книги из ГПНТБ / Мостков, В. М. Подземные сооружения большого сечения

Рис. 112. Схема комплексной механизации работ при проходке нижнего уступа: 1 — буровой станок; 2 — экскаватор; 3 — автосамосвалы

по туннелю в целом. В последнем случае подсчитывали показа­ тели, приведенные ко всему сечению.

По результатам расчетов построены графики (рис. ИЗ и 114). Заштрихованные области определяют пределы изменения показа­ телей, кривая I ограничивает область со стороны наиболее выгодных, а кривая I I — наименее выгодных показателей. Номера на графи­ ках соответствуют типу проходческого комплекса, приведенного в табл. 44.

Оценивая варианты, за основу принимаем стоимость 1 м3 как синтетический показатель. Если разница в стоимости вариантов находится в пределах 10-процентной ошибки в определении стоимо­

256

б

ч е л -ч /м 3

Рис. 113. Зависимость техникоэкономических показателей стро­ ительства туннелей от площади сечения туннеля (проходка сплошным забоем) или верхней части S:

а — стоимость 1 м3; б— затраты труда на 1 м3; в — скорость проходки туннеля

® м/мес

74

'X Ч 7*

\ .

ч

V ,

N

V -

б*

Рис. 114. Зависимость технико-экономических показателей разработки нижнего уступа туннеля от площади сечения уступа SH уГ

а — стоимость 1 м3; б — затраты труда на 1 м3; в — скорость проходки нижнего уступа

и стоимости вспомогательных работ, то варианты можно считать равноценными. При равноценных вариантах вводят дополнительные показатели. В частности, для отдаленных от городов районов, где строительство сложно обеспечить рабочей силой и жильем, пред­ почтение следует отдавать варианту, при котором затраты труда, а следовательно, и число рабочих меньше (также в пределах разницы, превышающей 10%). В том случае, если строительство данного туннеля лимитирует пуск всего объекта в эксплуатацию, то, есте-

ственно, предпочтение должно быть отдано варианту с наименьшим сроком, т. е. с наивысшими скоростями проходки (в пределах тех же 10%). Исходя из этой позиции в оценке комплексов и анализируя графики, приходим к следующим выводам.

При проходке туннеля сплошным забоем (или верхней части вы­ работки) рекомендуются:

для площади 45—60 м2 — комплексы 1 и 2 (для коротких забоев); для площади 60—80 м2 — комплексы 3 и 2 (для коротких забоев); для площади 80—110 м2 — комплекс 4, поскольку он по скоро­

сти и затратам труда на 10—15% выгоднее комплекса 5; для площади 110 м2 и выше — комплекс 5, поскольку при почти

одинаковых с комплексом 4 скорости проходки и затратах труда он дает экономию стоимости порядка 20%.

Комплекс 5 для площади 60—80 м2 по сравнению с комплек­ сами 3 и 2 более экономичен (разница составляет 15%), однако по затратам труда он уступает выбранным вариантам примерно на 30% и по скорости проходки — на 5—10%.

При разработке нижнего уступа туннеля рекомендуются:

высотой до 7 м — комплексы 6 и 7 как практически равноценные; высотой более 7 м — комплекс 7 как по условиям безопасности работ, так и по условиям повышения скорости проходки по сравне­

нию с комплексом 6 примерно на 15%.

Проведя статическую обработку по способу наименьших квадра­

258

б

Эти формулы целесообразно использовать при предварительной стадии проектирования туннеля, разрабатываемого с применением рекомендуемых проходческих комплексов.

На графике (рис. 116) показаны результаты расчетов проходки туннеля площадью 135 м2 способом нижнего уступа. Площади верх­ ней части сечения и нижнего уступа приняты в соответствии с дан­ ными, приведенными в табл. 45. Учитывая выбранные проходческие

комплексы и анализируя приведенные графики, приходим к следу­ ющему выводу.

