#G0 Щитовая проходка тоннелей

Одним из наиболее прогрессивных способов строительства коллекторов различного назначения является закрытый, с помощью проходческих щитов. Применение такого способа строительства при наличии действующих инженерных коммуникаций, кабелей, зданий, инженерных сооружений, транспортных коммуникаций (проездов для транспорта, железнодорожных путей, эстакад) позволяет обеспечить прокладку новых коммуникаций различного назначения с сохранением действующих и обеспечением транспортом существующих производств.

В сочетании с различными специальными способами производства работ (химическое закрепление грунтов, инъекционные сваи, искусственное замораживание грунтов, противофильтрационные завесы, "стена в грунте" и т.п.), полностью исключающими или снижающими до допустимых пределов деформации действующих коммуникаций, зданий и инженерных сооружений на период строительства тоннелей, способ щитовой проходки (рис.1) в большинстве случаев единственно возможен при реконструкции действующих предприятий.

Рис.1. Механизированный проходческий щитовой комплекс КЩ-4Б

1 - механизированный проходческий щит ПЩМ-4; 2 - тельфер Т-51.1; 3 - технологическая платформа: 4 - блоковозка; 5 - ленточный конвейер; 6 - вагонетка УВГ-1,0; 7 - установка для нагнетания раствора за блочную обделку РНЩ-0,3; 8 - электровоз АК-2У

Коллекторные тоннели, создаваемые при помощи проходческих щитов, могут служить не только для совмещенного размещения трубопроводов и кабелей, но и в качестве канализационных каналов, водоводов, водостоков, пешеходных переходов и транспортных магистралей.

