Группа изобретений относится к горному делу и строительству и может быть использована, например, при сооружении тоннеля мелкого заложения и изготовлении устройства для сооружения такого тоннеля.
Одним из основных требований при сооружении тоннелей мелкого заложения, например тоннелей под железными и автомобильными дорогами, является минимизация разрушения и деформаций массива грунта над строящимся тоннелем, что особенно важно при прокладке тоннеля в неустойчивых и неоднородных грунтах.
Известен способ сооружения бестраншейных переходов трубопроводов под автомобильными и железными дорогами, содержащий строительство входного и выходного котлованов, проходку направляющей скважины с прокладкой в ней крепежной трубы, размещение во входном котловане домкратной станции, расширение скважины при одновременном осуществлении процессов выдавливания из скважины крепежной трубы, разработки грунта в забое вокруг крепежной трубы и отгрузки грунта из забоя и возведение обделки тоннеля (см., например, авторское свидетельство СССР 291065, кл. Е 21 D 9/00, опублик. 1971 г.). Указанный способ является наиболее близким к заявленному способу.
Для его осуществления применяют устройство, содержащее щит круглого поперечного сечения, домкратную станцию и установку для разработки и транспортировки грунта (см. вышеуказанный источник).
Основным недостатком этого способа является то, что в нем предусмотрено обязательное разрушение массива грунта над направляющей скважиной с крепежной трубой, которое неизбежно вызовет дополнительные деформации грунта по внешнему контуру сооружаемого тоннеля с нежелательными или недопустимыми просадками дневной поверхности земли с расположенными на ней конструкциями и сооружениями.
Из других недостатков известного способа и устройства для его осуществления следует отметить то, что в результате их применения получается круглое поперечное сечение тоннеля. В таком тоннеле пространство в нижней части всегда перекрывается горизонтальным основанием необходимой ширины для размещения на нем различных объектов. Пространство же под основанием никогда полностью не используется, вследствие чего сокращается полезный объем тоннеля.
Кроме того, в известном устройстве не предусмотрены средства для компенсации разности нагрузок на элементы, участвующих в процессе строительства конструкций, которая неизбежно возникает при проходке тоннеля по жесткой траектории, в особенности в неустойчивых и неоднородных грунтах.
Последний из указанных недостатков известного устройства может быть устранен применением тоннелепроходческого устройства, содержащего щит с ножеупорной секцией, домкратную станцию, установку для разработки и транспортирования грунта и гидроцилиндры управления движением щита (см., например, патент РФ 2160341, М.Кл.7 Е 02 F 5/18, опублик. 2000 г.). Данное устройство является наиболее близким аналогом заявленного устройства.
Задачей предлагаемой нами группы изобретений является создание способа сооружения тоннеля и устройства для его осуществления, применение которых в строительстве обеспечивает устранение отмеченных выше недостатков известных технических решений, а именно обеспечивает отсутствие разрушающего воздействия на массив грунта над сооружаемым тоннелем с одновременным получением контура тоннеля в поперечном сечении последнего оптимальной конфигурации в отношении полезной площади.
Поставленная задача решается тем, что в способе сооружения тоннеля, содержащем строительство входного и выходного котлованов, проходку из выходного котлована по трассе сооружаемого тоннеля направляющей скважины с прокладкой в ней крепежной трубы, размещение во входном котловане домкратной станции, расширение скважины при одновременном осуществлении процессов выдавливания из скважины крепежной трубы под действием домкратной станции, разработки грунта в забое и его отгрузки, возведение обделки тоннеля, выдавливание крепежной трубы производят путем введения в скважину закрепленного на переднем торце щита нажимного цилиндра и последующего воздействия через него на нее, а расширение направляющей скважины осуществляют за нажимным цилиндром в нижней части щита в забое, имеющем в поперечном сечении форму арки, ширина основания которой превышает диаметр направляющей скважины и в вершину которой вписан контур направляющей скважины. В устройстве для сооружения тоннеля, включающем щит с ножеупорной секцией и гидроцилиндрами управления, домкратную станцию и установку для разработки и транспортирования грунта, щит снабжен нажимным цилиндром, неподвижно прикрепленным одним торцом к переднему торцу ножеупорной секции, его оболочка выполнена в поперечном сечении в виде арки, ширина основания которой превышает наружный диаметр нажимного цилиндра, а внешний контур последнего в его поперечном сечении вписан во внешний контур вершины оболочки, при этом установка для разработки и транспортирования грунта размещена за нажимным цилиндром в нижней части щита.
