2527

трассы. Секции проталкивают с помощью распорных решетчатых балок, наращиваемых в ходе работ.

Вособо сложных условиях стесненной городской застройки, активного движения транспорта при необходимости возведения тоннеля в короткие сроки этот способ вполне может быть конкурентоспособен в сравнении с другими способами продавливания. Способ успешно применялся при проходке автотранспортных тоннелей в Германии.

ВАнглии разработан и применен при строительстве тоннелей так называемый «червячный» способ продавливания, при котором значительно снижаются необходимые усилия продавливания, обеспечивается равномерная передача усилий на обделку, отпадает необходимость в создании мощных упоров в забойном котловане и применении гидравлических домкратов (рис.17.8).

Встыки между секциями помещают надувные тороидаль-

ные камеры диаметром 50 75 мм, которые служат плоскими домкратами. К ним подводят три трубопровода для подачи сжатого воздуха под давлением 0,8 2,5 МПа. Поочередно подают сжатый воздух в каждый трубопровод, и происходит наполнение камер в каждом третьем стыке

48

помощи механизированных и полностью автоматизированных проходческих комплексов, в состав которых входят: головной агрегат – щит с породоразрушающим рабочим органом, система погрузки и транспортирования породы, возведения и гидроизоляции обделки, система дистанционного контроля и управления всеми агрегатами на базе бортовых компьютеров. Обделку выполняют из стали, керамики, высокопрочного полиэтилена, асбоцемента, чугуна. Породоразрушающие рабочие органы аналогичны рабочим органам проходческих механизированных щитов: резцы, шарошки, дисковые скалыватели. Разрабатывают конструкции исполнительных органов для разрушения породы высоконапорными водяными струями, пламенем газовых горелок и т.п. На рис. 17.9 показан проходческий комплекс «Анкл-Моул»

1

2

4 5

14 13

Рис. 17.9. Проходческий комплекс «Анкл-Моул»: 1 – сепаратор; 2 – емкость для глинистого раствора; 3 – грязевый насос для подачи глинистого раствора; 4 – направление удаления пульпы; 5 – направление подачи глинистого раствора; 6 – пульт управления; 7 – силовая станция; 8 – главная домкратная станция; 9 – лазер; 10 – насос для удаления пульпы; 11 – датчик; 12 – уплотнитель; 13 – телекамера; 14 – щит; 15 – рабочий орган щита; 16 – лазерный визир

49

фирмы «Исеки Политех» (Япония), предназначенный для проходки микротоннелей диаметром 250 1400 мм.

Проходку можно вести в широком диапазоне пород от крепких скальных до слабых водонасыщенных при длине выработок до 150 200 м. В обводненных песчанистых, илистых и гравелистых породах применяют агрегаты с пригрузочными камерами, заполняемыми бентонитовой суспензией, шламом, грунтом, сжатым воздухом, водой под большим давлением. Механизированные и автоматизированные комплексы позволяют вести проходку со скоростью от 3 до 12 м и более в сутки с высокой точностью продавливания ( 30 50 мм). Микрощиты производят и используют во многих странах Европы, США, Японии. В России микротоннельную технологию применяли при продавливании трубопроводов в Москве, Санкт-Петербурге, в городах Сибири (фирма «Мостовик»).

Г л а в а 18

СПОСОБ ЭКРАНИРОВАНИЯ

18.1. СУЩНОСТЬ СПОСОБА

Способ экранирования получает за последние годы все большее распространение. Он особенно эффективен при строительстве перегонных тоннелей и станций метрополитенов, автотранспортных и пешеходных тоннелей на небольшой глубине от поверхности в особо сложных условиях интенсивной городской застройки под улицами и фундаментами зданий и сооружений, в слабых неустойчивых породах. Кроме того, этот способ применяют при строительстве горных тоннелей перед их врезкой в склоны, сложенные слабыми породами, и при преодолении зон тектонических разломов и нарушенных пород. Способ экранирования заключается в том, что по контуру будущего тоннеля устраивают сводчатый или плоский экран из труб, под защитой которого сооружают тоннель горным способом, способом продавливания или траншейным способом.

50

кой или омоноличивают стыки либо соединяют с помощью замковых устройств хомутами

или бандажами по типу шпунта. В трубах породу разрабатывают буровыми или фрезерными рабочими органами и удаляют с помощью шнековых или цепных конвейеров. В тоннеле под защитой экранов из труб породу разрабатывают стреловыми проходческими комбайнами или тоннельными экскаваторами и отвозят вагонетками, автосамосвалами или с помощью транспортеров

(рис. 18.2).

Иногда трубы продавливают из штолен в поперечном направлении от оси тоннеля, особенно если рядом распложены фундаменты зданий или другие подземныесооружения(рис. 18.3).

