головки и хвостовиков буров (штанг) используют бурозаправочные станки, при заточке коронок и резцов – заточные станки.
Для безударного разъединения коронки и штанги, имеющих конусные поверхности, применяют рычажный съемник.
Перфораторы (пневматические бурильные молотки) в зависимости от назначения подразделяют на ручные (для бурения горизонтальных и наклонных шпуров), телескопные (для бурения шпуров и скважин в направлении снизу вверх) и колонковые (для бурения горизонтальных и наклонных шпуров и скважин).
Рис. 34. Съемные буровые коронки и резцы: а – однодолотчатые; б – крестовая; в-с опережающим лезвием; г – Т-образная; д – резцы для вращательного бурения сверлами; / – корпус; 2 – перо; 3 – пластинки из твердого сплава
Ручные перфораторы, выпускаемые для бурения шпуров и скважин с пневмоподдержки (специального приспособления для поддержания перфоратора на весу), делят на: легкие (массой до 18 кг) для бурения шпуров глубиной до 2 м в горизонтальных и наклонных выработках по породам (коэффициент крепости fкр от 8 до 10) г средние (массой до 25 кг) для бурения шпуров глубиной до 4 м преимущественно в горизонтальных выработках по породам (fкр от 12 до 16), тяжелые, (массой более 25 кг) для бурения горизонтальных и нисходящих шпуров и скважин по крепким породам (fкр от 10 до 20).
Перфоратор (рис. 35, а) представляет собой пневматический поршневой механизм, имеющий устройство для удержания и поворота бура – буродержатель 8. Поворот бура связан с ходом поршня и происходит автоматически. Поршень перфоратора под действием давления сжатого воздуха совершает возвратно-поступательные движения. В конце прямого (рабочего) хода поршень (ударник) наносит удар по хвостовику бура, а при обратном (холостом) ходе ударник поворачивается вместе с буром. Поворотом рукоятки пускового устройства 3 воздушный кран можно установить в одно из фиксированных положений – «Забуривание», «Бурение», «Стоп» и «Продувка», Для очистки шпура от буровой мелочи (шлама) в перфораторах некоторых конструкций, кроме продувочного канала, имеется промывочное устройство, через которое вода поступает от магистрали в канал бура.
Рис. 35. Пневматический ручной инструмент для бурения: а – бурильный молоток (перфоратор); б – ручное сверло; / – корпус; 2 – устройство для промывки (удаления буровой мелочи); 3 – пусковое устройство; 4 – рукоятка; 5 – ниппель для сжатого воздуха; 6 – кронштейн для установки на пневмоподдержку; 7 – ниппель для подвода воды; 8 – буродержатель (устройство для закрепления и поворота бура)
Перфораторы имеют ниппели (5 – для подвода сжатого воздуха и 7 – для воды), виброгасящие устройства и глушители шума. Для снижения вибрационного воздействия на работающих, обеспечения требуемой 1ючности бурения и высокой производительности труда используют пневмоподдержки – установочные приспособления из одного или двух шарнирно соединяемых с кронштейном 6 перфоратора пневмоцилиндров с выдвижными штоками.
Вода для промывки шпуров поступает из магистрали по трубке внутри перфоратора в осевой канал бура и в шпур. Поток воды захватывает буровую мелочь и выносит ее из шпура. Отсос пыли применяют, если подача воды невозможна или затруднена.
Ручное пневматическое сверло СР-3 (рис. 35, б) представляет собой пневмопривод, заключенный в корпус 1. Пусковое устройство 3 вмонтировано в рукоятку 4. Для подвода сжатого воздуха служит ниппель 5. Буровую штангу вставляют хвостовиком в шпиндель сверла, при этом ребра штанги удерживают ее от проворачивания.
Перед началом работы пневмоинструментом проверяют давление воздуха в сети, крепление всех его деталей и рабочего органа. Во время работы нельзя допускать перегибов шланга, холостой работы и нарушения соосности механизмов и рабочих органов. Присоединение и отключение шлангов, смену инструмента производят только при закрытом вентиле воздушной сети.
