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

i'i с. 2iX>. Установка для возведения анкетной креші.

в забое. Возможно совмещение оборонной машины с агрегатом для нанесения набрызгбетона (см. ниже). Применение оборонной ма­ шины позволит произвести без использования ручного труда всю оборку профиля или, по крайней мере, основную ее часть от отслаи­ вающихся кусков породы с тем, чтобы человек, стоящий на плат­ форме, укрепленной к манипулятору этой машины, мог бы проверить качество машинной оборки и при необходимости завершить работу на отдельных участках кровли.

Также пока не механизированы работы по установке анкерной крепи в отечественных выработках большого сечения. В Советском Союзе нет серийного выпуска самоходных машин для возведения металлических и железобетонных штанг в породах различной кре­ пости, хотя уже разработаны и переданы в производство установки для механизации возведения анкерной крепи в горных выработках небольшого сечения (агрегат САКК-3, каретка БУА-2, комплекс

ПН-1 и др.).

Значительные работы в этом направлении проведены, в частности, французской фирмой Секома, которая создала серию механизирован­ ных агрегатов, обеспечивающих бурение шпуров диаметром 20— 50 мм, глубиной 1,2—2,5 м под анкера с сухим улавливанием пыли, установку анкеров на полимерных смолах и с распорной головкой и их закрепление. За смену один-два человека могут установить от 70 до 00 анкеров (рис. 126).

276

Представляется необходимым разработать и изготовить механи­ зированные агрегаты со стреловидными манипуляторами и оборудо­ ванием, обеспечивающим без использования ручного труда бурение шпуров и установку в них анкеров глубиной до 4 м. Подобные мани­ пуляторы с оборудованием, сконструированные с учетом отечествен­ ных и зарубежных проработок в этой области, могут быть съемными, закрепляемыми на существующих буровых установках (тележках или рамах) или же на самоходных установках индивидуального ис­ пользования на гусеничном или колесном ходу.

Имеется возможность полностью механизировать и работы по нанесению набрызгбетона. ЦНИИПодземмашем в 1968 г. создана современная машина для набрызга бетона БМ-68 [58] с максималь­ ной крупностью заполнителя для набрызга 25 мм. Машина отличается от предыдущей модели БМ-60 повышенной производительностью (5—6 м3/ч по сухой смеси), дальностью подачи (по горизонтали до 250 м и но вертикали до 100 м), меньшими габаритными разме­ рами (длина 1450 мм, ширина 850 мм и высота 1680 мм) и меньшей загрузочной высотой (1400 мм). Главное же отличие — это ротор­ ный дозирующий орган, обеспечивающий непрерывность работы машины и возможность кроме набрызга осуществить укладку бетона с крупностью заполнителя до 40 мм за опалубку. Машина БМ-68 успешно прошла промышленные испытания на строительстве под­ земных сооружений Нурекской ГЭС. В 1970 г. ЦНИИПодзем­ машем разработана на базе БМ-68 новая модель машины с загрузкой БМ-70.

Возможные схемы механизации работ по набрызгу бетона на поверхность выработок большого сечения показаны на рис. 127 [77]. Во всех этих схемах предусмотрено применение автосопловщика (системы «Робот»), разработанного в Швеции. Управление соплом вынесено в подвесную платформу у основания стрелы-манипулятора, что облегчает работы по набрызгу и повышает их безопасность. В настоящее время несколько зарубежных фирм изготавливают по­ добные автосопловщики. На рис. 128 показана стрела, изготавли­ ваемая американской фирмой Эймко (с отделениями в различных странах). Телескопическая стрела с дистанционным управлением устанавливается на самоходной тележке с гусеничным или колес­ ным ходом. Зубчатая рейка на стреле позволяет продвинуть сопло вперед на 3,6 м, а выдвижное телескопическое устройство удлиняет стрелу на 3 м.

