Щит для проходки тоннелей Советский патент 1982 года по МПК E21D9/06 

(54) ЩИТ ДЛЯ ПРОХОДКИ ТОННЕЛЕЙ

1

Изобретение относится к тоннелестроению при щитовой проходке тоннелей в сыпучих и связных грунтах,т в том числе при смешанном забое.

Известен щит для проходки тоннелей, включающий корпус с ножевым и опорным кольцами, домкраты подачи щита, наклонный конвейер-перегружатель, комбинированные горизонтальные полки, установленные в ножевом кольце и состоящие каждая из передней жесткой заостренной части и установленных на ней плоских конвейеров, принудительное вращение задних барабёнов каждого из которых осуществляется посредством приводных звездочек и храповой муфты с помощью цельных связей, например, зубчатых реек, постоянно соединенных со щтоками домкратов подачи 1.

Недостатком данного щита является то, что при встрече со связанными грунтами разработку забоя производят вручную в пределах невысоких ячеек головной части щита или для удобства разработки забоя осуществляют демонтаж тяжелых элементов горизонтальных полок. При встрече же с сыпучими грунтами необходимо вновь монтировать полки в ножевом кольце, что ведет к снижению темпов проходки тоннеля. Наиболее близким к предлагаемому по те.хнической сущности и достигаемому эффекту яв.ляется щит для проходки тоннелей,

5 включающий корпус с ножевым и опорным кольцами, щитовые домкраты, щтоки которых имеют бащ.маки, стреловой экскаваторный орган, наклонный конвейер-перегружатель и забойные поворотные плиты, закреп Q ленные на выдвижных элементах с возможностью складывания посредством гидроцилиндров 2J.

Недостатком щита является его невысокая эффективность при работе в сыпучих и связных грунтах, обусловленная необходимостью иметь специальные домкраты для перемещения выдвижных элементов, на которых смонтированы забойные плиты, а также дополнительную пуско-регулирующую гидроаппаратуру, гидрокоммуникации и ав20 тономную насосную станцию.

Цель изобретения - повыщение эффектив1 ости работы щита в сыпучих и связных грунтах.

