Главная Минимаркер Мосты и тоннели Минимаркер Строительство тоннелей и метрополитенов Минимаркер Способ продавливания

Способ продавливания

Страница 6 из 6

Во многих случаях тоннели метрополитенов, городские автотранспортные тоннели залегают на небольшой глубине от земной поверхности и проходят в слабых грунтах под существующими зданиями, пересекают железнодорожные и автодорожные магистрали, реки, каналы, насыпи, дамбы и т. и. Для сооружения тоннелей со вскрытием земной поверхности на участке пересечения таких препятствий необходимо создать сложные оградительные крепи. Эти работы нарушают движение транспорта по пересекаемой магистрали; а строительство ведут поэтапно с переустройством подземных коммуникаций. Иногда открытым способом пересечь преграду практически невозможно. Использование же щитового способа проходки в таких случаях экономически невыгодно из-за сравнительно коротких участков пересечений и сопряжено обычно с осадками поверхности.

В таких условиях может оказаться технически целесообразным и экономически эффективным применить способ продавливания тоннельных конструкций (рис. 3.16). Сущность этого способа состоит в том, что обделку вдавливают в грунт домкратной установкой (3), расположенной на поверхности земли или в котловане. Домкратная установка остается неподвижной на весь период работ. Вперед продвигаются секции обделки (2) с головным звеном (1), выполненным в виде специальной режущей ножевой конструкции. Под защитой этой конструкции разрабатывают грунт и выдают его по готовой части тоннеля на поверхность земли.

Принципиальная схема продавливания тоннельных секций

Рис. 3.16 – Принципиальная схема продавливания тоннельных секций

Форма поперечного сечения сооружаемых таким способом тоннелей может быть любой, хотя чаще бывает круглой или прямоугольной. Секции обделки выполняют из металла или железобетона. Поскольку обделку монтируют не в тоннеле, а в открытой камере, могут быть продавлены цельные секции значительной длины. Секции покрывают сначала снаружи гидроизоляцией, а стыки герметизируют, располагая между торцами секций упругие прокладки-уплотнители. При отсутствии разницы в размерах сечения ножа и секции обделки практически исключается осадка поверхности при сооружении тоннеля под фундаментами зданий и под железнодорожными путями.

Наиболее эффективен метод продавливания в устойчивых связных грунтах – глинах, суглинках, а также в насыпях, сложенных уплотненными несвязными грунтами естественной влажности. В неустойчивых грунтах часто требуется их предварительное закрепление, а в водонасыщенных песках и гравелистых отложениях необходимо выполнить предварительное понижение уровня грунтовых вод.

Очевидно, что сложность работ по продавливанию тоннеля возрастает с увеличением длины и поперечного сечения тоннелей. Поэтому этот способ возник и получил широкое распространение прежде всего в области строительства трубопроводов и коллекторных тоннелей небольшого диаметра. Однако постоянное совершенствование технологии работ по продавливанию и возросшая мощность гидравлического оборудования позволяют в настоящее время сооружать все более сложные конструкции.

Такой способ продавливания широко используют при строительстве пешеходных переходов под железнодорожными путями в Москве и Ленинграде, разработана и внедрена технология сооружения этим способом тоннелей метрополитена со сборной круговой обделкой.

Способ продавливания сложных тоннельных конструкций распространен в практике подземного строительства ФРГ, США, Японии и Англии. Так, в ФРГ методом продавливания сооружен автодорожный тоннель длиной 126 м, с площадью поперечного сечения 324 м2. В Японии под действующей скоростной железнодорожной линией сооружен тоннель из трех железобетонных секций длиной 24,5 м каждая, сечением 27,2×7,4 м.

Технология работ по продавливанию зависит от вида пересекаемого препятствия, длины тоннеля, размеров поперечного сечения обделки и ее конструкции, глубины заложения тоннеля и свойств пересекаемых грунтов.

Наиболее распространена схема продавливания сравнительно коротких секций обделки (1–1,5 м), показанная на (рис. 3.17). Вначале разрабатывают котлован с размерами, достаточными для размещения секции тоннеля (5) и домкратной установки (8). У стены котлована, противоположной пересекаемому препятствию, устраивают массивный железобетонный упор (9), воспринимающий усилие гидравлических цилиндров. На упоре закрепляют домкратную установку (8), выполненную в виде обоймы гидравлических цилиндров, закрепленных на жесткой металлической раме. Гидроцилиндры на раме размещены равномерно по периметру обделки. В подготовленную таким образом камеру с помощью общестроительного оборудования опускают ножевую часть (1). Ножевая часть представляет собой щитовую крепь, оснащенную ножевым устройством, под прикрытием которой разрабатывают грунт. Для обеспечения устойчивости лба забоя ножевую часть оборудуют различными устройствами подобно ножевому кольцу проходческого щита (рассекающими полками, решетками, герметическими перегородками и т. п.). Затем опускают первую секцию обделки и соединяют ее с ножевой частью, образуя ножевую секцию. Соединение ножевой части с первой секцией обделки может быть жестким или податливым. При податливом соединении между ними помещают специальные гидроцилиндры (2) с коротким рабочим ходом для корректировки направления продавливания.

