Способ сооружения тоннеля и устройство для его осуществления

 

Использование: изобретение относится к строительству, а именно к способам и устройствам сооружения тоннеля из отдельных элементов крепи методом проталкивания. Сущность изобретения: в монтажную камеру устанавливают упорную стенку с силовой установкой, нажимную траверсу и проходческий щит. После введения проходческого щита в грунт устанавливают направляющие элементы, на них устанавливают элемент крепи с размещенной внутри него секцией силового става и опорным приспособлением, установленным за торцем элемента крепи, фиксируют направляющие элементы в направлении перемещения элемента крепи и перемещают направляющие элементы совместно с элементом крепи. После перемещения всех элементов крепи секции силового става и опорные приспособления демонтируют. Устройство для осуществления способа снабжено направляющими элементами, которые между собой встык или внахлест, а их свободные концы со стороны нажимной траверсы или установлены в отверстия, выполненные на нажимной траверсе, или соединены с секцией силового става посредством стяжки. Опорное приспособление выполнено в виде шарнирно закрепленного на секции силового става сектора, одна из боковых сторон которого имеет скругленную форму, что облегчает демонтаж крепи. На секторе размещена закрепленная также на секции силового става плита для опоры элементов крепи. Указанный способ и устройство позволят сооружать тоннель методом проталкивания тонкостенных сборных железобетонных блоков, используемых при сооружении тоннелей открытым способом. 2 с. и 4 з. п. ф-лы, 7 ил.

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

Известны способ и устройство сооружения тоннеля, включающее разрабатывающий орган и силовую установку с нажимной траверсой для передачи рабочего усилия на проталкиваемый элемент крепи. Усилия от нажимной траверсы передаются непосредственно на торцы элементов крепи (Эткин С.Ж. и Симоненко В.М. Сооружение подземных выработок проходческими щитами. М. Недра, 1980, с.171).

Недостатком указанного способа и устройства является то, что по мере продвижения крепи в грунт суммарное воздействие на торцы элементов крепи возрастает и может превысить предел прочности бетона, что может привести к разрушению торцев элементов крепи.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ и устройство для сооружения тоннеля, включающее разрабатывающий орган, связанный с силовым ставом, состоящим из отдельных секций, размещенных внутри элементов крепи, закрепленные на каждой секции силового става опорные приспособления для взаимодействия с элементом крепи, нажимную траверсу и силовую установку. Усилия от нажимной траверсы передаются элементу крепи через силовой став и опорные приспособления [2] Недостатком указанного способа и устройства является то, что при проталкивании элементов крепи в виде тонкостенных сборных железобетонных блоков, которые используются для открытого способа прокладки тоннелей, возможно поперечное смещение элементов крепи друг относительно друга в процессе их проталкивания.

Кроме того, при опирании щитовых гидроцилиндров при передвижке проходческого щита непосредственно на торец элемента крепи возможно его разрушение.

Задачей изобретения является исключение поперечных смещений элементов крепи, в том числе выполненных из тонкостенных сборных железобетонных блоков, обеспечение заданного направления перемещения элементов крепи, предотвращение разрушения торца элемента крепи со стороны проходческого щита.

Поставленная задача решается тем, что способ включает следующие операции: перед установкой каждого элемента крепи в монтажной камере устанавливают направляющие элементы, соединяют их с предыдущими направлениями элементами, устанавливают на них элемент крепи, с размещенной внутри него секцией силового става и опорным приспособление, установленным за торцем элемента крепи, после чего свободные концы направляющих элементов со стороны нажимной траверсы фиксируют в направлении перемещения элементов крепи и перемещают совместно с элементом крепи.

Устройство содержит переднюю секцию силового става, которая связана с корпусом разрабатывающего органа посредством упорной обечайки с фланцем, установленным в корпусе разрабатывающего органа с возможностью продольного перемещения; устройство снабжено направляющими для установки на них элементов крепи, выполненными из отдельных элементов, соединенных между собой, при этом свободные концы направляющих элементов со стороны нажимной траверсы связаны с нажимной траверсой.

Кроме того, направляющие элементы соединены между собой встык, а их свободные концы могут быть установлены в отверстия, выполненные на нажимной траверсе.

Направляющие элементы могут быть соединены между собой внахлест, а их свободные концы соединены с секцией силового става посредством стяжки.

Кроме того, опорное приспособление выполнено в виде шарнирно закрепленного на секции силового става сектора, размещенного за торцем элемента крепи, одна из боковых сторон которого имеет скругленную форму, при этом на секторе закреплена плита для опоры элементов крепи.

Кроме того, на торцевой поверхности фланца упорной обечайки со стороны элемента крепи установлено уплотнение.

Для решения поставленной задачи необходима вся совокупность существенных признаков.

