Щит для проходки тоннелей в водоносных грунтах Советский патент 1983 года по МПК E21D9/04 E21D9/06 

Изобретение относится к строитель ству в водонасыщенных грунтах тонелей с использованием Шитов с искус:ственным понижением уровня грунтовых вод. По основному авт.св.- W 522327 известен щит для проходки тоннелей в водоносных грунтах, включающий ножевую и хвостовую части, опорное кольцо и фильтрующие водоприемники, подключенные к вакуум-насосной установке. В этом щите опорное кольцо снабжено вакуумными камерами, во внутренних полостях которых размещены водоприемники и фильтрующий материал, например песок, при этом в опорном кольце, являющемся стенками камер, выполнены отверстия, перед которьми на наружной поверхности , опорного кольца установлены выступы 11« Известный щит имеет следующие недостатки. Отверстия в оболочке щита для отсасывания грунтовой воды имеют форму узких продольных щелей и не защищены с боков бортами от попадания в них грунта и х тому же в сечении имеют форму трапеции. Такая форма щелей приводит к быстрой ихзапрессовке грунтами в процессе движ НИН щита, что приводит к прекращению осушения грунта. Патрубки для запол:- нения вакуумных камер фильтрующим песком расположены в тыльных частях этих камер, в опорном кольце корпуса щита. Ни форма, ни расположение этих люков не могут обеспечить необходимых условий для заправки вакуумных камер песком и других профилактических мер, а следовательно не могут обеспечить надежную работу .щита в целом. Выступы перед продольными щелями вакуумных камер имеют фронтальные поверхности под обблочкой щита которые сгруживают перед собой,грунт в процессе движения щита. А ввиду стесненных условий скопляемый грунт, вынужден под напором находить свободный выход, которым иЯВЛЯЮТСЯ водозаборные щели оболочки щита. При этом щели запрессовывают грунтом, что приводит к прекращенИЕр осушения грунта. Сетки водозаборников не съемные. .Замена их может- производиться, в периоды ремонта щита и на поверхности земли. Забивание этих сеток глинистыми частицами (кольматация) происходит гораздо чаще межремонтных сроков и это резко снижает эффективность осу шения грунта в забое. Цель изобретения - повышение эффективности осушения грунта при про ходке выработок путем исключения зап рессовки грунта в водозаборные отве стия. Цель достигается тем, что в щите для проходки тоннелей в водоносных грунтах водозаборные отверстия выпо нены в виде наклонных по ходу щитапоперечных ыелеи,объединенных в сек ции прямоугольными окнами выполненнЫ ми в опорном кольце щита в шахматном порядке, при этом боковые стороны каждого окна с наружной стороны снаб жены продольными защитными планками. . Для улучшения удобства обслуживания камеры, ее стенка, обращенная внутрь щита, выпсзлнена в виде люка, закрепленного посредством опорной стойки, расположенной по внутренней полости камеры. Кроме того, для обеспечения быстрой замены фильтрующей сетки, внутренняя полость камеры имеет сообщенный с ней выступающий внутрь щита приставной отсек, в котором размещен водоприемник. На .фиг.. изображен щит, общий вид в продольном разрезе; на фиг.2 - одна из водозаборных камер, продольный разрез; на фиг.З - то же,вид сверзсу Базовой основой щита с водопониженийм является цилиндрический корпус 1, оснащенный щитовыми домкратами 2, устройством для разработки грунта, например экскаваторным орган 3, транспортером 4для подачи грунта из забоя в вагонетки, блокоукладчикс 1 5 и другими вспомогательными уст ройствами, дополняющими перечисленное оборудование. Водозаборное устройство выполнено в виде полого кольца б трехугольного сечения, примыкающего к ножевому кольцу 7 корпуса 1 щита. Кольцо 6 поперечными перегородками 8 разделено на отдельные секции вакуумных водозаборных камер 9. Каждая из секций водозаборных камер 9 представляет собой емкость с формой продольного сечения в виде фигурного трехугольника, нижней стенкой которой слумсит сектор 10 ножевого кольца 7 корпуса 1 щисса. Боковыми стенками секций ка мер 9 служат общие продольные перегородки 8, зaдни и стенками 11 - сек тора переднего опорного кольца 12 корпуса 1 щита. Верхними:-; наклонными стенками 13 секций камер 9 являются элементы конусного кольца, перекрывающего пространство между ножевой кромкой 14 корпуса 1 щита и верхним краем кольца 11.В верхней стенке 13 имее.тся люк 14 для засыпки фильтраци онного песка 15. Люк 14 имеет съемную крышку 16, рамку 17 для удерживания эластичного уплотнителя 18. В крышке 16 имеется углубление 19, в которое установлен болт 20 для прижима крышки 16 к стойке 21 корпуса 1 щита. В ножевом кольце 7 имеются водозаборные окна 22, выполненные в шахМат ном порядке с учетом сохранения необходимой прочности щита, перекрытые наклонными пластинами 23, образуйщими между собой зазоры 24. Перед окнами с наружной стороны 22 привариваются отбойные выступы 25 на всю их ширину для предотвращения попадания в зазоры 24. Кроме того, (вдоль окон 22 тоже имеются продоль{ные защитные планки 26 для предотврайения попадания грунта в.зазоры 24 с боков окон 22. В верхней части камер 9 имеются сообщенные с ними, .выступающие внутрь щита, приставные отсеки 27 с расположенными в них водоприемниками 28 которые содержат сетку 29 и связаны переходниками 30 с кольцевым коллек; тором 31, размещенным по контуру щита и соединенным с вакуум-насосом трубопроводом 32. Рабочий процесс щита осуществляется следующим образом. За счет вакуумного насоса -разряжение по трубопроводу 32,передается в кольцевой коллектор 31, а по переходнику 30 - в секции камер 9. В свою очередь, секции камер 9 через зазоры 24 окон 22 передают разряжение в грунт, примыкающий к корпусу 1 щита. За счет этого разряжения грунтовая вода поступает к вакуумному насосу, а иэ Него водоструйными насосами на дневную поверхность на слив. За счет движения корпуса 1 щита выступы 25 создают борозду в грунте, в которую отслаивается слой песка 15, который высыпается из зазоров. Таким образом, слой песка 15,подвергшийся кольматации отслаивается, а по мере расхода песок 15 пополняется из люков 14. Кроме того, по мере Зс1бивания сетка 29 извлекается и заменяется на чистую. Достоинство предлагаемого щита обусловлены следующими факторами. Грунт в щели может попадать только с боков, ибо с передней части он отражается внутрь корпуса щита. Поперечное размещение щелей поэтому на много выгоднее продольных. Если даже будет происходить забивание щелей, то только их торцовых частей, которые к тому же в предлагаемой конструкции снабжены грунтоотражательными боковыми барьергиии. Наклонное расположение щелей способствует тому, что образующие их пластины многократно приглаживают выступы грунта под ними, образуя лабиринты. Такая конструкция щеЛей способствует нх

