СПОСОБ СООРУЖЕНИЯ ТОННЕЛЯ Российский патент 1996 года по МПК E21D9/06 

Изобретение относится к строительству, а именно к способам сооружения тоннеля из отдельных элементов крепи методом проталкивания.

Известен способ сооружения тоннеля, согласно которому в монтажной камере устанавливают щит, состоящий из кольцевых секций, каждая из которых соединена с последующей секцией домкратами, разрабатывают исполнительным органом забой на величину перемещения кольцевой секции щита и перемещают кольцевые секции щита поочередно при помощи домкратов, после чего возводят постоянную крепь [1]
Указанный способ позволяет снизить усилия на перемещение щита, т.к. его перемещение осуществляют отдельными кольцевыми секциями, перемещаемыми поочередно с помощью домкратов, установленных между смежными кольцевыми секциями щита.

Однако указанный способ не эффективен при перемещении элементов крепи тоннеля, сооружаемого методом проталкивания, т.к. при перемещении очередного элемента крепи на предыдущий элемент крепи действуют усилия, которые могут разрушить заделку стыка между смежными элементами крепи, что снизит качество крепи и может привести к возврату предыдущего элемента крепи в исходное положение. Кроме того, поочередное перемещение элементов крепи увеличивает время сооружения тоннеля.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ сооружения тоннеля, согласно которому из монтажной камеры осуществляют разработку грунта в забое, в монтажной камере монтируют установку и нажимную траверсу и устанавливают элемент крепи, внутри элемента крепи размещают секцию силового става, на секции силового става закрепляют опорное приспособление, которое устанавливают с возможностью взаимодействия с элементом крепи, перемещают элемент крепи в образованную выработку на величину хода домкратов силовой установки приложением к силовому ставу через нажимную траверсу осевого усилия, а после перемещения элемента крепи нажимную траверсу возвращают в исходное положение, в монтажной камере устанавливают очередной элемент крепи, наращивают силовой став очередной секцией с опорным приспособлением, которое устанавливают с возможностью взаимодействия с очередным элементом крепи, затем осуществляют перемещение элементов крепи в образованную выработку и после последовательного перемещения всех элементов крепи силовой став и опорные приспособления извлекают из тоннеля [2] Указанный способ позволяет снять нагрузки на элемент крепи от суммарного усилия элементов крепи в процессе проталкивания. Недостатком указанного способа является его трудоемкость, включающая работы по установке секции силового става (упорной обечайки) соосно с элементом крепи, совмещение ее радиальных отверстий с отверстиями для нагнетания в элементе крепи, а также сложность заделки стыков элементов крепи, обусловленная ступенчатой конфигурацией торца элемента крепи и незначительным расстоянием между торцами смежных элементов крепи.

Кроме того, в случае использования для крепления тоннеля, сооружаемого закрытым способом, тонкостенных сборных элементов крепи, которые используются для открытого способа прокладки тоннеля, и блоков с плоскими торцами, не имеющими отверстий для нагнетания, указанный способ использовать невозможно.

Задачей изобретения является возможность сооружения тоннеля из тонкостенных сборных железобетонных блоков, которые используются для открытого способа прокладки тоннеля, при закрытом способе работ, блоков с плоскими торцами, не имеющими отверстий для нагнетания, а также обеспечение качественной заделки стыков элементов крепи и уменьшение трудоемкости работ.

Поставленная задача решается тем, что при закреплении опорного приспособления на секции силового става опорное приспособление устанавливают между торцами смежных элементов крепи с возможностью взаимодействия с задним торцем перемещаемого элемента крепи, а перед перемещением элемента крепи на опорном приспособлении между торцами смежных элементов крепи размещают уплотнительный элемент, имеющий в поперечном сечении замкнутый контур, при этом при перемещении очередного элемента крепи его передний торец размещают вплотную к уплотнительному элементу и с зазором относительно соответствующего опорного приспособления, причем каждую секцию силового става, которая выполнена в виде пространственной металлической фермы, при размещении ее внутри соответствующего элемента крепи устанавливают на основании последнего, а после извлечения силового става и опорных приспособлений каждую полость, которая образована торцами смежных элементов крепи и внутренней поверхностью соответствующего уплотнительного элемента, заделывают.

Кроме того, после перемещения нескольких элементов крепи силовой став фиксируют от перемещения в поперечном направлении с помощью опорных стоек, которые размещают между торцами смежных элементов крепи, при этом опорные стойки одним концом закрепляют на соответствующей секции силового става, а свободные концы опорных стоек соединяют с размещенным на наружной поверхности соответствующих элементов крепи хомутом.

