Технология ведения щитовой проходки

; => условие выполняется.

7. Расчет сопротивлений, преодолеваемых щитом

 

Полное сопротивление, преодолеваемое щитовыми домкратами, определяется как  сумма сопротивлений

,

где -  сопротивление трения наружной поверхности щита по грунту;

  -  сопротивление трения обделки по оболочке;

-  сопротивление грунтопригруза. 

,

где - интенсивность активного горизонтального давления грунта, кН/м²;

- интенсивность вертикального  давления грунта, кН/м²;

- вес щита, равный 300 т или 3000 кН;

- коэффициент трения стали  по грунту.

Интенсивность вертикального  давления грунта

 кН/м².

Интенсивность активного  горизонтального давления грунта

 кН/м².

По формуле (5.9)

 кН.

Сопротивление трения обделки  по оболочке щита для сборной обделки

,

,

где - площадь поперечного сечения обделки,

,                                                       

 м²,

  - удельный вес бетона ( =24 кН/м³),

 кН,

где кН - вес обделки, лежащей на оболочке;

- коэффициент трения материала  обделки по оболочке, принимаемый  для железобетонной обделки равным 0,46.

                                                 кН.

Таким образом, полное сопротивление

кН.

По найденному значению сопротивления  требуется подобрать необходимое  количество щитовых домкратов и  определить усилие одного домкрата.

 

Усилие одного домкрата

,

где k – коэффициент запаса, принимаемый равным 1,7;

n – число щитовых домкратов, n = 11 шт.

 

 кН.

7.2. Расчет производительности рабочего органа щита

 

Теоретическая производительность исполнительного рабочего органа роторного  типа определяется следующим образом.

где м/ч – скорость подачи на забой;

F = 30,5 м² – площадь забоя.

 м³/ч.

Для разработки грунта на одну заходку (1,4 м) требуется  мин.

Техническая производительность

где - коэффициент использования щита.

 м³/ч.

Эксплуатационная производительность определяется для всего щитового комплекса

где - коэффициент использования проходческого комплекса, учитывающий все виды простоев, в том числе затраты времени на техническое обслуживание и текущий ремонт проходческого оборудования.

 м³/ч.

 

8. Определение вертикального давления грунта

При вычислении вертикального  давления грунтов Р_верт массив разбивают на слои, в пределах которых с достаточной для практических расчетов точностью характеристики грунтов (угол внутреннего трения φ и сцепление С) можно принять не измененным. Для каждого из этих слоев, задав вертикальное давление на верхней поверхности Р_верт, находят вертикальное давление Р_верт на нижней поверхности по формуле

                            

,                                    

где А – характеристическое значение вертикального давления, вычисляемое по формуле:

                                                                                     

где z₀ - безразмерный параметр высоты слоя вычисляемый по формуле:

                                                                                                  

где r₀ – относительный гидравлический радиус грунтового массива, вычисляемый по формуле:

                                                                                            

где t – коэффициент опускного столба, вычисляемый по формуле:

                                                                                                    

где L – протяженность столба грунта вдоль тоннеля, м; D – диаметр щита, м; λ – коэффициент бокового давления грунта, вычисляемый по формулам:

 

                                                  

                                                       

для дальнейшего расчета  двух значений коэффициента бокового давления грунта будем принимать  максимальный;

γ₀ – расчетное значение объемного веса грунта, вычисляемое по формуле:

                                                          

- т. к. слой находится в  уровне грунтовых вод;

Ψ=0, при  либо - коэффициент кажущегося изменения веса грунта за счет действия в слое внутреннего сцепления.

Переходя от слоя к спою (сверху вниз - в направлении от земной поверхности вглубь массива до шелыги свода щита), вычисляют эпюру изменения давления Р_верт с глубиной.

Обобщенная модель «опускающегося столба грунта» НИЦТМ позволяет в общем случае задавать глубину «уровня сохранения бытового состояния массива». Это дает возможность учитывать при строительстве тоннеля наличие над трассой проходки ответственных подземных объектов, требующих обеспечения их нормального бесперебойного функционирования.

9. Возведение обделки

 

Сборка тоннельной обделки  производиться кольцевым укладчиком «эректором». Рабочий орган укладчика вращается на внутренних катковых опорах, закрепленных на раме. К торцу кольца присоединен механизм выдвижения из двух параллельных цилиндров «домкратов», на которые подвешена траверса с захватом.

Цилиндры  выдвигаются. Вращение рабочего органа укладчика производиться при помощи зубчатой передачи с внутренним зацеплением от гидропривода. Допускается перемещение рамы эректора вдоль оси тоннеля для захвата блоков, лежащих на механизме подачи , так называемый тюбинговый податчик и дальнейшего перемещения их к месту монтажа. Перемещение рамы эректора по горизонтали сопровождается предупреждающим звуковым сигналом.