самоочищению и ЭКОНОМНОМУ.доэиоованию отработанногофильтрующего песка, сохраняя надежную А юходимость для осушения грунтовой воды из забоя Люки для доступа во внутреннюю полость вакуумных камер размещаются ла верхних стенках камер, а потому МОГУТ .быть достаточных размеров для обслуживания этих камер, вплоть до использования всей площади верхних стенок в качестве люков. Выступы перед водозабойными окнами для облегчения выхода отработанного песка не имеют фронтальных поверхностей под оболочку щита, ввиду того, что выполнены в виде продолжений передних контурных кромок корпуса щита, а потому и He ge6aiOT перед собой трунт под оболочкой, щита. В этом случае срезаемый этими выступами грунт поступает внутрь щита вместе с остальным разрабатываемым грунтом. Фильтрующие водоприемники с сетками, предотвращающими проникновение фильтрационного песка в вакуумные насосы, расположены снаружи вакуумных камер в приставках, имеющих, сквозные футляры для сетчатых фильтров с удобным доступом для их замены в случае их забивания. Формула изобретения

1. Щит для проходки тоннелей в водоносных грунтах по авт.св.

522221 , отличающийся тем, 4TOf с целью повьацемия Эффективности осушения гру.нта при проходке выработок путем исключения запрессовки грунта в водозаборные отверстия,последние выполнены наклонных по ходу щита поперечных щелей, объединенных в секции прямоугольными окнами, выполненными в опорном кольце щита в шахматном порядке, при этом боковые

0 стороны каждого окна с наружной стороны снабжены продольными защитными планками,

2.Щит по п;., Q. т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью улучше5 ния удобства обслуживания камеры, ее стенка, обращенная, внутрь щита, выполнена в виде люка, закреп.Ненного посредством опорной стойки, расположенной во внутренней полости камеры.

0

3.Щит .по П.1, о т л и ч аю щ и йс я тем, что, с целью обеспечения быстрой замены фильтрукнцей сетки, внутренняя полость камеры имеет сообщенный с Ней выступающий внутрь

5 щита приставной отсек, в котором размещен водоприемник.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 0 № 522327, кл. Е 21 D 9/06, 1974 (прототип) .

7 f

2 5

А./

29

фиг. 3