Главная Минимаркер Мосты и тоннели Минимаркер Строительство тоннелей и метрополитенов Минимаркер Сооружение стволов шахт с применением специальных видов крепи

Сооружение стволов шахт с применением специальных видов крепи

Страница 5 из 8

В водонасыщенных неустойчивых грунтах, подстилаемых глинами или суглинками, иногда бывает целесообразным отказаться от сооружения стволов шахт с предварительным искусственным закреплением грунта и применить забивную или опускную крепь.

В зависимости от гидрогеологических условий участка применяют деревянную или стальную забивную крепь.

Деревянная забивная крепь (шпунт)

Различают два вида деревянной крепи: прямую (вертикальную) и косую. Один ярус комплекта шпунтов, забитых по всему контуру ствола, называют «посадом».

Забивную крепь применяют в следующих случаях: вертикальную, когда мощность водоносных грунтов составляет 3–4 м, косую при мощности водоносных грунтов 1,2–1,5 м; когда водоносные грунты залегают на глубине до 20 м; когда подошвой неустойчивых грунтов являются водонепроницаемые грунты (глины) мощностью не менее 1 м при вертикальной и 1–2 м при косой забивной крепи; при отсутствии в неустойчивых грунтах включений гальки и валунов; при отсутствии напорных вод. Этот способ целесообразно также применять в грунтах, хорошо отдающих воду.

Вертикальную забивную крепь наиболее целесообразно применять в случаях, когда водоносные грунты можно пересечь одним посадом шпунтов. Деревянный шпунт изготавливают из сосновых или дубовых досок толщиной 50–100 мм и шириной 150–200 мм. Длина его принимается в зависимости от способа забивки от 2 до 6 м (6 м при механической забивке) и должна быть на 1–2 м больше мощности водоносного пласта. Наибольшая мощность слоя водонасыщенных грунтов, проходимых за один посад вертикальной крепью, составляет 3–4 м.

Если забивка шпунта предусматривается из забоя, работы выполняют в следующем порядке (рис. 6.16). В грунтах, расположенных выше водонасыщенных пластов, ствол шахты проходят обычным способом. При этом внутренние размеры обделки участка ствола (1), расположенного выше забивной крепи, должны быть больше проектных размеров ствола (4). Между забоем ствола и водоносным пластом оставляют слой грунта естественной влажности толщиной 0,5–0,7 м, на котором укладывают два направляющих кольца (3) из швеллеров № 18–20. Внутреннее кольцо имеет наружный диаметр, равный диаметру ствола шахты в проходке. В кольцевом промежутке между направляющими кольцами 3 устанавливают вертикально шпунты (2). Шпунты с металлическими наголовниками плотно подгоняют один к одному и забивают заходками по 20–50 см, перемещаясь по контуру ствола. Для забивки применяют молоты или вибропогружатели. По мере забивки шпунтов грунт из забоя вынимают на столько, чтобы концы шпунтов не были обнажены. Промежуточные кольца устанавливают через 1–1,2 м и тщательно раскрепляют. Если не удается перекрыть всю толщу неустойчивых грунтов одним посадом, внутри него укладывают другие два направляющих кольца и забивают второй посад и т. д. При забивании каждого нового посада происходит соответствующее сужение сечения ствола шахты, что является крупным недостатком данного способа.

Вертикальная забивная крепь в стволе

Рис. 6.16 – Вертикальная забивная крепь в стволе

После заглубления шпунта в подстилающий водоупорный грунт на глубину не менее 1 м сразу же по всему периметру возводят обделку ствола, при котором элементы забивной крепи не извлекают.

Косую забивную крепь применяют только для проходки шахтных стволов круглого сечения. Длину шпунтов принимают до 1,6 м и больше в зависимости от мощности водонасыщенных грунтов. Сущность способа заключается в следующем (рис. 6.17): на опорные брусья (2) укладывают двутавровые балки (1) №45–55. По внешнему контуру крепи устанавливают направляющее кружало (3) и к балкам (1) подвешивают первое металлическое кольцо (4) из швеллеров №18–20. Затем забивают наклонно под углом 70–75° к горизонту деревянные шпунты (5), после чего разрабатывают грунт первого яруса. Затем забой закрепляют досками, собирают металлическое кольцо, соединяют его Z-образными подвесками (6) с первым кольцом и устанавливают стойки-распорки. Вокруг второго кольца забивают шпунты следующей заходки, и цикл работ повторяется. При этом способе поперечное сечение ствола с глубиной не уменьшается. По окончании проходки участка ствола возводят обделку, оставляя в ней косую забивную крепь. Однако деревянная забивная крепь обладает малой устойчивостью, водоносные грунты перекрываются ею недостаточно надежно, а работы по забивке шпунтов проходят медленно, поэтому такую крепь применяют ограниченно.

Косая забивная крепь в стволе крупного сечения

Рис. 6.17 – Косая забивная крепь в стволе крупного сечения

Стальная забивная крепь (шпунт)

Стальной шпунт применяют для проходки водоносных грунтов мощностью до 12 м.