На фиг. 1 изображено устройство, осуществляющее способ сооружения тоннеля; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 то же, в варианте элемента крепи в виде сборного тонкостенного железобетонного блока; на фиг.4 вариант выполнения секции силового става и элемента крепи круглой формы; на фиг.5 вариант выполнения секции силового става и элемента крепи прямоугольной формы; на фиг.6 узел I на фиг,1; на фиг.7 узел II на фиг.1.

Способ осуществляется устройством, которое включает упорную стенку 1, установленную в монтажной камере 2, силовую установку 3 с домкратами 4, связанными с нажимной траверсой 5, направляющие 6, проходческий щит 7 с экскаваторным рабочим органом 8 и щитовыми гидроцилиндрами 9 его перемещения, элемент крепи 10 и секцию силового става 11 с закрепленным на ней опорным приспособлением 12.

Элемент крепи может быть выполнен в виде сборного тонкостенного железобетонного блока прямоугольного сечения или в виде круглого или прямоугольного железобетонного блока с плоскими торцами, или любой другой конфигурации. Секция силового става 10 выполнена из сборных продольных и поперечных металлоконструкций в виде пространственной металлической фермы, имеющей в поперечном сечении круглую или прямоугольную форму, размещение внутри элемента крепи 10 и установлена на его основании, а опорное приспособление 12 установлено за торцем элемента крепи 10.

Элементы крепи 10 установлены в продольном направлении с зазором 13, образованным между торцем последующего элемента крепи 10 и опорным приспособлением 12 предыдущей секции силового става 11. На опорном приспособлении 12 между торцами смежных элементов крепи 10 по наружному контуру установлен уплотнительный элемент 14, имеющий в поперечном сечении замкнутый контур, ширина которого соответствует суммарный ширине опорного приспособления 12 и зазора 13. На торце элемента крепи 10 по высоте опорного приспособления 12 может быть установлена деформируемая прокладка, взаимодействующая с опорным приспособлением 12 при передаче усилия на элемент крепи 10.

Для повышения продольной устойчивости силового става служат опорные стойки 15, которые размещены между торцами смежных элементов крепи 10, при этом опорные стойки 15 одним концом закреплены на соответствующей секции силового става 11, а их свободные концы соединены с хомутом 16, размещенным на наружной поверхности соответствующих элементов крепи 10. Для транспортировки грунта из тоннеля служат транспортер 17 и вагонетки 18, установленные на рельсах 19.

Способ сооружения тоннеля заключается в следующем.

Из монтажной камеры 2 проходческим щитом 7 осуществляют разработку грунта в забое. После чего в монтажной камере 2 монтируют упорную стенку 1, силовую установку 3 с домкратами 4 и нажимную траверсу 5 и устанавливают направляющие 6, на которые устанавливают элемент крепи 10. Внутри элемента крепи 10 размещают секцию силового става 11. На секции силового става 11 закрепляют опорное приспособление 12.

При размещении секции силового става 11 внутри элемента крепи 10 ее устанавливают на основании последнего, а при закреплении опорного приспособления 12 на секции силового става 11 опорное приспособление 12 устанавливают с возможностью взаимодействия с задним торцем перемещаемого элемента крепи 10.

Перед перемещением элемента крепи 10 на опорном приспособлении 12 размещают уплотнительный элемент 14, имеющий в поперечном сечении замкнутый контур. Затем подводят нажимную траверсу 5 к секции силового става 11 и перемещают элемент крепи 10 в образованную выработку на величину хода домкратов 4 силовой установки 3 приложением к силовому ставу 11 осевого усилия, которое передается через опорное приспособление 12, закрепленное на секции силового става 11 и взаимодействующее с торцем элемента крепи 10, на элемент крепи 10.

После перемещения элемента крепи 10 секцию силового става 11 и опорное приспособление 12 оставляют в тоннеле на процесс перемещения всех элементов крепи.

Затем осуществляют разработку грунта экскаватором рабочим органом 8 и передвижку щита 7 на очередную заходку, а в монтажной камере 2 устанавливают очередной элемент крепи 10 на направляющие 6 и наращивают силовой став 11 очередной секцией с опорным приспособлением 12. После чего осуществляют перемещение очередного элемента крепи 10 в образованную выработку, при этом передний конец очередного элемента крепи 10 размещают вплотную к уплотнительному элементу 14 и с зазором 13 относительно соответствующего опорного приспособления 12.

