10.4. Проходка тоннелей с монолитными обделками способами сплошного забоя и уступным

Способ сплошного забоя. Этот способ применяют при проходке тоннелей с монолитными бетонными и железобетонными обделками в скальных грунтах с коэффициентом крепости не менее 4 (VI категория по СНиП и выше). Грунт разрабатывают буровзрывным способом. Постоянную обделку, в основном подковообразного очертания, возводят параллельно с проходческими работами. Бетонирование конструкции обделки ведут на некотором расстоянии от забоя, зависящем от устойчивости грунтов, в которых ведется проходка, а также от принятой организации работ.

Участок тоннеля между забоем и местом бетонирования обделки закрепляют временной крепью. В скальных монолитных грунтах с коэффициентом крепости 12 и выше временную крепь разрешается не устанавливать.

В качестве временной крепи применяют:

– металлическую арочную крепь – полную (для свода и стен) и неполную (для сводовой части);

– анкерную крепь (используют металлические клиновые анкеры, железобетонные анкеры и сталеполимерные анкеры);

– анкерную крепь с сеткой, натянутой между анкерами.

При значительном отставании постоянной обделки от забоя в качестве временной крепи применяют набрызгбетон по сетке или по породе.

При сооружении коротких участков тоннеля в крепких скальных грунтах, где устойчивость выработки не нарушается, применяют последовательную схему работ: вначале ведут проходку выработки с установкой временной крепи, а после окончания проходки приступают к бетонированию обделки.

При параллельной схеме организации работ и проходке тоннеля в сильно трещиноватых скальных грунтах можно приблизить участок бетонирования обделки к забою. Процесс строительства тоннеля при этой схеме ускоряется.

При производстве этих работ применяют два комплекса оборудования: один комплекс предназначен для проходческих работ в забое, второй – для возведения обделки. Первый комплекс (рис. 10.10) состоит из буровой портальной рамы 3, обеспечивающей пропуск машин и вагонов к забою, породопогрузочной машины 4 на гусеничном ходу с транспортером-перегружателем 7, машины 5 для нанесения набрызгбетона, передвижной платформы 6 со стрелочным переводом и транспортных средств. На раме смонтированы бурильные машины 1 для обуривания забоя и телескопический перфоратор 2 для бурения шпуров под анкеры. Вместо рамы могут применяться самоходные буровые установки. Для выдачи грунта и подачи материалов применяют рельсовый узкоколейный транспорт.

Комплекс для бетонирования обделки (рис. 10.11) состоит из механизированной металлической передвижкой опалубки для бетонирования обделки и передвижных пневмобетоноукладчиков на рельсовом ходу, в которых доставляют бетонную смесь на участок бетонирования обделки, где с помощью сжатого воздуха ее подают за опалубку и уплотняют вибраторами. Вместо передвижных пневмобетоноукладчиков можно применять стационарные бетононасосы. В этом случае бетонную смесь к месту укладки доставляют в опрокидных вагонах, специальных контейнерах или автобетоносмесителях.

Проходку тоннеля организуют поточным методом по циклограмме, предусматривающей обуривание забоя, заряжание шпуров, взрывание, проветривание, уборку породы и установку временного крепления. Число, расположение и глубина шпуров устанавливаются в паспорте буровзрывных работ, а тип временного крепления – в проекте производства работ. Оба документа утверждаются главным инженером строительно-монтажного управления или тоннельного отряда.

В проекте производства работ указывается общая технологическая взаимосвязь между проходческими работами в забое и бетонированием обделки с таким расчетом, чтобы транспортные операции для обоих участков работ не накладывались одна на другую. Например, во время вывозки грунта из забоя на участке бетонирования обделки ведут подготовительные работы, а в период обу-ривания забоя укладывают бетон обделки.

Рис. 10.10 Схема комплекса оборудования при проходке тоннеля способом сплошного забоя:

а – положение машин при обуривании забоя; б – положение машин после взрыва и погрузки

Рис. 10.11 Схема организации работ по бетонированию обделки тоннеля:

1 – участок тоннеля с временной арочной крепью; 2 – вентиляционная труба; 3 – участок тоннеля с забетонированными стенами; 4 – бетоновод; 5 – участок тоннеля с готовой бетонной обделкой; 5 – передвижная опалубка для бетонирования свода; 7 – вспомогательная тележка опалубки свода; 8– пневмобетононагнетатель; 9 – передвижная опалубка стен; 10 – вспомогательная тележка опалубки стен

Уступный способ. Этот способ проходки тоннелей с монолитными бетонными и железобетонными обделка ми применяют в скальных грунтах повышенной трещиноватости, в которых не может быть обеспечена устойчивость забоя при разработке на полное сечение.

Особенность уступного способа проходки состоит в разделении забоя по высоте на две части – верхнюю 2 и нижнюю 1, проходку которых ведут одновременно с отставанием нижней части от верхней на 30-50 м (рис. 10.12). Высоту верхней части тоннеля принимают равной 3-4 м из условия размещения проходческого оборудования и возведения свода (в случае его необходимости) при минимально допустимой высоте.

Шпуры бурят с применением самоходных буровых установок или буровых машин. В верхней части уступа, кроме буровой установки, размещают погрузочные машины 6 и транспортные средства (вагонетки) 7, транспортер-перегружатель или погрузочно-доставочную машину.

Рис. 10.12 Схема организации работ при способе нижнего уступа:

1 и 2 – нижняя и верхняя части забоя; 3 – металлическая опалубка; 4 – подъемные устройства; 5 – передвижной помост; 6 – породопогрузочные машины; 7 – вагонетки; 8 – бетононасос

В забое нижнего уступа устраивают специальный передвижной помост 5 с бункером для приема грунта из верхней части, а также монтируют подъемные устройства 4 для транспортирования материалов в верхний забой. Тип машин и транспортных средств применяют такой же, как описан выше. Оба забоя обуривают на одну заходку одновременно. Шпуры в верхнем забое располагают горизонтально, а в нижнем уступе – вертикально или с небольшим наклоном. Взрывание в верхнем и нижнем забоях можно производить одновременно. Перед взрывом передвижной помост откатывают от забоя на безопасное расстояние. Забой верхней части после взрывания шпуров на одну заходку закрепляют анкерной крепью с сеткой или устанавливают металлическое арочное крепление, вынося пяты за пределы контура тоннеля. В сильно трещиноватых породах арки опирают на продольные стальные балки в виде перевернутого двутавра (рандбалки), под которые подводят стойки для крепления боковых штросс.

После проветривания и крепления обоих забоев приступают к уборке породы, вначале в нижнем уступе, а затем, после надвижки моста, из верхней части тоннеля. Отсюда взрываемая порода попадает в бункер и грузится в вагонетки или автомобили-самосвалы.

Недостатком этой схемы способа нижнего уступа является сложность организации работ по параллельной проходке двух забоев (взрывание в них производят одновременно для сокращения общего времени, затрачиваемого на взрывание и проветривание).

В таких условиях рекомендуется применять схему сооружения тоннеля в два этапа. В начале на всю длину сплошным забоем проходят верхнюю часть тоннеля и бетонируют свод. После этого приступают к проходке нижней части и бетонируют стены и обратный свод.