Таблица 1

Проходческие щиты

#G0Марка щитов и комплек- сов		Диаметр щита без накладок, мм		Длина щита без козырьков, мм				Масса щита, т				Установ- ленная мощность двигателей машин и механиз- мов щита, кВт				Щитовые домкраты									Тип органа погрузки				Тип погру- зочного конвейера				Тип крепе- укладчика			Ширина кольца крепи (заходка), мм		Число ярусов рабочих площадок (платформ)		Коэффи- циент крепости разраба- тываемых пород					Скорость строи- тельства тоннеля в благопри- ятных условиях, м/см				Диаметр шахты, м (монтажной/ демонтажной)			Разра- ботчик и изгото- витель
																число				макси- мальное общее усилие, кН
Частично механизированные
ПЩ-2		2024		2795				6				7				16				1840				-					-			Канатный				230-330		-		-				2,1								-
ПЩ-2,15		2150		3400-3500				9,4				7				12				3360				-					-			"				350		-		-				1,5								-
ПЩ-2,56		2584		3400-3600				11,8				18				18				7200				-					Скребковый			"				700		-		-				1.7								-
ПЩ-2,61		2610		2990				14,2				13				12				4880				-					-			"				450		-		-				1,6								-
ПЩ-3,2		3204		4692				27				40				16				9600				-					Ленточный			Рычажный				750		1		-				1,9								-
ПЩ-3,23		3230		3610				22,7				19,8				20				8000									-			Канатный				600		1		-				1,3								-
ПЩ-3,6		3624		3800				30				20				20				8000				-					Ленточный			Кольцевой				750		1		-				1,6								-
ПЩ-3,7		3394		4730				40,8				40				16				9600				-					-			Рычажный				750		1		-				1,6								ЦНИИподземмаш
ПЩ-4		4014		4688				43				40				18				10 800				-					-			Кольцевой				750		1		-				1,6								-
ПЩ-5,2		5210		4925				81,4				72				20				24 ОСО				-					-			-				1000		2		-				1								-
ШН-1С		5624		5135				102				34				19				19 000				-					-			-				1000		1		-				2								Комплекс КМ 18А Московский завод Главтоннель-метрострой
ПЩМ-2,1		2100		3060				16,8				22				12				2400				Лопасти на роторе					Скребковый или ленточный			Рычажный				700		-		0,3-1,2				7,2								ЦНИИподземмаш и Ясиноватский машиностроительный завод
ПМЩ-2,6 КЩ-2,6Б		2600		3120				21,7				48,5				15				6000				То же					То же			"				700		-		0,5-3				7,2								То же
ПЩМ-2,6 с электро- приводом		2592		4220				28				50,8				16				5280				"					Скребковый			Кольцевой				780		-		0,5-3				6,7								"
ПЩМ-3,3 КЩ-3,2БР		5200		4275				36,6				180				12				6800				Ковши					Ленточный			Кольцевой				800		-		0,5-1,2				7.3								ЦНИИподземмаш и Ясиноватский машиностроительный завод
ПЩМ-3,6 с электро- приводом		3632		4670				60				60				20				8000				Лопасти на роторе					"			"				1000		-		0,5-1,2				6,9								СКБ Мосстроя и Московский мех-завод Главтоннельметрострой
ПЩМ-3,6 с гидро- приводом		3632		4670				69				117				20				8000				То же					"			Кольцевой на отдельной платформе				1000		-		0,5-3				6,9								ПКБ Главстрой-механизация Минтрансстроя
ПЩМ-5,6 КТ1-5,6		6630		5180				154,7				270				19				19000				Ковши на роторе					"			То же				1000		-		0,5-3				7			-					-
ЩН-1М КМ-24М		5624		4620				157				400				16				16000				То же					Скребковый			Отсутствует; крепь-пресс-бетонная				1000		-		0,5-3				2,3			-					Московский мех-завод Главтон- нельметростроя
ММЩ-1 ТЩБ-3		5624		4510				300				600				17				17000				Лопасти-подборщики на роторе					Ленточный			Кольцевой на отдельной платформе				600		-		0,8-8				2,1			-					Ясиноватский машиностроительный завод и Московский мех-завод Главтон- нельметростроя
Киевский		5670		4500				132				90				20				11200				Лопасти на роторе					"			То же				1000		-		0,5-1,2				3,8			-					-
ЩМР КМ-240		5640		5380				133				393				16				16000				То же					"			"				1000		-		0,5-3				5,2								-
Механизированные планерные
105-М		6060				6270				210				130				24				13440					Скребковый		Скребковый			Кольцевой на отдельной платформе				1000		-		3				2			-					-
105-К		5600				5270				256				130				20				11200					"		"			-				1000		-		3				3			-					-
105-Т		5600				5335				230				220				16				16000					"		Ленточный			-				1000		-		3				1,6			-					-
Л-1		5660				5720				240				120				24				13440					"		"			-				1000		-		3				4			-					-
ПЩМ-6,6		5630				5560				156				270				19				13000					"		"			-				1000		-		3				5,3
Механический с качающимся рабочим органом
СКБ Мосстроя	2024				2700								17				16				2000					Качающиеся			Скребковые			Кольцевой				350		-			1,2-1,5				3							СКБ Мосстроя
С комбинированными площадками
ПЩМ-2,56		2588				3500								14				20				7200					-			Ленточный				Рычажный		750		Комбинированный с поворотной платформой				Сыпучие и малоустойчивые породы				3					5,5·(4х5)		-
ПЩМ-2,6		2600				3120				18				26				15				6000					Шнековый			Скребковый				"		700		То же				"				7,2					5,5·(4х5)		-
ПЩМ-3,6		3624				5720				60				72				20				8000					Кольцевой			Ленточный				Кольцевой		1000		Комбинированный с конвейерной хвостовой частью				"				6,7					7,5·(5,5х7)		НИИ оснований и ПКБ Главстроймеханизации
ПЩМ-4		4030				4680				64				92,5				18				11300					Двухлопастный грейфер			"				Канатный		750		Комбинированный с поворотной частью				"				6					7,5·(5,5х7)		-
ЩМ-17		5624				5517				150				145				20				20000					То же
ПЩМ-3,2 КЩ-3,2Б ПЩМ-3,2		3200				4200				35,3				90				12				6800					Парные подгребающие лапы			Скребковый				Кольцевой		1000		Выдвижные				"				5					-		Московский механический завод Главтоннельметростроя
КЩ-3,2Б (Москва)		3200				4000				44				80				12				7580					То же			"				"		800		-				1-6				7,2					7,5·(4,5х5)		-
ПЩМ-4		4020				4885				61,3				119				18				1160					"			Пластинчатый				"		750		-				1-6				5,25					7,5·(5,5х7)		-
ПЩМ-5,2 КЩ-5.2Б		5200				5660				125				249				18				18000					Двухчелюстной грейфер			Скребковый				"		1000		-								3,5-5,5					9,5 (6х7)		ЦНИИподземмаш
С экскаваторным исполнительным органом
Комплекс ПУ-1			1220				3710				5,5				15				4				8000					Обратная лопата			Качающийся скребковый				-		-		--				-							14		4·(3,5Х4)		-
Комплекс ПУ-2			1200 14200				6000				5,4				22				2				3600					То же			Исполнительный орган				-		-		--				-							12		4·(3.5Х4)		-

Для щитовой проходки в зависимости от требуемых размеров тоннеля могут использоваться проходческие щиты (табл.1) различных диаметров, м: 2; 2,1; 2,56; 2,6; 3,2; 3,6; 3,7; 4; 4,1; 5,2; 5,5; 5,6.

Возведение коллекторных тоннелей - сложный комплекс технологических операций, важнейшими из которых являются разработка забоя и погрузка грунта в щитовом агрегате, транспортировка грунта по тоннелю к шахте, доставка крепежных материалов и установка крепи.

