Щитова прохідка тунелю
При щитовій проходці тунелю виконують наступний комплекс робіт: розробку ґрунтів у вибої з навантаженням його на внутрішньотоннельний транспорт; підйом ґрунту на поверхню землі з навантаженням у автомобілі-самоскиди; подачу матеріалу оздоблення на робоче місце; розчеканку швів між блоками та нагнітання цементного розчину за обробку.
Для розробки ґрунту у тунелі щитовим способом застосовують кілька типів машин. Одна із схем комплексу обладнання для щитової проходки, запроектованого ЦНДІ підземшахтобудом. У головній частині проходки розміщений ножовий щит із блокоукладачем. Усередині щита під захистом козирка виконують розробку ґрунту і по стрічковому конвеєрі розвантажують його у вагонетки, які потім переміщують уздовж тунелю електровозом. Наприкінці тунелю вагонетки з ґрунтом по вертикальному стволу піднімають на поверхню землі за допомогою крана або спеціальною підйомною установкою, змонтованою на одноклітьовому копрі, і розвантажують у металевий бункер, звідки автомобілями-самоскидами ґрунт відвозять у зазначені місця.
Для видалення ґрунту з тунелю та подачі блоків обробки до робочого місця використовують одно- та двоколійні вагонетки. Одноколійну схему застосовують при проходженні тунелів щитами діаметром 2-2,15 м, а двоколійну - діаметром 2,56-4 м. При одноколійній схемі одна вагонетка знаходиться під завантаженням, інша розвантажується на поверхні землі. При двоколійній схемі влаштовують два роз'їзди: один біля щита для обміну вагонеток і блоковозів, другий — на відстані 10—15 м від шахтного ствола.
Розробку ґрунту виконують за допомогою щита, що складається з круглого сталевого корпусу з ножовим кільцем. Просування щита у ґрунті відбувається за допомогою гідродомкратів, вмонтованих у корпус щита.
Укладання дрібних блоків при проходці щитом діаметром 2 м виробляють вручну, а великих блоків і тюбінгів - спеціальними блокоу-ладчиками. Ґрунт у вибої руйнують способом вдавлювання, для чого кільцевий ніж щита вдавлюється в ґрунт, відрізає його від масиву та вантажить на конвеєр.
У слабких ґрунтах застосовують гідромеханічну розробку ґрунту у вибої за допомогою гідромоніторної установки. Для введення щита в вибій у шахтному стовбурі влаштовують отвір, а з протилежного боку - наполегливу стінку. У міру просування щита роблять розробку ґрунту. Опорою для гідродомкратів служить обробка стін колекторного тунелю і після того, коли гідродомкрати просунуть щит на величину, рівну максимальному ходу штока (але не менше висоти блоку обробки), зворотним рухом гідродомкрата переміщають завзяті кільця, після цього ведеться монтаж наступного кільця оброблення тунелю. Контроль за правильністю просування щита здійснюється геодезичними інструментами.
Для розробки в'язких глинистих ґрунтів застосовують механізований щит роторної дії. Робочим органом у нього є плоска план-циба з різцевими вікнами. При обертанні планшайби ґрунт зрізається стружкою і через різцеві прорізи надходить на похилі ребра, а далі за допомогою системи стрічкових конвеєрів подається до вагонетки.
НДІМосбудом розроблена технологія обробки тунелю з трапецієподібних блоків з гладкими стиками. Кільце збирають із восьми таких блоків товщиною 150 і довжиною 320 мм. У тому випадку, коли розробку ґрунту в тунелі ведуть щитом діаметром 3,6 м, то застосовують дрібні трапецієподібні та прямокутні укрупнені блоки. Кільце обробки збирають з 20 дрібних блоків товщиною 250 і довжиною 500 мм, або з дев'яти прямокутних укрупнених блоків розміром 720ХП100X200 мм, одного передзамкового іодного замкового блоку. З'єднують їх у кільце по циліндричній поверхні на шпильках, а кільця один з одним - за допомогою пазів і гребенів,
Аналогічна конструкція кільця обробки діаметром 4 м розроблена трестом «Шахтспецбуд», яка складається з шести укрупнених блоків товщиною 200 мм і довжиною 750 мм.