Аналогичным образом осуществляют последовательное перемещение всех элементов крепи, при этом каждую секцию силового става 11 при размещении ее внутри соответствующего элемента крепи устанавливают на основании последнего, при закреплении опорного приспособления 12 на секции силового става 11 опорное приспособление 12 устанавливают между торцами смежных элементов крепи 10 с возможностью взаимодействия с задним торцом перемещаемого элемента крепи 10, а перед перемещением элемента крепи 10 на опорном приспособлении 12 между торцами смежных элементов крепи 10 размещают уплотнительный элемент 14.

По мере разработки грунта в забое он выдается транспортером 17 и вагонетками 18 на поверхность.

Для повышения продольной устойчивости силового става 11 после перемещения нескольких элементов крепи 10 силовой став 11 фиксируют от перемещения в поперечном направлении с помощью опорных стоек 15, которые размещают между торцами смежных элементов крепи 10, при этом опорные стойки 15 одним концом закрепляют на соответствующей секции силового става 11, а свободные концы опорных стоек 15 соединяют с размещенным на наружной поверхности соответствующих элементов крепи 10 хомутом 16.

После последовательного перемещения всех элементов крепи 10 силовой став 11 и опорные приспособления 12 извлекают из тоннеля. После извлечения силового става 11 и опорных приспособлений 12 каждую полость, которая образована торцами смежных элементов крепи 10 и внутренней поверхностью соответствующего уплотнительного элемента 14, заделывают.

Сущность изобретения: из монтажной камеры осуществляют разработку грунта в забое, в монтажной камере монтируют силовую установку и нажимную траверсу и устанавливают элементы крепи. Внутри элемента крепи размещают секцию силового става, на котором закрепляют опорное приспособление. Опорное приспособление устанавливают между торцами смежных элементов крепи с возможностью взаимодействия с задним торцом перемещаемого элемента крепи. При перемещении очередного элемента крепи его передний торец размещают вплотную к уплотнительному элементу и с зазором относительно соответствующего опорного приспособления. Каждую секцию силового става, которая выполнена в виде пространственной металлической фермы, при размещении ее внутри соответствующего элемента крепи устанавливают на основании последнего. После извлечения силового става и опорных приспособлений каждую полость, которая образована торцами смежных элементов крепи и внутренней поверхностью соответствующего уплотнительного элемента, заделывают. 1 з. п. ф-лы, 7 ил.

1. СПОСОБ СООРУЖЕНИЯ ТОННЕЛЯ, согласно которому из монтажной камеры осуществляют разработку грунта в забое, в монтажной камере монтируют силовую установку и нажимную траверсу и устанавливают элемент крепи, внутри элемента крепи размещают секцию силового става, на секции силового става закрепляют опорное приспособление, которое устанавливают с возможностью взаимодействия с элементом крепи, перемещают элемент крепи в образованную выработку на величину хода домкратов силовой установки приложением к силовому ставу через нажимную траверсу осевого усилия, а после перемещения элемента крепи нажимную траверсу возвращают в исходное положение, в монтажной камере устанавливают очередной элемент крепи, наращивают силовой став очередной секцией с опорным приспособлением, которое устанавливают с возможностью взаимодействия с очередным элементом крепи, затем осуществляют перемещение элементов крепи в образованную выработку и после последовательного перемещения всех элементов крепи силовой став и опорные приспособления извлекают из тоннеля, отличающийся тем, что при закреплении опорного приспособления на секции силового става опорное приспособление устанавливают между торцами смежных элементов крепи с возможностью взаимодействия с задним торцом перемещаемого элемента крепи, а перед перемещением элемента крепи на опорном приспособлении между торцами смежных элементов крепи размещают уплотнительный элемент, имеющий в поперечном сечении замкнутый контур, при этом при перемещении очередного элемента крепи его передней торец размещают вплотную к уплотнительному элементу и с зазором относительного соответствующего опорного приспособления, причем каждую секцию силового става, которая выполнена в виде пространственной металлической фермы, при размещении ее внутри соответствующего элемента крепи устанавливают на основании последнего, а после извлечения силового става и опорных приспособлений каждую полость, которая образована торцами смежных элементов крепи и внутренней поверхностью соответствующего уплотнительного элемента, заделывают. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после перемещения нескольких элементов крепи силовой став фиксируют от перемещения в поперечном направлении с помощью опорных стоек, которые размещают между торцами смежных элементов крепи, при этом опорные стойки одними концами закрепляют на соответствующей секции силового става, а свободные концы опорных стоек соединят с размещенным на наружной поверхности соответствующих элементов крепи хомутом.