Для того, чтобы исключить поперечные смещения и обеспечить заданное направление перемещения элементов крепи, их устанавливают на направляющие элементы и перемещают совместно с направляющими элементами в грунт. Для того, чтобы обеспечить совместное перемещение в грунт направляющих элементов и элементов крепи, необходимо направляющие элементы зафиксировать в направлении перемещения и связать их с нажимной траверсой, например, соединить свободные концы направляющих элементов с секцией силового става стяжкой или установить в отверстия, выполненные в нажимной траверсе.

Заданное направление перемещения достигается также связью проходческого щита посредством упорной обечайки с передней секцией силового става, при этом уплотнение, установленное на торцевой поверхности фланца со стороны элемента крепи предохраняет его от разрушения, а передняя секция силового става воспринимает усилия от щитовых гидроцилиндров при передвижке щита. Фланец, установленный в корпусе проходческого щита с возможностью продольного перемещения, обеспечивает эту связь как при передвижке щита и опирании щитовых гидроцилиндров в торец фланца, так и при проталкивании элементов крепи. Выполнение опорного приспособления в виде шарнирно закрепленного сектора со скругленной боковой стороной упрощает демонтаж опорных приспособлений, а плита, закрепленная на секторе служит опорной для элементов крепи и исключает их поперечное смещение.

На фиг. 1 изображено устройство, реализующее способ сооружения тоннеля; на фиг. 2 узел I на фиг.1; на фиг.3 узел II на фиг.1; на фиг.4 узел III на фиг. 1, связь направляющих элементов с секцией силового става посредством стяжки; на фиг.5 узел III на фиг.1, вариант связи направляющих элементов с нажимной траверсой, установленных в отверстия, выполненные в нажимной траверсе; на фиг.6 узел IV на фиг.1; на фиг.7 вид по стрелке А на фиг.6.

Устройство для сооружения тоннеля включает упорную стенку 1, установленную в монтажной камере 2, силовую установку 3 с гидродомкратами 4, связанными с нажимной траверсой 5, направляющие элементы 6, проходческий щит 7 с экскаваторным рабочим органом 8 и щитовыми гидроцилиндрами 9 его перемещения, элемент 10 крепи и секцию силового става 11 с закрепленным на ней опорным приспособлением 12. Элемент 10 крепи может быть выполнен в виде тонкостенного сборного железобетонного блока, который используется для открытого способа прокладки тоннелей, прямоугольного сечения, железобетонного блока круглого или прямоугольного сечения.

Секция силового става 11 выполнена из соединенных между собой продольных и поперечных металлоконструкций, образующих в поперечной плоскости круглое или прямоугольное сечения. Передняя секция силового става 11 прикреплена к упорной обечайке 13, имеющей фланец 14, который служит опорой для щитовых гидроцилиндров 9 при перемещении проходческого щита 7 и установлен в корпусе проходческого щита 7 с возможностью продольного перемещения при проталкивании крепи. На торцевой поверхности фланца 14 со стороны элемента крепи 10 установлено уплотнение 15, которое служит для предохранения торца элемента крепи 10 от разрушения при перемещении проходческого щита 7.

Направляющие элементы 6 могут быть выполнены, например, уголкового профиля и соединены между собой встык, а их свободные концы со стороны нажимной траверсы 5 установлены в отверстия 16, выполненные в корпусе нажимной траверсы 5. Направляющие элементы 6 могут быть соединены между собой внахлест крепежными осями 17, а их свободные концы со стороны нажимной траверсы 5 соединены с секцией силового става 11 посредством стяжки 18.

Опорное приспособление 12 размещено за торцем элемента крепи 10 и выполнено в виде сектора, шарнирно закрепленного на секции силового става 11 посредством втулки 19. Сектор имеет скругленную боковую сторону. На секторе между торцами элементов крепи 10 установлен замкнутый уплотнительный элемент 20. На секторе размещена также плита 21, прикрепленная к втулке 19, которая служит для опоры смежных элементов крепи 10. На секции силового става 11 установлен упор 22, воспринимающий усилия от опорного приспособления 12 при перемещении элемента крепи 10. Для транспортировки грунта из тоннеля служат транспортер 23 и вагонетка 24, установленные на рельсах 25.

Устройство работает следующим образом, включая операции способа.

В монтажную камеру 2 устанавливают упорную стенку 1 с силовой установкой 3, нажимную траверсу 5 и проходческий щит 7. После введения проходческого щита 7 в грунт опускают в монтажную камеру 2 направляющие элементы 6, а в корпусе проходческого щита 7 устанавливают посредством фланца 14 упорную обечайку 13. На торцевую поверхность фланца 14 со стороны элемента крепи 10 устанавливают уплотнение 15, после чего на направляющие элементы 6 устанавливают элемент крепи 10 с размещенной на его основании передней секцией силового става 11 и закрепляют переднюю секцию силового става 11 к упорной обечайке 13.