Цель достигается тем, что опорное кольцо снабжено направляющими трубами, а каждый выдвижной элемент снабжен телескопической тягой, которая установлена с возможностью продольного перемещения в направляющей трубе и выполнена в виде наружной трубы и размещенного в ней внутреннего элемента, который носредством поворотной чеки соединен с башмаком щитового домкрата, при этом наружная труба имеет элементы для ее фиксации относительно направляющей трубы и элементы для ее фиксации относительно внутреннего элемента. На фиг. 1 показан щит для проходки тоннелей с установленными горизонтальными полками, вид спереди; на фиг. 2 - разрез А-Д на фиг. 1; на фиг. 3 - то Же, при выдвинутых вперед и установленных в вертикальное положение забойных плитах, вид спереди; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фи|-. 3; на фиг. 5 - разрез В-В на (f)Hi. 4: на фиг. 6 - разрез Г-Г на фиг. 4; на фиг. 7 - разрез Д-Д на фиг. 2; на ;риг. 8 - разрез Е-Е на фиг. 7 Щит для проходки тоннелей состоит из корпуса, содержащего ножевое кольцо 1, oiiopHoe кольцо 2 и оболочку 3, и оснащен д.омкратамн подачи 4 щита. На кронштейне 5 укреплен эскаваторный стреловой рабоч.чй орган 6, со скребком 7. В направляющих 8 ножевого кольца 1 корпуса щита размещена с возможностью продольного перемещения вертикальная перегородка 9, в которой с обеих сторон ее шарнирно прикреплены складные полки верхиие 10 и нижние 11 (фиг. I и 2). В направляющих 12, укрепленных на ножевом кольце, размещены выдвижные элементы 13, каждый из которых оснащен шарг.ирно прикрепленными к нему забойной 14 и гидроцилиндром 15, который шар ;ирпо соединен с забойной плитой 14. Сзади каждый выдвижной элемент 13 оснащен ; ссткой телескопической тягой, проходя| :,ей внутри направляющей трубы 16 и состоящей из наружной трубы 17, жестко прикрепленной передним концом к выдвижному элементу 13, и внутреннего стержня 18. Фиксация наружной трубы 17 и внутреннего стержня 18 между собой осуществляется с помощью пальца 19, встав ляемо 0 в отверстия, выполненные в наружной трубе 17 и внутренне.м стержне 18. При разъединении труб 17 и стержня 18 палец 19 вынимается из отверстия и удерживается цепочкой, закрепленной на накравляющей трубе 16, либо вставляется в дополнительное отверстие, выполненное во 5нутренне.м стержне 18. Для перемещения п.альца 19 направляющая труба 16 имеет продольную прорезь. Наружная труба 17 может быть зафиксирована относительно п.упразляющей трубы за счет жестко закреплеппой к ней бобыщки 20, в которую вверута запорная пробка 21, входящая в дополнительное отверстие, выполненное в наружной трубе 17. Фиксатор может быть выполнен также в виде двух пластин, жестко прикрепленных по кромка.м прорези и имеющих ряд отверстий, а наружная труба имеет жестко прикрепленное ухо с отверстием. Фиксацию уха относительно пластин производят пальцем, входящим в указанные отверстия. Внутренний стержень 18 установлен с воз.можностью крепления с бапшаком близлежащего домкрата подачи 4 щита. Крепление внутреннего стрежня 18 с бащмаком близлежащего домкрата подачи щита 4 может быть выполнено различным образом. В одном из вариантов крепление может быть выполнено в виде поворотной чеки 22, установленной на внутр еннем стержне 18 с ручкой 23 и фиксируемой от продольного перемещения посредство.м стопорных колец 24, закрепленных на внутреннем стержне 18 с помощью винтов 25. На башмаке щтока домкрата подачи 4 щита жестко, например, с помощью сварки закреплены цепи 26 с отверстиями, в которые вставляется запорный штырь 27. Отверстие такого же диаметра имеется и в поворотной чеке 22. В другом варианте крепление может быть выполнено в виде проущины с отверстием на внутреннем стержне 18 и пластины, жестко, установленной на башмаке щтока и имеющей проушины с отверстиями. Проушина внутреннего стержня 18 входит между проушина.ми пластины и фиксируется пальцем, входящим в .указанные отверстия. Нижняя часть ножевого кольца 1 и опорного кольца 2 корпуса щита оснащена отбойным листом 28, в проеме которого размещена приемная часть наклонного конвейера-перегружателя 29. Шит для проходки тоннелей работает следующим образом. При проходке в сыпучих грунтах вертикальная перегородка 9 и горизон1альнь е полки 10 и 11 находятся в передней части ножевого кольца 1 корпуса плита (фиг. 1 и 2). При этом концы горизонтальных полок жестко прикреплены к соответствующим элементам ножевого кольца 1. Выдвижные элементы 13 вместе с забойными плитами 14 посредством гидроци.шндров поворота 15 установлены в крайнее заднее наклонное положение и отведены к опорному кольцу, при этом поворотная чека 22 или проушина, располагающаяся на конце внутреннего стержня 18 телескопической тяги, выведена из зацепления со штоком домкрата подачи 4 щита. Сыпучий грунт располагается в виде осыпей на горизонтальных полках 10 и 11 и в нижней ячейке головной части шита. При отталкивании башмаков штоков домкратов подачи 4 от очередного уложенного кольца тоннельной обделки, ножевое кольцо 1 и горизонтальные полки 10 и 11 и вертикальная перегородка 9 внедряются в грунт забоя. Грунт, ссыпающийся с полок 10 и 11 и располагающийся в нижней части забоя, с помощью скребка 7 экскаваторного стрелового рабочего органа 6 по отбойному листу 28 нагребается на приемную часть наклонного конвейера-перегружателя 29, с которого он передается на другие средства вмутритоннельного транспорта. В случаях, когда сыпучий грунт забоя обладает повыщенным сцепление.м или когда в ячейках появляются небольшие по толщине слои связанного грунта, с но.