Экран из труб может использоваться также в качестве основной обделки тоннеля. В этом случае трубы омоноличивают

51

Рис. 18.2. Технологическая схема строительства тоннеля под защитой экранов из труб (а, б): 1 – установка горизонтального бурения типа УГБ; 2 – котлован; 3 – армокаркас; 4 – железобетон; 5 – трубы; 6

–контур тоннеля; 7 – бетоновод; 8 – бетононасос; 9 – автобетоновоз; 10

–экскаватор; 11 – временная крепь; 12 – транспортер; 13 – опалубка; 14 – обделка; 15 – контейнер для породы; I – IV – этапы работ

52

Под защитой таких экранов тоннели можно проходить способом сплошного забоя или нижнего уступа в слабых и даже неустойчивых породах. При этом исключается необходимость применения сложных и дорогостоящих специальных способов укрепления пород.

Защитные экраны устраивают также при врезке горных тоннелей в склоны, сложенные слабоустойчивыми трещиноватыми породами (см. рис. 1.4).

Экранирование применяют при строительстве тоннелей мелкого заложения способом продавливания в несвязных и слабоустойчивых породах, когда возможны сдвижения и деформации породного массива и земной поверхности. До начала проходки тоннеля устраивают защитный экран из труб по контуру выработки (см. рис. 18.1) и затем под его защитой продавливают тоннельные секции. В этом случае значительно уменьшаются или даже совсем исчезают сдвижения и деформации поверхности земли, уменьшаются усилия продавливания, поскольку сопротивление трения материала обделки по стали гораздо меньше сопротивления трения обделки по породе. Применяя перфорированные трубы, через которые за обделку нагнетается антифрикционный состав, можно еще больше снизить сопротивление трения. Трубы экрана служат направляющими, что повышает точность проходки при продавливании. Кроме того, существенно улучшается процесс разработки и крепления забоя в связи с тем, что трубы экрана обеспечивают надежное крепление обделки. Проходку продавливания можно вести без нарушения поверхности на глубине заложения тоннеля до 0,2 м.

18.3. ЭКРАНИРОВАНИЕ ПРИ ОТКРЫТЫХ СПОСОБАХ СТРОИТЕЛЬСТВА ТОННЕЛЕЙ

В практике тоннелестроения защитные экраны применяют и при строительстве тоннелей мелкого заложения открытыми способами. При траншейном способе работ основные нарушения поверхности связаны с раскрытием котлована до низа перекрытия или подошвы тоннеля и работами по устройству перекрытия или

55

обделки тоннеля. В этот период значительно ухудшаются условия движения наземного транспорта и пешеходов, особенно при строительстве тоннелей под улицами и дорогами с интенсивным транспортным потоком.

Избежать этих нарушений можно путем устройства временного или постоянного перекрытия подземного сооружения в виде экрана из труб, которые опираются на траншейные стены, выполненные по технологии «стена в грунте». Под защитой экрана из труб траншейный способ можно применять при строительстве автотранспортных, пешеходных и коллекторных тоннелей, тоннелей метрополитенов при их мелком заложении до 3 м от поверхности земли в слабоустойчивых грунтах под интенсивной городской застройкой и уличными магистралями. Это показал успешный опыт строительства подземных сооружений мелкого заложения в городах Европы и Японии.

Взависимости от местных градостроительных условий трубы экрана могут располагаться как поперек, так и вдоль тоннеля.

Впервом случае рядом со стенами тоннеля устраивают

траншею глубиной до низа перекрытия (2 3 м), из которой выполняют все работы по возведению экрана из труб захватками длиной 8 10 м (рис. 18.7, а). При ширине тоннеля более 20 м экран из труб устраивают с обеих сторон, вскрывая две параллельные траншеи (рис. 18.7, б). При заложении тоннеля на глубине более 3 м от поверхности вместо траншей используют штольни и закрытые галереи (рис. 18.7, в). В этом случае поверхность земли при строительстве тоннеля не вскрывают.

После заполнения труб бетоном по технологии траншейного способа разрабатывают породу между стенами и возводят конструкцию перекрытия и лотка, чащевсегоизмонолитногожелезобетона.

Если устройство боковых траншей вблизи стен тоннеля невозможно, то экран из труб располагают вдоль тоннеля (рис. 18.8). Вспомогательные траншеи устраивают через 30 40 м поперек оси тоннеля. Трубы продавливают вначале из забойного котлована, а затем из траншей. По мере продвижения забоя тоннеля, разрабатываемого под защитой экрана, трубы подкрепляют металлическими рамами из двутавровых балок с шагом 1,5 3 м. Затем бетонируют обделку, используя передвижную опалубку.

56