Щит для проходки тоннеля в водонасыщенных грунтах Советский патент 1983 года по МПК E21D9/04 E21D9/06 

Изобретение относится к подземному строительству в водонасыщенных грунтах тоннелей с использованием щитов и искусственным понижением грунтовых вод.

Известен 1цит для проходки тоннелей, который содержит ячеистую лобовую часть с обсадными трубами, прик.репленными к перегородкам, опорное кольцо с щитовыми домкратами, оболочку щита и воздухонепроницаемую перегородку. В данном техническом решении за счет нагнетания сжатого воздуха полностью уравновешивается давление грунтовой воды, и следовательно, лоб забоя не пропускает воду в трубы. Затем давление сжатого воздуха снижается и в грунтовой воде возникает напор, вызывающий фильтрацию воды по всей поверхности, для исключения забивания труб в них проложены водопроводные трубы, подающие воду к забою. Для снижения фильтрации нагнетают глинистый раствор через водопроводные трубы .13.

Недостатком такого щита является то, что в процессе работы возможно забивание труб грунтом, а для исключения этого явления необходимо регулировать подачу воды или глинистого

раствсэра, что является трудоемким процессом.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигае-мому результату является щит для проходки тоннелей в водонасыщенных грунтах, включающий корпус, щитовые домкраты, вакуумные камеры с водо10проницаемыми стенками, заполненные фильтрационным песком, и средствами для замены песка, водоприемники, установленные в вакуумных камерах и связанные с вакуум-насосной установкой сборным трубопроводом, содер15жащим коллектор, расположенный по контуру щита и переходные трубки 2 Э.

Однако водозабор производят по контуру выработки с некоторым удалением от забоя что снижает эффек20тивность осушения грунта.

Цель изобретения - повышение эффективности осушения грунта путем обеспечения забоя воды непосредственно с поверхности забоя.

25

Цель достигается тем, что в щите для проходки тоннелей в водонасыщенных грунтах, включающем корпус, вакуумные камеры с водопроницаемыми стенками и фильтрационным песком,

30 водоприемники, установленные в ва- / куумных камерах и связанные с ваку насосной установкой сборным трубопроводом, содержащим коллектор, ра положенный по контуру щита, и пере ходные трубки, каждая камера шарни но закреплена на коллекторе с возможностью поворота на забой и выполнена в передней части с продоль ными и поперечными ребрами, образующими секции, каждая из которых имеет кассету с водопроницаемыми Стенками, закрепленную посредством пластинчатого запора, при этом вакуумные камеры соединены переходны ми трубками и примыкающим звеном коллектора посредством поворотных муфт-тройников. На фиг,1 изображен щит, общий вид в продольном сечении; на фиг,2 то же, вид спереди на фиг.З - поворотно-подвесная плита, поперечны разрез на фиг.4 - то же, вид опер ди; на фиг.5 - одна из кассет, вид спереди; на фиг.6 - то же, в продо ном сечении; на фиг.7 - верхняя часть кассеты в увеличенном виде; на фиг.8 -.схема водоотлива щита; на фиг.9 - то же, вид спереди. Щит для проходки тоннелей в водонасыщенных грунтах содержит корпус 1, оснащенный щитовыми домкратами 2, экскаваторным органом 3, транспортером 4 для удаления грунт и блокоукладчиком 5. В передней части щита установлены верхние 6 и нижние 7 поворотно-подвесные забойные плиты и заборные камеры 8. .Верхние б поворотно-подвесные плиты объединены верхним коллектором 9, который звеном 10 соединяется с кольцевым коллектором 11. Нижние 7 поворотно-подвесные плиты переходными трубками 12 соединены со средним коллектором 13, который звеном 14 соединен с кольцевым коллектором 11. С кольцевым коллектором 11 соединены также и все водозаборные камеры 8. Таким образом, кольцевой коллектор, 11 принимает грунтовую воду из всех водозаборных устройств и по трубопроводу 15 передает. грунтовую воду к коллектору, который размещен вдоль тоннеля, и вакуум - насосной установке. Каждая верхняя поворотно-подвеснйя плита 6 состоит из корпуса 16 с продольными 17 и поперечными 18 ребрами. К корпусу 16 приварены крюки 19 для подвески его к верхнем коллектору 9 и ушки 20 для силового домкрата 21, предназначенного для поворота плит 6, Звенья верхнего коллектора 9 подвешиваются к корпусу 1 щита посредством крюков 22 и соединяются между собой фла.нцевыми соединениями 23, имеющими герметичные уплотнения. Вакуумные камеры (ячейки) образованы продольными 17 и поперечными 18 ребрами. Конструкция нижних поворотно-подвесных забойных плит аналогична. В вакуумные камеры вставляются кассеты 24, выполненные по форме камеры и зафиксированные запорами в виде вертикальных перемычек 25, имеющих пластинчатые выступы 26 с болтовым соединением. Кассеты 24 имеют корпуса коробчатой формы с вертикальным расположением, выполненные из листовой стали, а фронтальным расположением - выполненные из листовой стали, а фронтальные их стенки вьшолнены из сетки 27 с размерами ячеек, которые способны удержать фильтрационный песок 28. В верхней части кассет 24 имеются люки 29, окантованные жесткой рамкой 3-0. Через люки 29 можно производить заправку и замену фильтрационного песка 28. Нижние стенки 31 кассет 24 имеют перфорацию, которая перекрывается отгибом сетки 27. В нижней части корпуса 16 поворотно-подвесной плиты выполнено выпускное отверстие 32,примыкающее к сужающейся камере 33,которое заканчивается цилиндрической камерой 34. Цилиндрическая камера 34 сквозная, торцы ее перекрываются съемными крышками 35, которые стягиваются сквозной стяжкой 36. Цилиндрическая камера 34 имеет радиальные отверстия 37-, через которые грунтовые воды из поворотноподвесных плит могут поступать в коллектор 9 по переходным трубкам 12. Отверстия 37 перекрываются цилиндрической сеткой 38, удерживающей песок 2В от попадания в вакуум-насосные установки. Переходные трубки 12 связаны с коллектором 9 через поворотные распр.еделительные втулки 39, которые могут иметь, например, кольцевую канавку, а коллектор 9 отверстие, что обеспечивает при любом положении поворотно-подвесных плит постоянное сообщение камеры 34 с вакуум-насосной установкой. Щит в водонасыщенных грунтах работает следующим образом. Если СЛОЙ грунтовой воды перекрывается верхними поворотно-подвесными плитами. 6, то в этом случае они силовыми домкратами 21 прижимаются к забою, а продольные 17 и поперечные 18 ребра внедряются в участок забоя, отделяя его от остальной части и от подсоса атмосферного воздуха. При этом кассеты 24 с песком входят в контакт с водонасьщенным грунтом. За счет вакуум-насосных установок производится всасывание воды внутрь кассет 24. Вода проходит через сетки 27 непрерывным потоком, причем сначала сосредотачивается в выпускных