По способу разработки грунта в забое проходческие щиты могут быть: с ручной разработкой грунта; с разработкой механизированными инструментами, с частично механизированной разработкой; с механизированной разработкой грунта различными рабочими органами; с разработкой взрывным способом; с разработкой грунта комбинированными способами.

Все работы по щитовой проходке должны выполняться по типовым технологическим картам, а при их отсутствии - по ППР. Технологические карты должны учитывать горно-технические условия конкретного объекта и производства специальных видов работ, сопутствующих щитовой проходке, определенных проектом.

Щитовой способ строительства позволяет выдерживать проектный профиль тоннеля со средним отклонением ±2,2 см. Отклонение от проектного положения проходческого щита в продольном профиле для коллекторных тоннелей допускается ±7 см для щитов всех диаметров.

Инструментальное определение положения щита в профиле должно производиться в устойчивых грунтах не реже, чем через 6 м, а в неустойчивых - через 4 м.

Отклонение проходческого щита от проектного положения в плане при сооружении самотечных коллекторных тоннелей не допускается. На прямолинейных участках трассы допускается отклонение проходческого щита от проектного положения ±350 мм. При проходке щитами по кривым радиусом более 100 м допускается отклонение ±500 мм. При проходке кривых радиусом менее 100 м допуск (рекомендуемый ±750 мм) может быть превышен по согласованию с проектной организацией.

Проходка на кривых допустима для щитов диаметром 4 м и более при радиусе кривой в плане не менее 200 м, а для щитов меньших диаметров - при радиусе кривой не менее 80 м.

При строительстве нескольких рядом расположенных коллекторных тоннелей расстояние между проходческими щитами должно составлять не менее диаметра проходческого щита. В особых случаях, при участках проходки не более 50 м допускается уменьшать расстояние между щитами по согласованию с проектной организацией.

Монтаж и демонтаж проходческих щитов производят в шахтных стволах или котлованах. Щит вводится в забой по подготовленному основанию или по металлическим направляющим с допуском в профиле ±10 мм и в плане ±30 мм. Щит вводят в забой после приемки его комиссией в составе участкового маркшейдера, главного (участкового) механика и начальника участка. Ввод щита в забой оформляется актом.

Положение щита в плане и профиле регулируют путем включения соответствующих групп щитовых домкратов или отключения части щитовых домкратов во время передвижки щита. Направление передвижения щита задает маркшейдер. Передвижение возможно только после окончания следующих работ: разработки забоя по всему профилю тоннеля, зачистки лотка тоннеля перед ножом щита, монтажа очередного кольца сборной крепи (обделки). До очередной передвижки щита в слабых грунтах должен быть закреплен лоб забоя в соответствии с паспортом крепления, утвержденным главным инженером строительно-монтажной организации, выполняющей проходку. Для крепления лба забоя щитов диаметром свыше 2,6 м в песчаных грунтах применяют шандорную крепь и забойные домкраты, которыми должны быть оснащены проходческие щиты.

Величина передвижки проходческого щита не должна превышать ширина кольца крепи или длины хода домкратов при устройстве обделки из монолитно-прессованного бетона.

Для устранения отклонений щита, а также при проходке по кривым необходимо между кольцами сборной обделки устанавливать чугунные или железобетонные клиновидные прокладки, толщина которых определяется расчетом. Применение деревянных прокладок допускается только при условии их удаления и последующего заполнения шва расширяющимся цементом. Для выдерживания нужного направления проходки по кривым следует изготовлять блоки по индивидуальному заказу.

Для проходки коллекторных тоннелей под сжатым воздухом (кессон) должны быть сооружены шлюзовые камеры, оборудованные грузолюдским и аварийным отделениями, сигнализацией и другими устройствами в соответствии с правилами безопасности при производстве работ под сжатым воздухом. Шлюзовые камеры должны располагаться непосредственно в коллекторе. При проходке шахтных стволов разрешается под сжатым воздухом устройство совмещенных (однокамерных) шлюзов с аварийным отделением для свободного выхода рабочих из зоны повышенного давления. Длина шлюза должна быть не менее 8,5 м, аварийного отделения - не менее 3,5 м.

Давление сжатого воздуха в рабочей зоне не должно превышать гидростатический напор подземных вод на уровне 2/3 диаметра тоннеля, считая от свода (шелыги), а при залегании лотка щита в водонасыщенных мелкозернистых песках, в супесях или плывунах, в лотковой части тоннеля - на уровне лотка тоннеля. Проходку под сжатым воздухом необходимо вести без перерывов по скользящему графику.

Скорость проходки коллекторных тоннелей частично механизированными щитами следует принимать по табл.2. Скорость проходки коллекторных тоннелей механизированными щитами и коллекторных тоннелей с устройством монолитно-прессованной крепи устанавливается проектом.

Таблица 2