Преимущества  данного  укладчика: возможность совмещать  сборку кольца обделки за умеренно короткий промежуток времени 20-25мин.

Обделка монтируется снизу  вверх, поочередно укладываются блоки  слева и справа от вертикальной оси  тоннеля. В стадии монтажа блоки  крепятся болтами между собой  и между кольцами.

Из опыта работы тоннельных организаций кольцо монтируется  тремя проходчиками. При этом необходимо соблюдать высокую точность монтажа  и качество производимых работ для  лучшей работы и водонепроницаемости  обделки в дальнейшем.

 

 

10.  Нагнетание за обделку

 

Для обеспечения совместной работы обделки и окружающего  грунта, уменьшения просадок грунта следует  заполнять все пустоты за обделкой.

Первичное нагнетание раствора за обделку осуществляется в первое кольцо, вышедшее из-под оболочки щита. Нагнетание производиться растворонасосом швинг .

       Первичное  нагнетание производят цементнопесчанным раствором под давлением до 3,5 бар. Раствор доставляют к месту производства работ вместе с обделкой тоннеля, в специальном растворовозе.

Контрольное нагнетание осуществляется за слой первичного нагнетания. Цель контрольного нагнетания – гидроизоляция обделки, заполнение оставшихся пустот, трещин и защита ее от воздействия агрессивных  подземных вод.

Контрольное нагнетание за обделку ведется на расстоянии 30 ... 50 м от забоя, и проводится под  давление до 1,5 МПа. Нагнетание ведется  растворонагнетателем РН-2, Его характеристики приведены в таблице 5.3.

После окончания нагнетания отверстия заполняют раствором  на всю глубину.

 

Техническая характеристика растворонагнетателя РН-2. Таблица 5.3

 

Показатель	Значение
Подача, м3/ч	4
Максимальное давление, МПа	17,5
Мощность электродвигателя	5,5
Внутренний диаметр растворопровода, мм	65
Масса, кг	360

 

11.  Составление циклограммы работ на проходку

тоннеля и монтаж обделки

 

Технологический цикл, осуществляемый щитовым проходческим комплексом включает механизированное выполнение следующих  основных операций:

• разработка грунта в забое;
• погрузка грунта;

• возведение сборной тоннельной обделки из железобетонных блоков;
• транспортировка в пределах ТПК материалов и элементов обделки;
• наращивание кабеля электроснабжения и коммуникаций для воды и сжатого воздуха, а также вентиляционных труб и рельсов.

Проходка перегонного  тоннеля метрополитена с применением  комплекса Ловат выполняется  по методу бригадного подряда сквозной комплексной бригадой, работающей в  четыре смены продолжительностью по 6 часов. Бригада из 18 человек делится  на три звена, каждое в составе:

Машинист щита  6 разряда  – 1

Помощник машиниста 5 разряда  – 1

12. Определение объемов основных работ,

ведомости маши механизмов.

 

Объемы основных работ  определены по проекту. Полученные данные сведены в таблицу 5.6. Машины и  механизмы, применяемые при строительстве  тоннеля показаны в таблице 5.7.

Ведомость машин и механизмов. Таблица 5.6

Наименование	Ед. изм.	Количество
		Всего	В резерве
Щит механизированный с роторным рабочим  органом	шт	1	-
Блокоукладчик  кольцевой	шт	1	-
Растворонасос С-263	шт	1	1
Таль	шт	2	-
Тележка для тюбингов	шт	5	-
Растворонагнетатель РН-2	шт	1	1
Растворосмеситель	шт	2	1
вагон-самосвал модель 33-9710	шт	1	-
Вибратор поверхностный  ИВ-1	шт	2	-
Вентилятор ВЦП-16	шт	1	1
Насос «Малютка»	шт	1	1
Тележка для контрольного нагнетания	Шт	1	-

Продолжение табл. Ведомость машин и механизмов. Таблица 5.6

Объем основных работ. Таблица 5.7

Наименование работ	Шифр норм	Ед. изм.	Количество
Проходка механизированным щитом	29-627	м3	52306.1
Сборка обделки из ЖБ блоков	29-995	м3	5821.2
Первичное нагнетание	29-1097	м2	20790
Вывоз грунта	Кальк	м3	52306.1
Чеканка швов расширяющимся  цементом	29-1114	м	24640
Контрольное нагнетание	29-1100	м2	20790
Бетонирование пути	29-1418	м3	3465
Балластирование пути	29-1419	м3	112.89
Укладка пути	29-1407	км	0,77
Арматура	Кальк.	т	519,365
Бетон	Кальк.	м3	3465
Раствор	Кальк.	м3	3234
Сборный ж/б	кальк.	м3	5821,2
Щебень	кальк.	м3	1121,89