Бетонные работы. Для повышения производительности бетонных работ необходим серийный выпуск отечественных гидравлических бетононасосов СБ-85 и СБ-95.

Следует отметить, что бетононасосы наиболее целесообразно применять при возведении крепи с высокими требованиями к каче­ ству бетона и необходимости получения интенсивности укладки (подача бетонной смеси и уплотнение ее за опалубкой) 20—40 м3/ч.

Как показывает практический опыт бетонирования крупных подземных сооружений, современные поршневые бетононасосы для

277

Рис. 127. Возможные схемы механизации работ по набрызгбетону в выработках большого сечення:

а — сухая смесь из автомашины по конвейеру загружается в бетон-шприцмашину, все уста­ новки раздельные; б — все оборудование для набрьгзга смонтировано на одной установке; € — установка для приготовления смеси непосредственно у места нанесения набрызгбетона

выработок большого сечения должны отвечать следующим требова­ ниям: возможность изменения производительности подачи (плавно или ступенями); производительность укладки от 20 до 40 м3/ч при дальности подачи по горизонтали до 300 м и по вертикали до 80 м; обеспечение высокого качества бетонной смеси, подаваемой за опа­ лубку (однородность, удобоукладываемость), а также обеспечение соотношения размера максимальной фракции к диаметру бетоновода не менее 1 : 3; сравнительно небольшая масса и малая энергоемкость, главным образом вследствие применения гидропривода; мобильность при условии установки бетононасоса на автоприцепе или полу­ прицепе.

Всем этим требованиям в наибольшей степени отвечают модели «Швинг» (например, ВРА 24/30 RT производительностью 30 м3/ч, мощностью двигателя 45 кВт, массой 3,2 т) и «Торкрет» (например, 011 и 012 производительностью 40 м3/ч, мощностью 55 кВт, массой 4,5 т), выпускаемые в ФРГ, а также модели «Томсон» и «Пампит» (производительностью 45—55 м3/ч, мощностью 110—120 кВт, массой около 5 т и осадкой конуса 3—5 см), выпускаемые в США.

В подземных условиях при бетонировании густо армированных конструкций высокопластичной смесью с фракциями крупностью до 20 мм могут найти применение весьма эффективные насосы типа «Сквизинг». Эти насосы, выпускаемые в ФРГ, США и ряде других

278

N\\

Рис. 128. Стрела-манипулятор для автоспдавщика набрызгбетона

стран, работают по принципу продавливания бетонной смеси в эла­ стичной трубе вращающимися упругими роликами.

При бетонировании сооружений, к качеству которых не предъ­ является высоких требований по водонепроницаемости, морозо­ стойкости, а требуемая производительность укладки не превышает 30 м3/ч, могут быть использованы современные пневмобетоноуклад­ чики по типу выпускаемых фирмами Швинг (ФРГ), Блау Нокс (Англия), Рансом (США) и др. Эти укладчики обеспечивают высокую производительность и регулирование ее путем подачи смеси из рабочей камеры в бетоновод специальным шнеком или другими устройствами, ускоряющими выход смеси. Дальность подачи дости­ гает по горизонтали до 300 м, по вертикали 60 м.

Доставку бетонной смеси в подземную выработку при дальности транспортирования более 3 км целесообразно осуществлять в авто­ бетоносмесителях емкостью 3—5 м3 со временем разгрузки от 3 до 5 мин. Подобные автобетоносмесители выпускаются главным обра­ зом в ФРГ (фирмы Вибау-Челендж, Фёгель идр.).

Применяемые в настоящее время механизированные опалубки для бетонирования туннелей чрезвычайно металлоемки и стоят очень дорого. На 1 м2 наруяшой поверхности комплекта опалубок при­ ходится 300—350 кг металла, причем для этих опалубок 1 кг металла в деле обходится 0,9—1 руб.