До недоліків дрібноблокового оброблення слід віднести високу трудомісткість, значну кількість поздовжніх і поперечних швів, що знижують водонепроникність обробки. Для усунення перерахованих недоліків обробку стін колекторних тунелів виконують із трапецієподібних залізобетонних тюбінгів марки 400.
Кільце обробки для щитів діаметром 2,15 і 3,23 м збирають із парного числа уніфікованих трапецієподібних тюбінгів, що мають плоский стик, а кільця один з одним - за допомогою болтів. Після обробкою (але з відставанням трохи більше п'ять кілець) роблять первинне нагнітання розчинонасосом цементно-піщаного розчину складу 1: 1, 1:2. 1:5 в простір між ґрунтом та зовнішньою поверхнею обробки. За такої технології робіт досягається підвищення жорсткості та незмінності геометричної форми кілець оброблення і підвищується водонепроникність колектора або тунелю.
З метою підвищення якості обробки застосовують безшовну монолітно-пресовану обробку. Інститут «Метрогіпротранс» спільно з Управлінням дорожньо-мостового будівництва Виконкому Мосради розробив щитовий комплекс для влаштування обробки тунелів із монолітного прес-бетону.
У цьому методі використовують наступний порядок робіт. У міру розробки ґрунту та просування агрегату вперед у хвостовій частині щита влаштовують монолітну обробку секціями довжиною по 500 мм. Для цього попередньо встановлюють металеву секційну опалубку, що складається із трьох сегментів(по колу) лоткового типу, що з'єднуються один з одним болтами. Бетонують обробку кільцями шириною 500 мм, не роблячи перерв у укладанні бетону
Розпалублення бетону, проводять на четверту добу після укладання пресованого бетону. Ущільнення бетону виконують за допомогою реактивного зусилля щитових домкратів, що пересувають жорстке нерозривне прес-кільце між опалубкою та оболонкою щита. За такого методу досягається прокладання тунелю до 3 м/сут. Трудомісткість проти обробкою зі збірних елементів зменшується на 25—40%.
Для зведення міських підземних комунікацій застосовується оптимальний за техніко-економічними показниками ряд колекторних тунелів з внутрішнім-діаметром 1,8; 2,25-4,5. м. Відповідно до цього для будівництва таких тунелів застосовують високопродуктивні щитові комплекси: КЩ-2ДБ, КЩ-2,6Б, КЩ-3,2Б. КЩ-5,2Б. Швидкість проходження таких щитових комплексів становить 3,8 м/зміну.
До складу механізованого комплексу КЩ-3,2Б, входять: щит із робочим органом, що розробляє породу; механізми для навантаження ґрунту; перевантажувальний конвеєр; блокоукладач з пристосуванням для розвантаження блоків; конвеєр для видалення ґрунту та подачі блоків, розчинонагнітач для заповнення простору за обробкою та інше обладнання.
Останнім часом стали застосовувати обробку із застосуванням сталепласт-бетонних кілець, що проштовхуються спеціальною гідросиловою установкою. Це дозволяє замінити багатошарову обробку одним шаром сталепластбетону. Він тріщиностійкий, добре формується при виготовленні тонкостінних конструкцій і є стійким при дії на нього кислот, лугів та солей.
Спосіб проколу заснований на утворенні отворів за рахунок радіального ущільнення ґрунту при вдавлюванні труби з конічним наконечником.При способі проколу у вихідній точці лінії траси влаштовують котлован з кріпленням стінок. Глибина котловану залежить від розташування труби та конструкції напрямних пристроїв. Наполегливу стінку для гідравлічного домкрата виконують із брусів або залізобетонних плит. У котловані укладають ланку труби з наконечником і після вивіряння домкратом вдавлюють його в грунт на довжину ходу штока, а потім після повернення штока в початкове положення вводять на їх місце натискний патрубок (шомпол) і повторюється. Після закінчення вдавлювання першої ланки труби на повну довжину шомпол прибирають, а в котлован опускають наступну ланку і зварюють їх (для зварювання біля передньої стінки в котловані повинен бути передбачений приямок). Потім вдавлюють наварену ланку і цикли повторюються до виконання проколу на задану глибину.
Зазначений спосіб можна застосовувати при прокладанні труб на глибину не менше 3 м у ґрунтах, що не містять валунів та твердих включень. В іншому випадку труба, що вдавлюється, може втратити прямолінійний напрямок або вийти на поверхню землі.