Технологическая схема сооружения секций тоннеля способом продавливания тоннельных

Рис. 3.17 – Технологическая схема сооружения секций тоннеля способом продавливания тоннельных

После монтажа ножевой секции включают гидравлические цилиндры и вдавливают ее в грунт через подготовленный в стене котлована проем. Равномерную передачу усилий на обделку осуществляют через нажимную раму (3). После вдавливания ножевой секции штоки гидроцилиндров возвращают в исходное положение и освобождают место для установки следующей секции обделки. Готовые секции обделки (7) поочередно опускают в камеру и проталкивают в грунт на величину заходки, равную длине секции. При продвижении ножевой части в песчаных грунтах разработку грунта в забое, как правило, не ведут – грунт с площадок выдавливается в лотковую часть. В супесчаных и глинистых грунтах для уменьшения усилия вдавливания грунт по контуру забоя частично разрабатывают ручным или механизированным инструментом. Разработанный грунт вручную или погрузочными машинами (10) грузят на транспортер или в вагонетки и выдают за пределы камеры.

По мере продавливания требуются все большие усилия домкратной установки. Поэтому для увеличения длины продавливания принимают специальные меры, снижающие силы сопротивления: нагнетание бентонитового раствора за обделку, покрытие наружной поверхности секций антифрикционными материалами (полимерными пленками, эпоксидными компаундами, техническими маслами и т. д.), протягивание стальных лент в зазоре между обделкой и грунтом (позиция 4 указывает рулон стальной ленты). С этой же целью применяют головную ножевую секцию с собственной домкратной установкой или промежуточные домкратные установки (6).

Из перечисленных мероприятий наиболее существенно увеличить длину продавливания позволяют промежуточные домкратные установки. Каждая такая установка состоит из стальной обоймы и гидроцилиндрами по периметру, форма и размеры которой соответствуют форме и размерам тоннельных секций. На определенном этапе проталкивания в камеру вместо очередной секции обделки опускают промежуточную домкратную установку, а за ней – секции второго участка обделки. Далее ведут проходку, поочередно включая гидроцилиндры промежуточной и основной установок. Если сопротивление вдавливанию в забой велико, то промежуточную домкратную установку следует расположить ближе к головной секции.

Приведенная выше схема лежит в основе технологии работ по продавливанию перегонных тоннелей метрополитена с помощью агрегатов КМ-35 и КПТ-1. Протяженность участка тоннеля, сооружаемого с одного забоя без применения специальных мер по управлению движением ножевой части и промежуточных домкратных установок, составляет 50 м. Чугунную обделку тоннеля диаметром 6 м собирают в кольца в камере перед домкратной установкой, развивающей усилие 30 000 кН (3000 тс) с ходом гидроцилиндров 1200 мм. В песках естественной влажности с включениями прослоек глин и мелкого гравия скорость продавливания составляет 3 м/сут.

В определенных условиях целесообразно применить схему «протаскивания» тоннельных секций тросами, пропущенными через заранее пробуренные вдоль тоннеля горизонтальные скважины. В одном котловане тросы закрепляют к ножевой части головной секции, а в другом – к специальной траверсе, которую распирают домкратами в упор на откосе котлована. Такая схема позволяет снизить усилия проталкивания со стороны домкратной установки и гарантирует заданное направление тоннеля.

Близкой по существу, но более эффективной в производстве является схема встречного продавливания длинных секций, исключающая устройство в котлованах специальных упоров. По этой схеме одну из многотонных секций оборудуют домкратной установкой у ножевого кольца. Эта установка с помощью тросов, пропущенных в горизонтальных скважинах, тянет «на себя» секцию, находящуюся в противоположном от насыпи котловане.

Для увеличения дальности продавливания тоннелей больших сечений в ФРГ разработана схема телескопического продавливания. По этой схеме вначале продавливают секции увеличенного сечения, размеры которого в свету несколько превышают проектные наружные размеры сечения тоннеля. Затем через них проталкивают, а далее на оставшемся участке трассы продавливают секции, сечение которых соответствует проектным размерам тоннеля.

Принцип продавливания находит применение для создания временной ограждающей крепи при сооружении тоннелей в сложных условиях. Для этого вначале по всему контуру будущего тоннеля или только в его верхней части продавливают стальные или железобетонные трубы или пустотелые балки. Затем их заполняют бетоном. Под защитой такого ограждения разрабатывают грунт на полное сечение и возводят обделку. Элементы ограждения можно также продавливать из вспомогательных выработок в поперечном к оси тоннеля направлении.

Новая разновидность способа продавливания – сооружение тоннелей небольшой длины (10–15 м) под насыпями продавливанием отдельных сегментов обделки. По этой схеме несущую конструкцию тоннеля создают, задавливая в грунт стальные или железобетонные элементы коробчатого сечения, заполняя их впоследствии бетоном. Изменяя сечение и форму коробов, можно создавать тоннели различного очертания и размеров.


© 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