279

Глава VII

Организация подземных работ

конкретного случая выбрать комплексную механизацию проход­ ческих и бетонных работ и рассчитать скорости сооружения туннеля с одного забоя. Имея заданный срок строительства туннеля или камеры, установленный на основании сетевого графика сооружения объекта с учетом данных практики, можно определить потребное

число забоев.

Наиболее целесообразно вести проходку туннеля через порталы, однако это по топографическим и геологическим условиям не всегда возможно и приходится открывать забои из вспомогательных подход­ ных выработок. Вместе с тем устройство подземных подходов требует больших затрат в связи со значительными дополнительными объемами открытых и подземных работ, с постройкой подъездных дорог и орга­ низацией строительных площадок. Поэтому возмояшость увеличения числа подходных выработок ограничена. Такие выработки соору­ жаются в виде горизонтальных или слабонаклонных туннелей, вертикальных или наклонных стволов; возможно также сочетание туннелей и стволов.

Горизонтальные туннели, наиболее дешевые и удобные для про­ езда крупногабаритного оборудования, рекомендуется сооружать в горной местности, когда боковая врезка позволяет сократить длину подхода. При применении экскаваторов и автосамосвалов площадь подходных туннелей при длине их более 300 м должна быть достаточной для двухпутного движения автотранспорта, а трассу целесообразно устраивать слабонаклонной (уклон 1 : 10). Длина такого туннеля по сравнению с горизонтальным сокращается примерно на 7—12%.

Если подземное сооружение представляет собой комплекс парал­ лельно расположенных туннелей или камер, то каждый строительный подход необходимо в наибольшей степени использовать для раз­ работки всех туннелей. Это достигается, например, устройством подходного туннеля перпендикулярно осям основных туннелей

281

Рис. 129.ГІрименение спирального подход­ ного туннеля при строительстве подзем­ ной ГАЭС глубокого залегания:

7 — шинная шахта;

3 — соединительный туннель

(например, как это имело место при строительстве туннелей Асуан­ ского гидроузла).

Подходы в виде вертикальных или наклонных стволов следует устраивать лишь там, где применение туннелей нецелесообразно по ряду причин. Соотношение трудоемкости проходки стволов и тун­ нелей составляет 1 : 5—1 : 4, т. е. выгоднее пройти туннель длиной 100 м, чем ствол глубиной 20—25 м. Кроме того, применение шахт­ ных подходов ограничивает возможности механизации производ­ ственных процессов. Для использования экскаваторов и автосамо­ свалов требуется проходить стволы очень большого сечения, также затрачивается много времени на монтаж крупного оборудования, спущенного в разобранном виде по стволу. Имеются примеры, когда кроме ствола шахт устраивают спиральный туннель, используемый в качестве строительного подхода (рис. 129).

За последние несколько лет в Советском Союзе на крупных под­ земных объектах сооружены десятки километров подходных тунне­ лей. Общая длина таких туннелей достигает 40—60% длины основ­ ных сооружений. Длина подходных выработок колеблется от 50 до 1000 м, уклоны — от 3 до 10%. Большинство построенных под­ ходных туннелей рассчитано на двухпутное движение автотранс­ порта. Площадь поперечного сечения выработок составляет от 46 до 82 м2, т. е. отличается почти в 2 раза. Форма сечения выработок обычно корытообразная с пологим или подъемистым сводом.

Такое разнообразие решений не вынуждается ни производствен­ ными, ни конструктивными условиями. Институты Гидроспецпроект и Оргэнергострой в 1966 г. составили альбом типовых сечений под-

282

II

V

III

4230

Рис. 130. Типовые сечения подходных выработок

ходных выработок к основным подземным сооружениям при без­ рельсовом транспорте.

Разработано пять типовых сечений — четыре для двухпутного движения и одно — для однопутного. Форма поперечного сечения подходных выработок принята на основании положений, изложен­ ных в § 7 и с учетом специальных исследований, проведенных на моделях методом фотоупругости.

