2527

ческой крепью незамкнутого контура. Подвижная крепь позволяет: полностью исключить устройство дефицитной, дорогостоящей и трудоемкой временной металлической крепи котлована; сократить объемы земляных работ по разработке котлована и обратной засыпке конструкции тоннеля; повысить степень механизации и скорость строительства; понизить трудоемкость работ; уменьшить уровень шума и вибрации при строительстве, а также опасность сдвижения и деформаций поверхности земли, зданий и сооружений по трассе тоннеля.

Подвижную крепь целесообразно применять при строительстве перегонных тоннелей метрополитена, автотранспортных и пешеходных тоннелей длиной свыше 50 100 м в любых нескальных грунтах, кроме неустойчивых илистых или плывунных. В нашей стране и за рубежом созданы различные виды подвижной крепи, обеспечивающие сравнительно высокие скорости проходки тоннелей, до 150 200 м в месяц.

15.2. ТИПЫ ПОДВИЖНЫХ КРЕПЕЙ

Для проходки тоннелей метрополитена в глинах, суглинках, супесях и песках прочностью до 15 МПа применяют механизированный комплекс КМО 2x5, в который входят: подвижная крепь – щит открытого профиля, гидравлический экскаватор марки ЭО-4121 – обратная лопата с удлиненной стрелой и консоль- но-козловой кран ККТС-20 (рис. 15.1). Щит представляет собой пространственную металлическую конструкцию прямоугольного сечения длиной 10,6 м, шириной до 10 м, высотой до 8 м и массой 270 (350) тонн. Он состоит из трех основных частей: ножевой, опорной, хвостовой. Ножевая и хвостовая части выполнены в виде вертикальных стенок из двутавровых балок, обшитых стальными листами. Передние кромки ножевой части имеют заострения для внедрения в забой. Для обеспечения необходимой жесткости ножевых стенок предусмотрена распорная балка с трубчатыми подкосами, расположение которых не мешает разработке грунта экскаватором. В опорной части расположены по ее периметру 30 гидродомкратов, создающих общее усилие до

8

туки длиной 1,5 м, служащие для предотвращения обрушения бортов траншеи в строительное пространство. Разработку грунта осуществляют в пределах ножевой части экскаватором – обратная лопата на длину секции тоннельной обделки. Оставшийся у боковых стен грунт подрезается боковыми стенами ПМК при ее передвижении. Обделку тоннеля монтируют под защитой хвостовой части при помощи козловых или самоходных кранов на пневмоколесном ходу (например, К-161). Монтаж ведут после перемещения ПМК параллельно с разработкой грунта. Гидроизоляцию осуществляют вслед за проходкой с незначительным отставанием. После гидроизоляции производят обратную послойную засыпку конструкции с поливкой и уплотнением (рис. 15.3).

10

приводят к повреждениям обделки; щиты в целом недостаточно маневренны.

В насыпных грунтах, песках, глинах и суглинках при глубине котлована до 10 м на малозастроенных территориях целесообразно применять самодвижущуюся шандорную крепь. Это металлическая крепь висячего типа незамкнутой формы, состоящая из двух боковых стенок, образованных выдвижными щитамишандорами (рис. 15.4). Стенки имеют наклон 1:10, что позволяет снизить массу крепи и уменьшить усилия для ее передвижения. Они соединены с жестким каркасом, состоящим из отдельных, связанных между собой стальных балок. На каркасе закреплены цилиндры гидродомкратов, штоки которых перемещают боковые шандоры, имеющие режущую кромку для срезания слоя грунта и оконтуривания стен выработки. Используется сборная крепь из отдельных элементов, которая может применяться в котлованах различной ширины и глубины. В более глубоких и широких котлованах для поддержания дополнительных шандор, которые в этих случаях нужно наращивать, используют распорки или подкосы.

Самодвижущаяся шандорная крепь менее металлоемка, чем щит открытого профиля КМО 2x5, может работать не только с цельносекционными обделками, но и с любыми сборными и монолитными. Потребная мощность привода существенно снижается за счет безраспорного принципа передвижения. При передви-

12

Рис. 15.4. Конструкция самодвижущейся шандорной крепи: 1 – выдвижные шандоры; 2 – корпус; 3 – гидравлические домкраты; 4 – распорки; 5 – подкосы

Рис.15.5. Технологическая схема сооружения тоннеля с применением самодвижущейся крепи: I – разработка грунта; II – передвижка крепи и монтаж обделки; III – монтаж плит перекрытия; IV – разработка грунтового ядра; V – засыпка грунта на перекрытие и устройство лотка; 1 – экскаватор-драглайн; 2 – самодвижущаяся крепь; 3 – кран; 4 – экскаватор-прямая лопата; 5 – автосамосвал; расстояния в метрах