Изготавливаются следующие типы стальных шпунтов: плоские ШП-1 (рис. 6.18, а), корытные ШК-1 (рис. 6.18, б) и зетового профиля ЩД-3 (рис. 6.18, в). В практике строительства наиболее часто применяют шпунты плоской формы ШП-1 длиной до 17 м. Стальные шпунты являются инвентарными и используются многократно. Погружение шпунтов осуществляется с помощью вибраторов или вибромолотов.

Типы стальных шпунтов

Рис. 6.18 – Типы стальных шпунтов

Для обеспечения вертикальной забивки шпунтов устраивают деревянные или стальные направляющие, которые располагаются в два яруса.

Погружение отдельных шпунтин производится равномерно небольшими заходками 0,3–0,5 м.

К выемке плывуна разрешается приступать только после заглубления шпунтового ограждения в водоупор не менее чем на 0,5 м. Выемку осуществляют при помощи грейфера или вручную с помощью бадей. По мере выемки грунта через каждые 0,7–1 м подвешивают кольца из швеллеров №20–24 по типу временной крепи. При обнаружении между шпунтами щелей их тщательно конопатят во избежание выноса грунта.

Разработку забоя ведут с опережающим водосборным колодцем. После выемки грунта на всю глубину шпунтового ограждения в водоупоре устанавливают опорный венец, а затем возводят обделку ствола с Постепенной разборкой раскрепляющих колец. По завершении этих работ стальной шпунт извлекают. В сложных инженерно-геологических условиях стальной шпунт оставляют в качестве конструктивного элемента бетонной обделки ствола.

Применение опускной крепи

Опускную крепь применяют при проходке стволов шахт в водоносных неустойчивых грунтах при следующих условиях: мощности водонасыщенных грунтов до 10 м; напоре вод водоносного пласта до 10 м вод. ст.; отсутствии включений в проходимых грунтах (валунов с размером в поперечнике более 10 см); под водоносными грунтами должен залегать пласт водоупора мощностью не менее 3 м; глубина залегания водонасыщенных грунтов не должна превышать 30 м от поверхности земли.

Опускная крепь обычно круглой формы и состоит из двух основных частей: режущего башмака и стенок. Режущие башмаки изготавливают из чугуна или железобетона. На режущем башмаке возводят стенки опускной крепи, которые могут быть бетонными, железобетонными, чугунными или стальными. Бетонную опускную крепь применяют при глубине залегания неустойчивых грунтов до 20 м. При большей мощности неустойчивых грунтов применяют железобетонную или металлическую опускную крепь. Стенки бетонной или железобетонной крепи в вертикальном направлении связывают с режущим башмаком стальными анкерными болтами.

Монолитная опускная железобетонная крепь – это цилиндр, высота которого принимается равной глубине погружения ее до проектной отметки.

Опускную крепь из тюбингов собирают на всю длину или только частично с последующим наращиванием во время проходки ствола; режущий башмак изготавливают из срезанных наискось тюбингов.

Производство работ при применении опускной крепи зависит от глубины залегания водоносных грунтов. При залегании их непосредственно у земной поверхности снимают растительный слой и вместо него насыпают и утрамбовывают слой крупнозернистого песка, гравия или щебня. Затем в радиальном направлении укладывают 15–25 деревянных брусьев, соединяя их между собой (в центре) скобами. На брусьях монтируют режущий башмак и возводят на некоторую высоту стены опускной крепи. Для направления крепи во время опускания вокруг нее устанавливают вертикальные брусья, укрепляемые подкосами.

При залегании водоносных грунтов на глубине более 4 м от поверхности предварительно в пределах устойчивых грунтов разрабатывают котлован глубиной примерно 3 м и сооружают железобетонный оголовник внутренним диаметром на 20–40 см больше наружного диаметра опускной крепи. На дне котлована укладывают слой крупнозернистого песка, гравия или щебня, на котором укладывают деревянные брусья, монтируют режущий башмак и сооружают опускную крепь. Для направления крепи при ее опускании к стенкам оголовника прикрепляют вертикальные брусья.

Для опускания крепи под действием собственного веса монтируют комплекс подъемно-транспортного оборудования (рис. 6.19) – кран-укосину (7) с бункерной эстакадой (5). Внутри крепи (10) по расстрелам устанавливают прочные настилы (8), бадьевое отделение (6), лестницы (9); на нижней полке монтируют временную насосную установку (2). Опускание крепи производят следующим образом: из-под режущего башмака вынимают или вырубают опорные брусья; под действием собственного веса крепь, скользя по направляющим брусьям (3), прикрепленным к оголовнику (4), врезается в грунт. Опускание крепи можно осуществлять с откачкой воды из забоя и без откачки. В неустойчивых грунтах при отсутствии напорных вод и твердых включений значительных размеров применяют первый способ опускания крепи. Без откачки воды из ствола опускание крепи производят при напорных водах и неустойчивых грунтах с большим притоком воды. Грунт на поверхность в этом случае выдают грейфером или гидроэлеватором.