Проходка туннелей больших размеров сплошным забоем оказы­ вается выгоднее способа проходки нияшим уступом, однако она целесообразна лишь в сравнительно благоприятных инженерно­ геологических условиях. При площади туннеля 100 м2 и более, проходящего целиком в породах VIII и ниже категории по СНиП, рекомендуется переходить на способ проходки нижним уступом (см. также § 16). В этом случае (см. рис. 116), оптимальная пло­ щадь сечения верхнего расширения (верхнего уступа) равна 45— 60 м2. Сочетание комплексов при этом должно быть следующим: для верхней части — комплекс 1 или 2 (для коротких забоев), для нижнего уступа — комплекс 7.

Сравнение показателей, приведенных в табл. 46 для туннеля площадью 105 и 135 м2, показывает, что переход на способ проходки нижним уступом при площади верхней части 45—60 м2' по сравнению с проходкой на полное сечение уменьшает скорость проходки и уве­ личивает стоимость примерно на 10—15%, в то время как при дру­ гих сочетаниях площадей эта разница увеличивается. Следует от­ метить, что при учете бетонных работ, а также необходимости уст­ ройства съездов на нижний горизонт после окончания бетонирования свода разница в приведенной скорости проходки повышается и до­ ходит примерно до 20%. Это подтверждает ранее сделанные выводы

онецелесообразности перехода на способ проходки нижним уступом

впородах, позволяющих осуществить проходку полным сечением.

Таблица 46

П р и м е ч а н и я : Д л я способа проходки нижним уступом при площади поперечного сечения туннеля 105 м2 для верхней части сечения (площадью 45 м 2) принимается комп­

который обеспечивает повышение скорости проходок туннеля в целом до 7% по сравнению с комплексом 1.

При проходке туннелей с применением комплексов 1—5 провет­ ривание осуществляется по одной из схем, приведенных на рис. 117.

Схема а — проветривание происходит по нагнетательному спо­ собу свободной струей с ограниченным потоком. Схема рекомен­ дуется в выработках длиной до 500 м.

260

Расчет этих схем и подбор вентиляционного оборудования для них разработан в институтах Оргэнергострой совместно с институтом Гидроспецпроект [2], а также в ЦНИИС Министерства транспорт­ ного строительства.

Возвращаясь к вопросу основного оборудования, применяемого в рекомендуемых комплексах 1—7, следует заметить, что горное обо­ рудование непрерывно совершенствуется, ежегодно появляются новые машины и установки. В проходческих комплексах (см. табл. 44) приме­ нено лучшее отечественное оборудование, освоенное в производстве.

Буровое оборудование. В качестве основного серийно изгота­ вливаемого бурового оборудования при горизонтальном бурении приняты самоходные установки СБУ-2к (на две машины) и СБУ-4 (на четыре машины).

261

Опыт показывает, что в выработках большого сечения одна мощная бурильная машина БГА на манипуляторе доляша обслужи­

применить нестандартную портальную буровую раму, оснащенную 8—10 тяжелыми бурильными машинами.

Подобная рама на восемь машин вращательно-ударного действия

табл. 5). Имеются примеры применения аналогичных рам при про­ ходке автодорожных туннелей в Альпах. В Тауэрнском туннеле площадью поперечного сечения 92—105 м2 и шириной 11,6 м при­ менена трехъярусная самоходная буровая рама на рельсовом ходу массой 70 т и длиной 12 м рассчитана на 11 тяжелых бурильных машин, смонтированных на манипуляторах. Стоимость этой рамы финской фирмы Тамрок составила 240 тыс. долл. В одном из забоев Сен-Готардского туннеля высотой 7,5 м и шириной 10,6 м устано­ влена самоходная буровая рама, изготовленная американской фирмой Ингерсолл-Ранд [88]. Рама состоит из двух частей каждая длиной 15 м и массой по 52 т, соединяемых между собой платфор­ мами. На каждой части рамы смонтировано по пять тяжелых бу­ рильных машин на манипуляторах, снабженных автоматическим устройством. Это устройство обеспечивает соблюдение заданного направления бурения. Кроме того, на раме установлен станок для бурения центральной врубовой скважины диаметром 100 мм. На верхней платформе рамы смонтированы перфораторы для бурения шпуров под анкера. Вся рама перекрывается сверху конструкцией, обеспечивающей безопасность бурильщиков. На рис. 118 показана буровая рама на семь тяжелых перфораторов в туннеле диаметром

11м.