Изобретения поясняются чертежами, где
на фиг.1 показан общий схематичный вид устройства для сооружения тоннеля в частичном продольном разрезе и в положении начала внедрения проходческого щита в грунт;
на фиг.2 - схематичный вид тоннеля в поперечном разрезе А-А по фиг.1.
Сооружение тоннеля начинают со строительства входного 1 и выходного 2 котлованов. В выходном котловане 2 размещают комплекс оборудования (на чертежах не показан), с помощью которого по трассе 3 сооружаемого тоннеля прокладывают микротоннель путем бурения направляющей скважины 4 с последующим введением в нее крепежной трубы 5 из железобетонных секций. Таким образом фиксируют трассу 3 сооружаемого тоннеля с закреплением массива грунта над скважиной 4.
Во входном котловане 1 вдоль трассы 3 устанавливают тоннелепроходческий щит с оболочкой 6 и ножеупорной секцией 7.
К переднему торцу ножеупорной секции 7 неподвижно прикреплен нажимной цилиндр 8, наружный диаметр которого равен наружному диаметру крепежной трубы 5. Верхняя образующая линия наружной поверхности нажимного цилиндра 8 совмещена с верхней образующей линией наружной поверхности оболочки 6 щита. Оболочка 6 щита имеет в поперечном сечении форму арки, ширина основания которого превышает наружный диаметр нажимного цилиндра 8, а во внешний контур вершины оболочки 6 вписан внешний контур нажимного цилиндра 8.
К заднему торцу ножеупорной секции 7 щита прикреплены гидроцилиндры 9 управления с упорными башмаками 10, расположенные равномерно по внутреннему контуру щитовой оболочки 6.
Сзади тоннелепроходческого щита во входном котловане 1 размещают домкратную станцию 11 с напорной плитой 12.
За нажимным цилиндром 8 в нижней части щита размещена установка 13 для разработки и транспортирования грунта, выполненная в данном случае в виде ленточного конвейера с установленным в его передней части рабочим органом.
После размещения во входном котловане 1 проходческого оборудования щит подводят к устью направляющей скважины 4 до упора нажимного цилиндра 8 в торец крепежной трубы 5.
Далее с помощью домкратной станции 11 начинают выдавливать крепежную трубу 5 из направляющей скважины 4 путем введения в последнюю нажимного цилиндра 8, поддерживая тем самым крепление скважины 4 и, следовательно, всего массива грунта над этой скважиной.
После касания ножеупорной секции 7 передней стенки котлована 1 включают в работу конвейер с грунторазрабатывающим органом установки 13 и продолжают продвигать вперед тоннелепроходческий щит, осуществляя одновременно выдавливание из направляющей скважины 4 крепежной трубы 5, расширение скважины с разработкой грунта в забое и транспортированием его из забоя и внедрение щита в массив грунта по трассе 3 тоннеля. При этом все упомянутые операции производят без разрушающего воздействия на закрепленный массив грунта над скважиной 4. Расширение скважины производят внутри щитовой оболочки 6 вышеописанной формы, т. е. в забое, ширина основания которого превышает диаметр скважины и в вершину которого вписан контур скважины 4.
После внедрения щита на всю его длину в массив грунта напорную плиту 12 домкратной станции 11 отводят назад и во входном котловане 1 размещают вдоль трассы тоннеля железобетонную секцию обделки 14 тоннеля, контур которой в поперечном сечении аналогичен внутреннему контуру щитовой оболочки 6.
Установленную секцию тоннельной обделки 14 подводят до упора к заднему торцу щитовой оболочки 6 и с помощью домкратной станции 11 внедряют в грунтовый массив вместе со щитом, осуществляя при этом вышеописанные операции по выдавливанию из направляющей скважины 4 крепежной трубы 5 и расширению скважины 4 с разработкой и транспортировкой грунта.
С целью предотвращения возможного перекоса элементов устройства при нагружении оболочки 6 щита, асимметричной относительно продольной оси нажимного цилиндра 8, включают в работу необходимое количество гидроцилиндров управления 9, упорные башмаки 10 которых, взаимодействуя с напорной плитой 12 (или с обделкой 14), компенсируют неравномерность нагрузок на конструктивные элементы устройства относительно оси направляющей скважины 4.
Аналогичным путем производят сооружение тоннеля на его полную длину.