Основными типовыми сечениями позволяющими пропустить круп­ ное оборудование (гидроподъемник МШТС-2ТП, экскаватор ЭП-1, самоходные буровые установки СБУ-4, автосамосвалы БелАЗ-540, автопогрузчик 4006, пневмоколесный кран К-102 и др.), являются I и IV (рис. 130), рассчитаны они на проходку с применением погру­ зочной машины ПНБ-Зк. Тип I предусматривает двухпутное дви­ жение автотранспорта, тип IV — однопутное. Площадь попереч­ ного сечения выработки по внутреннему контуру крепи составляет для типа I 34,4 м2, для типа IV — 20,8 м2. Коэффициент использо­ вания площади поперечного сечения 0,90—0,92.

Остальные три типа сечений рассчитаны на применение экскава­ торной погрузки при проходке подходных выработок и допускаются к применению только в особых случаях, например при необходимости пропуска в основное сооружение крупногабаритного оборудова­ ния и деталей.

Выполненная типизация проектов подходных выработок, как показывают подсчеты, позволяет получить значительную экономию

283

(100 тыс. руб. в год) из-за более полного использования площади поперечного сечения, широкого внедрения облегченных временных крепей и сокращения объема проектных работ.

Тем не менее, высокая стоимость подходных выработок требует разработки таких решений, при которых число их было бы мини­ мальным (1—2 выработки) для обеспечения заданного срока строительства.

Опыт показывает, что подземные работы в отличие от иногда практикуемых решений следует начинать лишь после готовности жилых поселков, мастерских, материальных складов, душевых комбинатов, компрессорных станций, линий электропередач и транс­ форматорных подстанций, подъездных дорог и других временных сооружений на строительных площадках.

Раскрытие каждого забоя целесообразно производить только после завершения плана организационно-технической подготовки (наличие проходчиков требуемой квалификации, проектной доку­ ментации, комплексов оборудования для проходческих и бетонных работ, запасных частей, строительных материалов, двух надежных независимых источников энергии, а также технического водоснаб­ жения непосредственно у порталов подземных сооружений или под­

и средств, что также подтверждает необходимость сохранения мини­ мального числа подходных выработок.

Требуемое число забоев в туннеле установим на основании дан­ ных практики и расчетных предпосылок. Анализ передового опыта проходки туннелей большого сечения позволяет определить факти­ ческие сроки строительства, а также принимаемое на практике число забоев и их длины в зависимости от протяженности туннелей (табл. 48) при условии обеспечения достаточно высоких темпов проходческих и бетонных работ. Отсутствие этих условий и необхо­ димость выдержать заданные сроки строительства привели к боль­ шому числу забоев в некоторых отечественных туннелях различного

Таблица 48

Значение показателей для туннелей протяженностью,

284

назначения, что существенно повысило стоимость объекта. Так, например, в туннеле I яруса Нурекской ГЭС стоимость подходных выработок составила 9%, а в строительном туннеле Токтогульской ГЭС — 18% общей стоимости туннеля.

Определим потребное число забоев при заданном сроке стро­ ительства и длине туннеля. В первую очередь рассмотрим туннель, проходимый сплошным забоем без возведения постоянной крепи. Анализ календарных графиков показывает, что продолжительность проходки туннеля

+т*+т‘ + Т [•т~- (:Т*Т-+ Т’ т)]' мес, (181)

где Т — продолжительность строительства туннеля, мес; L — длина туннеля, м;

п — число забоев;

V — проектная скорость проходки туннеля с одного забоя, м/мес;

Тх — продолжительность подготовительных работ до выхода на трассу, мес;

Т2 — продолжительность проходки начальных участков туннеля (от порталов или рассечек) с замедленными скоростями, вызванная раскрытием забоев и освоением технологии, мес;

Тз — продолжительность проходки с замедленными скоростями,

При проходке туннеля способом нижнего уступа с возведением постоянной крепи из бетона формулы (182)—(184) остаются неизмен­

235