В швейцарском автодорожном туннеле Зелисберг высотой 20 м

ишириной 12,5 м применена самоходная буровая рама с семью бу­ рильными машинами ударного действия массой по 4,5 т с гидра­ влическим приводом. Общая мощность электродвигателей, устано­ вленных на буровой раме, составляет 270 кВт. Высота рамы 7 м,

буровые рамы с мощными бурильными машинами оказываются весьма тяжелыми и дорогостоящими. В условиях, когда площадь поперечного сечения выработки равна 100 м2 и более, можно реко­

Такие подмости на пневматическом ходу, перемещаемые буль­ дозером, имеют массу примерно 20 т. В забое устанавливают две подмости (более мобильных и удобных, чем одна установка порталь­ ного типа), на каждой из которых размещают 8—12 перфораторов ПР-25Л. Подобные подмости (БР-6), изготовленные Главтоннель-

262

Рис .118. Бу ровая рама на семь тяжелых бурильных машин в туннеле диаметром 11 м

метростроем, были применены, в частности, в забоях площадью 90—110 ма при проходке туннелей Асуанского гидроузла и строи­ тельных туннелей Чиркейской ГЭС. Подмости портального типа на 10—14 перфораторов использовали в крупных туннелях Ингурской и Усть-Хантайской ГЭС. Представляют интерес трехъярусные буровые подмости на рельсовом ходу при проходке Бернардинского автодорожного туннеля в Швейцарии высотой 9,2 м. На подмостях размещали 18 перфораторов, установленных на лестничных напра­ вляющих. Подмости были применены и в туннеле Дворшак в США диаметром 13 м, туннеле Маник в Канаде шириной 16,8 м и высотой 9,3 м и др. В туннеле гидроузла Инфернильо (Мексика) пролетом 13,7 м в забое были применены три трехъярусные буровые подмости с перфораторами на лестничных направляющих — центральные подмости на 18 перфораторов и две боковые по 6 перфораторов ка­ ждая. Боковые подмости перемещали на определенном расстоянии от центральных, с помощью которых сооружали опережающий забой; с боковых подмостей обуривали левую и правую части забоев.

При проектировании буровых рам или подмостей следует стре­ миться, чтобы на одну бурильную машину или перфоратор в каждом цикле приходилось 10—12 шпуров глубиной 3,5—4 м.

Нестандартные рамы целесообразны не только при горизонталь­ ном, но и при вертикальном и наклонном бурении скважин в уступах^

263

в частности, станками НКР-ЮОм. Такие рамы выполняются для использования как поперек выработки, так и вдоль стен для бурения скважин предварительного откола.

Погрузочно-транспортное оборудование. Как следует из табл. 44, в качестве погрузочного оборудования рекомендуются главным

ведена работа по совершенствованию машины ПНБ-Зк (Ясногор­ ский машиностроительный завод) и экскаватора ЭП-1 (Костромской экскаваторный завод «Рабочий металлист») с учетом опыта работы в различных условиях. В частности, с 1972 г. Ясногорский машино­ строительный завод начал выпускать взамен машины ПНБ-Зк машину ПНБ-ЗД. Эта модель по сравнению с ПНБ-Зк имеет большие техническую производительность (на 0,5 м3/мин), ширину заборной части (на 0,5 м) и массу (на 3 т).

В комплексе 1, по-видимому, может найти применение также экскаватор ЭО-5114 с ковшом емкостью 1 м3, предназначенный для погрузки скальной породы в выработках сечением от 35 м2. Первая малая промышленная партия этих экскаваторов выпущена в 1972 г. Костромским экскаваторным заводом «Рабочий металлист». Для вы­ работок шириной 18 м и высотой не менее 14 м может быть реко­ мендован экскаватор Э-2005 с ковшом емкостью 2 м3, усовершенство­ ванный Воронежским машиностроительным заводом.