13

рогах и улицах. При строительстве тоннелей траншейным способом нет необходимости в металлическом свайном или шпунтовом креплении для обеспечения устойчивости расположенных

Рис. 16.1. Последовательность работ (а – г) при траншейном способе: 1 – траншея; 2 – арматурный каркас; 3 – железобетонная конструкция; 4 – распорка; 5 – обратная засыпка

вблизи зданий и сооружений, а также водонепроницаемости обделки. Имеются только трудности при разработке грунтового ядра и возведения лотка тоннеля в стесненном ограниченном пространстве, что ведет к снижению темпов строительства.

По другому варианту грунт в котловане между стен разрабатывают до подошвы тоннеля с последующим монтажом всех тоннельных конструкций, как при котлованном способе. Но при этом поверхность остается открытой на весь период строительства, что осложняет условия движения наземного транспорта.

Для крепления узких и глубоких стен траншей применяют специальный глинистый раствор – бентонитовую суспензию. Она представляет собой коллоидный раствор бентонитовой глины с

15

удельной массой 1,05 1,2 т/м3. Количество бентонита в растворе принимают от 4 до 18 %. Бентонитовая суспензия характеризуется тиксотропными свойствами: находящаяся в жидком состоянии (золь) суспензия с течением времени загустевает (переходит в гель), а при механическом воздействии – встряхивании, вибрации или ударе – вновь переходит в золь. Обладая малой вязкостью и высокой прилипающей способностью, суспензия проникает в грунт и образует на поверхности стен траншей тонкую, от 0,5 до 30 мм, и достаточно плотную и прочную пленку. Такая пленка удерживает от обрушения стены траншеи при превышении давления глинистого раствора над внешним давлением грунта и воды. В ряде случаев вместо дефицитной бентонитовой глины используют обычные грубодисперсные глины, которые предварительно подвергают дополнительной обработке – диспергированию.

Затем в закрепленную глинистым раствором траншею опускают арматурные каркасы и бетонируют конструкции стен непосредственно в грунтовой опалубке, вытесняя глинистый раствор бетонной смесью. Подобная технология называется «стена в грунте» и может применяться практически в любых нескальных грунтах, за исключением текучих илистых и плывунных грунтов, а также грунтов с пустотами и карстами и при наличии высоконапорных подземных вод (рис. 16.2). Траншейный способ позво-

16

Рис. 16.2. Технологическая схема сооружения тоннеля траншейным способом: 1

– пионерная траншея; 2 – грейфер; 3 – армокаркас; 4 – бетонолитная труба; 5 – экскаватор; 6 – автосамосвал; 7 – бетононасос

ляет обойтись без водоотлива и искусственного водопонижения, уменьшить объемы земляных работ, шум и вибрацию, снизить трудоемкость.

Недостатками являются трудности использования глинистого раствора в зимнее время, хотя сейчас применяют специальные добавки, повышающие вязкость, плотность и морозоустойчивость раствора (температура замерзания достигает –35 С). Также возникают некоторые трудности по защите тоннелей от подземных вод, так как гидроизоляцию стен и лотка можно устраивать только с внутренней стороны. Но вместе с тем образующаяся на поверхности бетона со стороны грунта глинистая пленка имеет низкий коэффициент фильтрации, что обусловливает повышенную водонепроницаемость стены.

16.2. ТЕХНОЛОГИЯ РАБОТ

Работы выполняют в следующем порядке.

1.По контуру выработки устраивают пионерные траншеи глубиной до 1 м, закрепляя их стенки бетонными или железобетонными плитами, которые являются направляющими для рабочего органа землеройного агрегата и предотвращают инфильтрацию раствора в верхние рыхлые слои грунта, обеспечивают устойчивость верхней части стенок траншеи (рис. 16.3).

2.Разрабатывают основные траншеи шириной 0,5 0,8 м и глубиной до 20 25 м захватками длиной 3 6 м (иногда длиной 25 30 м), вскрывая их через одну. Для разработки грунта применяют буровые и бурофрезерные агрегаты, траншеекопатели, штанговые экскаваторы, траншейные драглайны и грейферы.

3.По мере разработки грунта в траншею подают бентонитовый глинистый раствор шламовыми или грязевыми насосами из специальных емкостей. Раствор приготавливают на заводе или непосредственно на месте работ. Его закачивают постоянно, так как в процессе разработки грунта часть раствора вычерпывается вместе с грунтом. Грунт совместно с раствором подается в спе-

17