Схема проходки ствола с применением опускной крепи

Рис. 6.19 – Схема проходки ствола с применением опускной крепи

При проведении ствола шахты с откачкой воды забой разрабатывают от центра к периферии ствола с устройством опережающего на 0,8–1,0 м водосборного колодца (1). Грунт из забоя должен выниматься так, чтобы лезвие режущего башмака находилось всегда ниже уровня забоя на 0,5–1,0 м. Встречающиеся валуны разрушают в забое взрывами небольших зарядов ВВ или с помощью гидроклина.

Для уменьшения трения между внешней поверхностью опускной крепи и грунтом через отверстия в режущей грани башмака в пространство между опускной крепью и грунтом подают воду, пар, сжатый воздух или нагнетают глинистый раствор.

При применении опускной крепи с откачкой воды в качестве дополнительной нагрузки можно использовать металлические слитки, бетонные блоки, мешки с песком и др., которые укладывают внутри опускной крепи на специально устроенные настилы. Если принятых мер недостаточно, то при сборной опускной крепи можно перейти к принудительному вдавливанию ее гидравлическими домкратами (рис. 6.20). В этом случае усиливают оголовок (1), заделывают в него двутавровые балки (2) и устанавливают под них гидравлические домкраты (3). Под действием домкратов крепь (4) опускается. После этого производят разработку забоя и наращивают кольца крепи под домкратами.

Вдавливание опускной крепи

Рис. 6.20 – Вдавливание опускной крепи

Отклонение опускной крепи от вертикального положения устраняют увеличением нагрузки на отстающую сторону; выемку грунта в забое при этом производят с этой же стороны при одновременной подкладке брусьев под режущий башмак с противоположной стороны.

После внедрения режущего башмака на глубину 1–2 м в водоупорный грунт удаляют пригруз, под башмак подводят отрезки швеллеров и кольцевое пространство между крепью и оголовником ствола заполняют цементно-песчаным раствором. После этого при mohoj итной обделке в водоупорном грунте ствол углубляют на 3–4 м, сооружают опорный венец и производят бетонирование до башмака опускной крепи.

При сборной обделке разбирают башмак и продолжают проходку ствола обычным способом.

Погружение опускной крепи в тиксотропной рубашке

Тиксотропная рубашка представляет собой раствор глины в воде, которым заполняют зазор между наружными стенами опускной крепи и грунтом. Тиксотропный раствор снижает силы трения опускной крепи о грунт, удерживает стенки горной выработки от обрушения и снижает водопроницаемость грунта за счет проникания в нее глины.

Для приготовления тиксотропного раствора применяют бентонитовые глины, а при отсутствии их – местные глины, пригодность которых определяют лабораторными испытаниями.

Работы по сооружению ствола шахты способом погружения крепи в тиксотропной рубашке выполняются следующим образом (рис. 6.21). До начала проходки сооружают оголовник (5) ствола, в котором закрепляют двутавровые балки (6) с упорами (7) для домкратов и монтируют опускную крепь (3) с ножевым кольцом (2). Затем устанавливают гидравлические домкраты (8), заглубляют крепь и внутри нее монтируют подвесной полок (4). Диаметр ножевого кольца на 15–20 см превышает диаметр опускной крепи и таким образом при заглублении крепи между ней и грунтом образуется зазор. Пространство между тюбинговой крепью и стенками грунта заполняется тиксотропным раствором. В забое ствола грунт разрабатывают грейфером (1). На поверхности земли грунт разгружают в бункер, затем грузят в автосамосвалы и транспортируют в отвал. Одновременно с разработкой грунта, гидравлические домкраты вдавливают опускную крепь, так как собственного веса крепи из тюбингов для вдавливания недостаточно. Положение крепи проверяется через 1 м погружения. Смещения и перекосы устраняются теми же гидравлическими домкратами. После разработки грунта и погружения опускной крепи на 1 м при помощи крана монтируют следующее кольцо обделки из тюбингов.

Схема погружения крепи в тиксотропной рубашке

Рис. 6.21 – Схема погружения крепи в тиксотропной рубашке

После проходки неустойчивых грунтов опускной крепью ножевое кольцо необходимо погрузить в устойчивые грунты на глубине не менее 1 м. Зазор между оголовником и опускной крепью бетонируется. Затем откачивается вода из ствола и демонтируется ножевое кольцо. Далее проходка ствола ведется обычным способом.

Достоинство этого способа заключается в том, что тиксотропная рубашка позволяет вести проходку в водоносных грунтах на глубину до 75 м.


© 2013 - 2017 Учебно-образовательный портал "Все лекции"
Материалы, представленные на страницах нашего сайта, созданы авторами сайта, присланы пользователями, взяты из открытых источников и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Все авторские права на материалы принадлежат их законным авторам.
Разработка сайта - Скобелев Алексей





Яндекс.Метрика