Транспортное оборудование для заданного типа экскаватора подбирается с учетом рекомендаций, приведенных в табл. 44. Ос­ новным освоенным в подземных условиях транспортным средством являются автосамосвалы МАЗ-503 (грузоподъемность 7 т) и БелАЗ540 (грузоподъемность 27 т). Самосвальный автопоезд Могилевского автомобильного завода МоАЗ-6401-9585 (грузоподъемность 20 т), успешно прошедший государственные испытания в 1970 г., рекомен­ дуется для проходческих комплексов 3—5 и 7, однако число этих автосамосвалов пока еще ограничено.

При применении погрузочной машины ПНБ-Зк, наряду с авто­ самосвалами МАЗ-503, рекомендуются венгерские думперы DP-60 грузоподъемностью 6 т с поворотным управлением («Дутра»), по­ скольку на строительствах подземных сооружений у нас имеется достаточное число этих машин. Также рекомендуются самоходные вагоны грузоподъемностью 20 т типа ВС-20 м (1ВС-20АРВ) с элект­ роприводом, выпускаемые Воронежским заводом горно-обогатитель­ ного оборудования. Трест Гидроспецстрой по чертежам Караган­ динского института Гипроуглемаш изготовил опытный образец дизель-электрического варианта этого вагона (ВСДЭ-20). По ре­ зультатам промышленных испытаний в 1968 г. в туннелях большого сечения была проведена корректировка чертежей для серийного производства.

264

Предусматривается, что двигатели внутреннего сгорания дол­ жны быть оборудованы газоочистителями. Например, самосвальный автопоезд МоАЗ-6401-9585 оснащен уже на заводе комбинированной системой очистки выхлопных газов, состоящей из каталитического нейтрализатора КНД-240 и блока жидкостной очистки. Резуль­ таты испытаний показали, что эта система по эффективности не уступает известным французским газоочистителям.

§22. Схемы комплексной механизации бетонных работ

Внастоящее время при бетонировании отечественных туннелей большого сечения применяют несколько комплексов, отличающихся

друг от друга в основном типом загрузочного устройства и опалуб­ кой. В табл. 47 приведена характеристика рекомендуемых комплек­ сов для бетонирования и определена их расчетная производитель­

комплексов II и III. Эти комплексы разработаны проектными и строи­ тельными организациями Министерства энергетики и электрифи­ кации СССР и апробированы (кроме комплекса III) при бетониро­ вании ряда крупных туннелей Ингурской, Нурекской ГЭС и других в 1968—1969 гг. Комплексы II и III могут быть рекомендованы и при бетонировании коротких камерных выработок большого про­ лета при соответствующей корректировке конструкции опалубки.

Доставка бетонной смеси по выработке к месту укладки осуще­ ствляется автосамосвалами МАЗ-503, ЗИЛ-ММЗ-555, ДР-60 и дру­ гими грузоподъемностью 4,5—7 т. При дальности возки более 3 км могут быть рекомендованы автобетоносмесители Славянского завода строительных машин С-1036 с объемом готового замеса 2,5 м3 на шасси автосамосвала МАЗ-503 или смесители С-942 с объемом го­ тового замеса 3,2 м3 на шасси автомашины КрАЗ-258. При большой дальности возки и отсутствии автобетоносмесителей в бетонную смесь надлежит вводить воздухововлекающую добавку (мылонафт и др.) для замедления процесса схватывания и улучшения удобоукладываемости. При неглубоком залегании выработки бетонную смесь к месту укладки можно доставлять по скважинам.

Загрузочное устройство представляет собой бункер емкостью примерно 3 м3, который наклоняется с помощью гидравлических домкратов или лебедки и перегружает бетонную смесь порциями по 0,5 м3 в скип или непосредственно в бетоноукладчик. В послед­ нем случае автосамосвал въезжает по наклонному пандусу для раз­ грузки смеси в бункер.

Имеются примеры, когда автосамосвалы с бетонной смесыо из подходных туннелей въезжают в камерные выработки не с ниж­ них горизонтов на пандус, а на металлическую эстакаду высотой до 20 м и пролетом до 8 м, заанкеренную к стене выработки. Вдоль эстакады установлены бадьи емкостью 3 м3 для бетона, в которые

265