Механизмы и приспособления для возведения тоннельных конструкций, выполнения гидроизоляционных и путевых работ
Элементы тюбинговой обделки собирают в кольцо в забое при помощи болтовых соединений. Для затягивания гаек болтовых соединений применяют пневматические сболчиватели и гайковерты (рис. 36), в корпус 1 которых вмонтирован пневматический двигатель, обеспечивающий вращение муфты или сменной головки 4, насаживаемых на затягиваемую гайку. Для подсоединения инструмента к воздухоподающему шлангу служит штуцер 3, для пуска механизма в работу – пусковое устройство 2.
Рис. 36. Пневматические механизмы для крепежных работ: а – угловой реверсивный гайковерт; б – сболчиватель
Для уплотнения уложенной в опалубку бетонной смеси используют вибраторы, которые сообщают частицам смеси периодические колебания, благодаря чему воздух удаляется из смеси, а сама смесь плотно укладывается в опалубке конструкции. Различают три типа вибраторов: глубинные, поверхностные и наружные (рис. 37).
Рис. 37. Вибраторы: а – глубинный; б – поверхностный; в – наружный; 1 – электродвигатель; 2 – гибкий вал; 3 – вибронаконечник
При уплотнении бетонной смеси глубинными вибраторами гибкий вибрирующий рабочий наконечник быстро опускают (вертикально или немного наклонно) в бетонную смесь на глубину на 10-15 см, затем медленно вынимают из смеси при включенном двигателе. Уплотнение смеси считают достаточным, когда прекращаются оседание смеси, появление цементного молока и выделения пузырьков воздуха на поверхность.
Поверхностные вибраторы устанавливают на поверхности уложенной бетонной смеси. Вибраторы этого типа, виброрейки и вибробрусья со скоростью 0,5 м/мин перемещают по поверхности смеси по мере ее уплотнения. При толщине уплотняемого слоя более 5 см виброуплотнение производят за два-три прохода.
Наружные вибраторы навешивают на наружную поверхность опалубки. Они передают колебания через стенку конструкции, на которой закреплены. Наружное вибрирование применяют при бетонировании вертикальных тонкостенных монолитных конструкций стен, балок и т. д. в дополнение к глубинному вибрированию в местах, насыщенных арматурой, в углах опалубки, для улучшения выгрузки сыпучих материалов из бункеров и т. д., когда невозможно применить глубинный вибратор.
Для выполнения первичного нагнетания цементно-песчаного раствора за обделку применяют пневматические нагнетатели раствора.
Рис. 38. Нагнетатель раствора СО-126: 1 – корпус резервуара, в котором установлена мешалка с лопастями; 2 – загрузочный люк (откинут); 3 – крышка люка с предохранительным клапаном и краном для сброса давления; 4-манометр; 5 – электропривод мешалки; 6 – редуктор; 7 – салазки-опора, в которые вмонтирован распределитель сжатого воздуха
Пневматический нагнетатель типа СО-126 (рис. 38) обеспечивает приготовление и подачу к месту нагнетания растворов. Принцип работы нагнетателя основан на порционной подаче раствора из резервуара под воздействием сжатого воздуха в напорный патрубок. Машина обеспечивает подачу 2,5 м3 раствора в час с дальностью подачи 115 м по горизонтали и 40 м по вертикали.
Растворонасосы для контрольного нагнетания (рис. 39) в отличие от нагнетателей не имеют мешалок и нагнетают заранее приготовленный раствор. Насос РН-2,4 обеспечивает перекачку 2-4 м3 раствора в час с дальностью подачи до 260 м по горизонтали и 70 м по вертикали.
Рис. 39. Растворонасос РН-2,4 (СО-114-07): 1 – компенсатор, служащий для уменьшения пульсации транспортируемого раствора; 2 – смотровое окно нагнетательного клапана; 3 – поршневой блок насоса; 4 – рукоятка переключения передач; 5 – привод
Для приготовления растворов для контрольного нагнетания применяют цементно-смесительную установку (рис. 40), которую заполняют водой и цементом. К пневмосверлу, служащему приводом смесителя, подают сжатый воздух, и смеситель, вращаясь, перемешивает смесь. Приготовленный цементный раствор насосом нагнетается за тоннельную обделку.