Таким образом, применение способа сооружения тоннеля и устройства для его осуществления по предлагаемой группе изобретений позволяет осуществить сооружение тоннеля с предварительной проходкой направляющей скважины без разрушающего воздействия на массив грунта над тоннелем и с одновременным увеличением полезного пространства тоннеля, т.е. с получением формы поперечного сечения тоннеля, оптимальной с точки зрения полезного внутреннего пространства для размещения в нем людей, конструкций и др. объектов.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
КОМПЛЕКС ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ВЫРАБОТОК В СЛАБОУСТОЙЧИВЫХ ПОРОДАХ | 2006 |
|
RU2302529C1 |
СПОСОБ СООРУЖЕНИЯ ТОННЕЛЯ И СЕГМЕНТЫ ДЛЯ СООРУЖЕНИЯ ЭТОГО ТОННЕЛЯ | 2019 |
|
RU2718449C1 |
СПОСОБ СООРУЖЕНИЯ ТОННЕЛЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 2004 |
|
RU2244830C1 |
СПОСОБ СООРУЖЕНИЯ ТОННЕЛЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 2005 |
|
RU2266409C1 |
ТРЕХСВОДЧАТАЯ СТАНЦИЯ МЕТРОПОЛИТЕНА КОЛОННОГО ТИПА И СПОСОБЫ ЕЕ ВОЗВЕДЕНИЯ (УСТРОЙСТВО И СПОСОБЫ ЮРКЕВИЧА П.Б.) | 2012 |
|
RU2510444C2 |
ПРОХОДЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК | 2015 |
|
RU2599115C1 |
СПОСОБ ПРОВЕДЕНИЯ ТОННЕЛЯ | 2001 |
|
RU2231644C2 |
СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ТРУБОПРОВОДА, СПОСОБ ПРОТАСКИВАНИЯ ТРУБОПРОВОДА С ЗАЩИТНОЙ ОБОЛОЧКОЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 2001 |
|
RU2205923C1 |
ДОМКРАТНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОДАВЛИВАНИЯ ТРУБ ПРИ ПРОКЛАДКЕ ТОННЕЛЕЙ | 2001 |
|
RU2206671C2 |
КОМПЛЕКС ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ КОРОТКИХ ВЫРАБОТОК С ТЮБИНГОВОЙ КРЕПЬЮ | 2012 |
|
RU2498071C1 |
Группа изобретений относится к горному делу и строительству и может быть использована при сооружении тоннеля мелкого заложения с помощью проходческого щита. Задачей изобретения является уменьшение разрушающего воздействия на массив грунта над сооружаемым тоннелем. Способ сооружения тоннеля включает строительство входного и выходного котлованов, проходку из выходного котлована по трассе сооружаемого тоннеля направляющей скважины с прокладкой в ней крепежной трубы, размещение во входном котловане домкратной станции, расширение скважины при одновременном осуществлении процессов выдавливания из скважины крепежной трубы под действием домкратной станции, разработки грунта в забое и его отгрузки, возведение обделки тоннеля. Выдавливание крепежной трубы производят путем введения в скважину закрепленного на переднем торце щита нажимного цилиндра и последующего воздействия через него на нее. Расширение направляющей скважины осуществляют за нажимным цилиндром в нижней части щита в забое, имеющем в поперечном сечении форму арки, ширина основания которой превышает диаметр направляющей скважины и в вершину которой вписан контур направляющей скважины. Устройство для сооружения тоннеля включает щит с ножеупорной секцией и гидроцилиндрами управления, домкратную станцию и установку для разработки и транспортирования грунта. Щит снабжен нажимным цилиндром, неподвижно прикрепленным одним торцом к переднему торцу ножеупорной секции. Его оболочка выполнена в поперечном сечении в виде арки, ширина основания которой превышает наружный диаметр нажимного цилиндра, а внешний контур последнего в его поперечном сечении вписан во внешний контур вершины оболочки. Установка для разработки и транспортирования грунта размещена за нажимным цилиндром в нижней части щита. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.
СПОСОБ СООРУЖЕНИЯ БЕСТРАНШЕЙНЫХ ПЕРЕХОДОВ | 0 |
|
SU291065A1 |
СПОСОБ БЕСТРАНШЕЙНОЙ ПРОКЛАДКИ ТРУБОПРОВОДА | 2000 |
|
RU2160341C1 |
SU 462009 A, 12.11.1975 | |||
Устройство для расширения скважин в грунте | 1971 |
|
SU497386A1 |
Устройство для расширения скважин в грунте | 1970 |
|
SU505775A1 |
Установка для бестраншейной прокладки трубопроводов | 1988 |
|
SU1550050A1 |
DE 3222880 A1, 08.09.1983 | |||
DE 3605221 C1, 16.07.1987. |
Авторы
Даты
2003-08-10—Публикация
2002-11-15—Подача