отверстиях 32, затем через цилиндрические камеры 34, сетку 38 поступае в переходные трубки 12, а оттуда через поворотные распределительные втулки 39, коллектор 9, звено 10 и кольцевой коллектор ц поступает в трубопровод 15.

Аналогичный водозабор осуществляется и с нижних 7 поворотноподвесных плит.

При наличии грунтовых вод в одной из частей забоя водозабор произво дится только на этом участке забоя, а на участке, где грунтовые воды отсутствуют, поворотно-подвесные плиты работают как обычные средства удержания забоя от oбpsmleния.

В случае наличия грунтовых вод по всему сечению забоя водозабор производится как верхними, так и нижними подвесными плитами.

Таким образом, данное устройство позволяет производить водозабор по всему сечению вьгработки, что повышает эффективность осушения грунта.

Использование данного изобретения позволяет исключить применение ручного труда для перестановки забойных илофильтров, используемых для водопонижения непосредственно из щитового забоя. Ввиду возмсэжности организации большой площади контакта фильтрующих элементов с грудью забоя Обеспечивается эффективная работа по осушению забоя в условиях значительного водопритока.

Формула изобретения

Цит для проходки тоннелей в водонасыщенных грунтах, включающий корJ пус, вакуумные камеры с водопроницаемыми стенками и фильтрационный песком, водоприемники, установленные в вакуумных камерах и связанные с вакуум-насосной установкой сборным трубопроводом, содержащим коллектор, Ч расположенный по контуру щита, и переходные трубки, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности осушения грунта путем обеспечения завоя воды непос5 редственно с поверхности забоя, каждая камера шарнирно закреплена на коллекторе с возможностью поворота на забой и выполнена в передней части с продольными и поперечными реб0 рами, образующими секции, каждая из которых имеет кассету с водопроницаемыми стенками, закрепленную посредством пластинчатого запора, при этом вакуумные камеры соединены пе5 Реходными трубками с примыкающим звеном коллектора посредством поворотных муфт-тройников.

Источники информации, Q принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 93425, кл, Е 21 D 9/Об, 1951.

2.Авторское свидетельство СССР 522327, кл. Е 21 D 9/06, 1974 (прототип).

Фиг. 5

29

/

::

иг. 7

XL

- Ннвсс

Фиг.&