Рис. 40. Цементно-смесительная установка: 1 – смеситель с тремя лопастями с изменяемым углом наклона: 2 – бак для приготовления цементного раствора; 3 – пневмопривод смесителя (использовано пневмосверло СР-3 шпиндель которого соединен с валом смесителя
Шланги, арматуру и емкости нагнетателей растворов для предохранения от засорения периодически промывают водой и продувают сжатым воздухом.
Чеканку швов – заполнение чеканочных канавок сборных об-делок специальными уплотняющими составами – выполняют с помощью цементоукладчиков (рис. 41). Лопатка 3 питателя подает уплотняющий материал в сторону толкателя 1, который через щелевое выходное отверстие 9 камеры вытесняет материал, укладывая его в шов тоннельной обделки.
Рис. 41 Цементоукладчик: 1 – толкатель, уплотняющий цементную смесь; 2 – камера цементоукладчика; 3 – лопатка питателя; 4 – пневмопривод лопатки; 5-кронштейн золотника; 6 – кнопка управления цементоукладчиком; 7 – корпус золотника; 8 – пневмопривод толкателя; 9 – щелевое выходное отверстие камеры
Для работ по нагнетанию раствора за обделку и для чеканочных работ применяют передвижные технологические тележки .
Для расчеканки швов тюбинговой обделки применяют ручной рубильный пневматический молоток в комплекте с набором чека-ночных наконечников. Под действием сжатого воздуха ударник молотка совершает возвратно-поступательное движение в стволе и ударяет по хвостовику сменного рабочего инструмента, который устанавливают в молотке и крепят с помощью гайки.
При выполнении работ по гидроизоляции для оплавления покровного слоя мастики на рулонных гидроизоляционных материалах используют нагревательную врздушно-пропановую горелку (рис. 44) или многофакельную линейную горелку, состоящую из нескольких горелок.
Рис. 44. Воздушно-пропановая нагревательная горелка ГВПН: 1 – стабилизатор; 2 – наконечник; 3– ствол
Выполнение гидроизоляционных работ с применением пропана требует повышенного внимания и осторожности. Герметичность разъемных соединений проверяют нанесением на них мыльной эмульсии (подносить открытый огонь к соединениям запрещается). Горелку необходимо содержать в чистоте, нагревательные элементы периодически очищать от нагара и копоти. Пламя горелки (факел) не должно иметь отрывов. При неправильной форме пламени горелку гасят, закрывая вентиль, продувают рассекатель-ную вставку стабилизатора и прочищают ее медной или алюминиевой иглой (запрещено прочищать вставку стальной проволокой).
По окончании работы пропан, находящийся в шланге, выжигают, для чего закрывают вентиль пропанового баллона и отвертывают нажимной винт редуктора.
В процессе работы баллоны должны быть установлены вертикально не ближе 5 м от места производства работ и закреплены хомутами или цепями к стойкам, имеющим навес для защиты баллонов от солнечной радиации.
При выполнении путеукладочных работ применяют специальный путевой инструмент.
Для завертывания и отвертывания путевых шурупов, гаек клем-мных и закладных болтов и сверления отверстий в шпалах используют шуруповерты на трехколесной разборной тележке, катящейся по рельсу. В рабочем положении шуруповерт поддерживают за две рукоятки, правая из них служит одновременно для управления механизмом.
При завертывании и отвертывании гаек стыковых болтов применяют путевые гаечные ключи. Электрогаечный ключ состоит из мотор-редуктора с преобразователем напряжения и двухколесной тележки для перекатывания инструмента по рельсу. Ключ имеет рукоятки для удержания его при работе и транспортировании.
Для повышения производительности труда и качества путевых работ создан технологический комплект (нормокомплект) средств малой механизации ТК-1, применяемых при устройстве верхнего строения пути в тоннелях метрополитена круглого и прямоугольного сечений.
Нормокомплект ТК-2 средств малой механизации для нанесения оклеечной гидроизоляции при сооружении метрополитенов открытым способом рассчитан на безмастичную технологию нанесения материалов на стекловолокнистой или стеклотканной основе методом оплавления поверхности наклеиваемого материала с помощью воздушно-пропановых горелок.