мощью скребка 7 экскаваторного стрелового рабочего органа 6 производится выемка грунта из ячеек головной части щита с последующей погрузкой на конвейер-перегружатель 29. После окончания передвижки щита на всю длину заходки штоки домкратов подачи 4 втягиваются внутрь цилиндров этих домкратов и в освободивщемся пространстве под оболочкой 3 корпуса щита производится монтаж очередного кольца тоннельной обделки. При встрече щита со связными и устойчивыми грунтами, когда этим грунтом сложен либо весь забой, либо верхняя его часть при расположении границы с сыпучи.м грунтом ниже уровня горизонтального диаметра цдита, горизонтальные полки 10 и 11 складываются на вертикальной перегородке 9, которая по направляющим 8 отводится в крайнее заднее положение. В зависимости от конструктивного выполнения крепления телескопической тяги со штоками домкратов подачи щита 4 либо соединяют пальцем проушины пластины с проушиной внутреннего стержня 18, либо поворотные чеки 22 с помощью ручек 23 вводятся между щеками 26, закрепленными на башмаках щтоков близлежащих домкратов подачи 4 и соединяются с этими щека.ми посредством запорных штырей 27. Затем штоки домкратов подачи 4 выдвигаются и при этом каждый из них тянет с собой соответствующий внутренний стержень 18 телескопической тяги. В момент совпадения отверстий во внутреннем стержне 18 и наружной трубе 17 в эти отверстия вставляется палец 19, соединяющий внутренний стержень 18 и наружную трубу 17 в единую жесткую телескопическую тягу. После этого штоки домкратов подачи 4 втягиваются, перемещая вперед с помощью телескопических тяг выдвижные элементы 13 вместе с забойными плитами 14. Затем забойные плиты 14 с помощью гидроцилиндров 15 поворачиваются на забой, вступая с ним в контакт, и прижимаются к нему усилием, создаваемым гидроцилиндрами 15. После окончания зачистки с помощью скребка 7 экскаваторного стрелового органа б ниж ней части забоя и сборки очередного кольца обделки начинается продвижение щита вперед путем отталкивания бащмаков щтоков домкратов подачи 4 от обделки. При это.м ножевое кольцо 1 корпуса щита внедряется в грунт, а забойные плиты остаются на месте, обеспечивая поддержание забоя. После продвижения щита на заданную величину, равную, например, половине заходки, с помощью гидроцилиндров 15 осуществляется поочередный поворот забойных плит назад с открытием соответствующей части забоя, которая разрабатывается на определенную глубину. Путем втягивания щтока соответствующего домкрата подачи 4 посредством телескопической тяги производится перемещение вперед выдвижного эле.м.ента 13 вместе с забойной плитой 14, которая поворачивается с помощью гидроцилиндра 15 и прижимается к поверхности забоя. Разрабатываемый грунт грузится по отбойному листу 28 на конвейерперегружатель 29. После .выдвижения и прижатия всех забойных плит к забою производится стопорение наружных труб 17 посредством запорных пробок 21, вворачиваемых в бобышки 20, либо креплением уха пальцем к пластинам и последующее извлечение пальцев 19. Зате.м штоки домкратов подачи 4 вместе с внутренними стержнями 18 телескопических тяг выдвигаются и прижимаются головками к торцу кольца обделки. После чего штоки домкратов подачи 4 щита втягиваются до совпадения отверстий в наружных трубах 17 и внутренних стержнях 18, куда вставляются пальцы 19. После этого выворачивают запорную пробку 21, расфиксируя наружную трубу 17. После выполнения этих операций производится продвижение щита на оставшуюся часть заходки. При этом забойные плиты снова остаются на месте, а ножевое кольцо внедряется в грунт забоя. После окончания продвижения щита каждая забойная плита устанавливается в наклонное положение и производится разработка грунта экскаваторным стреловым рабочим органом 6. После разработки грунта забойная плита 14 перемещается вперед путем втягивания штока соответствующего домкрата подачи 4. Затем наружные трубы 17 телескопических тяг фиксируются с помощью запорных пробок 21 с одновременным снятием пальцев 19. После этого щтоки омкратов подачи 4 полностью втягиваются, освобождая место под оболочкой 3 для возведения очередного кольца тоннельной бделки. При появлении в забое слоя сыпучих рунтов забойные плиты отводят назад и станавливают в наклонное положение, посе чего выдвигают к забою по направляюим 8 ножевого кольца 1 вертикальную перегородку 9 и устанавливают горизонтальные полки 10 и 11 в рабочее положение. Данное изобретение упрощает конструкцию щита, из-за исключения из состава его оборудования дополнительных домкратов продольного перемещения выдвижных элементов с забойными плитами, пускорегулирующей гидроаппаратуры и гидрокоммуникацией. При этом свободное пространство щита увеличивается, обеспечивая машинисту более благоприятнье условия для наблюдения за забоем и выполнения его рабочих функций. Формула изобретения Щит для проходки тоннелей, включающий корпус с ножевым и опорными кольцами, щитовые домкраты, щтоки которых имеют бащмаки, стреловой экскаваторный орган, наклонный конвейер-перегружатель и забойные поворотные плиты, закрепленные на выдвижных эле.ментах с возможностью складывания, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы щита в сыпучих и связных грунтах, опорное кольцо снабжено направляющими трубами, а каждый выдвижной элемент снабжен телескопической тягой, которая установлена с возможностью продольного перемещения в направляющей трубе и выполнена в виде наружной трубы и размещенного в ней внутреннего элемента, который посредством поворотной чеки соединен с башмаком щитового домкрата, при этом наружная труба имеет элементы для ее фиксации относительно направляющей трубы и элементы для ее фиксации относительно внутреннего элемента. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Маршак С. А. и Самойлов В. П. Строительство подземных сооружений с помощью проходческих щитов. М., «Недра, 1967 с. 99-100. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2913032/03., кл. Е 21 D 9/00, 11.04.80 (прототип).

/О /7

Pl

Д-Д

Е

Фиг.8 Ш