Опорное приспособление 12 в виде сектора размещают за торцем элемента крепи 10 и устанавливают на него замкнутый уплотнительный элемент 20. После чего направляющие элементы 6 фиксируют в направлении перемещения и передачей рабочего усилия от гидродомкратов 4 силовой установки 3, через нажимную траверсу 5, секцию силового става 11 и упорные приспособления 12 перемещают элемент крепи 10 в грунт совместно с направляющими элементами 6. Затем возвращают нажимную траверсу 5 в исходное положение, а опорное приспособление 12 и секцию силового става 11 оставляют в крепи на процесс перемещения всех элементов крепи 10.

После этого осуществляют разработку грунта экскаваторным рабочим органом 8 и передвижку проходческого щита 7 на очередную заходку. При передвижке проходческого щита 7 щитовые гидроцилиндры 9 упираются в торец фланца 14, усилия от которых передаются через упорную обечайку 13 на силовой став 11, а уплотнения 15 предохраняют торцы элемента крепи 10 от разрушения.

После передвижки проходческого щита 7 устанавливают следующие направляющие элементы 6, соединяя их с предыдущими направляющими элементами встык или внахлест крепежными осями 17. На направляющие элементы 6 устанавливают следующий элемент крепи 10 с размещенной внутри него секцией силового става 11 и опорным приспособлением 12. Свободные концы направляющих элементов 6 со стороны нажимной траверсы 5 фиксируют в направлении перемещения элемента крепи 10, например или соединяют с секцией силового става 11 стяжкой 18, или устанавливают в отверстия 16 нажимной траверсы 5.

После этого очередной элемент крепи 10 перемещают совместно с направляющими элементами 6. При этом концы направляющих элементов 6, свободно установленные в отверстиях 16, выходят из взаимодействия с нажимной траверсой 5. Если концы направляющих элементов 6 были зафиксированы стяжкой 18, то ее после перемещения направляющих элементов 6 снимают. По мере разработки грунта он выдается на поверхность с помощью транспортера 23 и вагонеток 24.

После перемещения всех элементов крепи 10 секции силового става 11 и опорные приспособления 12 демонтируют. При демонтаже опорных приспособлений 12 втулку 19 поворачивают, при этом скругленная боковая поверхность сектора не препятствует повороту и сектор выводится из зазора между торцами элементов крепи 10.

Формула изобретения

1. Способ сооружения тоннеля, согласно которому из монтажной камеры осуществляют разработку грунта в забое проходческим щитом, в монтажной камере монтируют силовую установку и нажимную траверсу и устанавливают элемент крепи, внутри которого 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 перед установкой каждого элемента крепи в монтажной камере устанавливают направляющие элементы, причем первые направляющие элементы соединяют с проходческим щитом, а последующие направляющие элементы с предыдущими направляющими элементами, устанавливают на направляющие элементы очередной элемент крепи, свободные концы направляющих элементов со стороны нажимной траверсы ориентируют в направлении перемещения элементов крепи, перемещают направляющие элементы одновременно с перемещением проходческого щита, после чего перемещают элемент крепи по направляющим элементам.

2. Устройство для сооружения тоннеля, включающее проходческий щит, силовой став, состоящий из отдельных секций, размещенных внутри элементов крепи, закрепленные на каждой секции силового става опорные приспособления, установленные с возможностью взаимодействия с элементом крепи, нажимную траверсу и силовую установку, отличающееся тем, что оно снабжено упорной обечайкой и направляющими элементами для установки на них элементов крепи, при этом упорная обечайка установлена в корпусе проходческого щита с возможностью продольного перемещения, на упорной обечайке закреплена передняя секция силового става, первые направляющие элементы прикреплены к корпусу проходческого щита, последующие направляющие элементы соединены с предыдущими направляющими элементами, а свободные концы направляющих элементов со стороны нажимной траверсы ориентированы в направлении перемещения элементов крепи.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что смежные направляющие элементы соединены между собой встык, а их свободные концы со стороны нажимной траверсы свободно установлены в отверстиях, выполненных на нажимной траверсе.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что смежные направляющие элементы соединены между собой внахлест, а их свободные концы со стороны нажимной траверсы размещены в опоре, прикрепленной одним концом к секции силового става.

5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что упорная обечайка имеет фланец, на торцевой поверхности которого со стороны элемента крепи установлено уплотнение.

6. Устройство по п.2, отличающееся тем, что опорное приспособление размещено за торцом элемента крепи и имеет площадку для опоры смежных элементов крепи.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7