Производство работ по сооружению тоннеля.

2.1. Описание общей организации работ по сооружению тоннеля.

Щитовой способ сооружения тоннелей основан на применении в забое тоннеля специального агрегата – проходческого щита. Щит представляет собой подвижную металлическую крепь, надёжно ограждающую забойную зону от окружающего грунтового массива. Под его защитой выполняются основные операции проходческого цикла: разработка грунта, крепление забоя, транспортировка грунта и материала, возведение обделки. Форма поперечного сечения щита повторяет очертание тоннельной обделки и, как правило, круговая.

Щитовой комплекс выполняется в соответствии с «Правилами безопасности при строительстве метрополитенов и подземных сооружений». В технологический процесс сооружения тоннеля входят следующие работы:

ü разработка и погрузка породы щитовым комплексом;

ü монтаж обделки.

К забою должны быть подведены:

ü сжатый воздух;

ü силовые и осветительные кабели;

ü водопровод;

ü вентиляционные трубы.

В комплекс машин и механизмов для проходки тоннеля входят: механизированный комплекс, транспортные средства (вагонетки, электровозы).

Составляется схема откаточных путей по горным выработкам и проект электровозной откатке.

При длительной остановке механизированного щита крепление лба забоя производится по паспорту, разработанному начальником участка и утверждённым главным инженером. Подготовительные работы при щитовой проходке включают в себя сооружение монтажных камер, доставку щитового оборудования в разобранном виде и монтаж щита. Монтажные камеры размещаются по трассе сооружаемого тоннеля так, чтобы имелась возможность их повторного использования для монтажа щита противоположного направления или для демонтажа щита, закончившего проходку. Монтажные камеры размещены так, чтобы имелась возможность их повторного использования для монтажа щита противоположного направления или для демонтаже щита, закончившего проходку. Внутренние габариты камеры обусловлены размерами монтируемого щита и требованиями размещения подъемных и монтажных устройств. Расстояние от верха щита до свода камеры – 0,5 м. Боковые проходы между щитом и стеной камеры составляет 0,8 м. Длина камеры – 6 м. Конструкция камеры из монолитного бетона в нескальных грунтах имеет верхний свод, стены, обратный свод и торцевые стены, в которых устроены проемы для вывода смонтированного щита. Проемы до передвижки щитов заделывают временным заполнением – металлическими балками с затяжкой из досок. В своде камеры закрепляют продольные балки или проушины для крепления блоков и талей. Для монтажа применяют лебёдки. В лотковой части камеры обычно устраивают бетонную подушку с забетонированными направляющими рельсами по контуру опирания корпуса щита. Для вывода щита из камеры в её лотковой части укладывают неполные тюбинговые кольца с упором в торцевую стену и передвигают щит нижними щитовыми домкратами вплотную к проему. Затем разбирают временное крепление с подкреплением обнажающегося грунта. После выдвижения щита из камеры производят монтаж укладчика тоннельной обделки с использованием тех же подъёмных механизмов и приспособлений.

2.2. Выбор принципиальной схемы щитового комплекса для сооружения тоннеля в суглинке тяжёлом f = 1.

Данный тип грунта относится к слабым, неустойчивым, водонасыщенным грунтам. Проходка в таких грунтах чрезвычайно сложна, требует высокой квалификации рабочих и особой тщательности операций. Главная задача при этом – не допустить непроизвольного выпуска грунта из забоя. Для проходки выбран механизированный щит с дисковым роторным исполнительным органом марки ЩМР – 1. Для монтажа обделки из железобетонных тюбингов будет использоваться кольцевой блокоукладчик марки ТУ – 7М. Технология возведения сборной обделки включает разгрузку тюбингов с транспортных средств, подачу их под захватывающее приспособление укладчика, закрепление на нем и подачу этих элементов к месту установки в кольце. Для определения фактической производительности погрузки грунта необходимо знать:

Площадь забоя S = 24.65 м², ширину кольца B = 1 м, коэффициент разрыхления грунта к = 1,8, время на погрузку t = 40 мин.

Р_ф = 24,65 ∙ 1 ∙ 1,8 / 40= 1,11 м³/мин.

Транспортировка грунта будет осуществляться с помощью скребкового транспортера с перегрузкой на ленточный тоннельный транспортер, который загружает бункер, откуда грунт попадает в вагонетки нерасцепленного состава. Бункер опирается на тележку для нагнетания раствора за обделку, на которой размещена шахтная понизительная подстанция. Тюбинги доставляются на платформах и перегружателем подаются на рольганг, а затем – под захват кольцевого блокоукладчика.

2.2.1.Определение основных размеров щита

Диаметр щита равен:

D_щ = D_обд. + d_з + 2d_о

- D_обд. – наружный диаметр обдели (5,5 м);

- d_з – зазор между внутренней поверхностью оболочки щита и наружной обделки (0,008D_обд.);

- толщина обделки щита d_о назначается в зависимости от диаметра щита (0,03 м).

D_щ = D_обд. + d_з + 2d_о =1,008∙5,5 + 2∙0,03 = 5,604 м

Полная длина щита поверху равна:

L_щ = L_н + L_оп + L_об

- L_н – длина ножевого кольца зависит от устойчивости грунтов (L_н = 1,5 м поверху и L_н = 1,0 м понизу, образуя при этом козырёк 0,5 м);

- L_оп – длина опорного кольца назначается в зависимости от длины щитовых домкратов (1,8 м);

- L_об = l₁ + l₂ + l₃;

- l₁ – длина перекрытия обделки оболочкой (2,2 м);

- l₂ – расстояние между опорной плоскостью домкрата и плоскостью кольцевого борта обделки (0,2 м);

- l₃ – длина головной и опорной частей домкрата (0,7 м).

L_щ = L_н + L_оп + L_об =1,5 + 1,8 + 2,2 + 0,2 + 0,7 = 6,4 м

Отношение полной длины щита к его диаметру, характеризует степень манёвренности щита.

М = L_щ / D_щ = 6,4/5,604 = 1,14

Диаметр в пределах опорного кольца:

D_щ^оп = D_щ – 2d_о,

- d_о – высота сечения опорного кольца (0,03 м);

D_щ^оп = 5,604 – 0,06 = 5,544 м

Определение сопротивлений, преодолеваемых щитом при передвижении:

Необходимое условие для передвижения щита:

F > γ_c∙R / γ_n, где

F – расчетное усилие передвижения щита;

R – общая сила предельного сопротивления;

γ_c = 1,15, γ_n =0,9 – соответственно коэффициент условий работы и надежности.

2.2.2.Определение сопротивления, преодолеваемое щитом при передвижке

R = R₁ + R₂ + R₃ + R₄,

- R₁ – сила трения по наружной поверхности щита;

- R₂ – лобовое сопротивление щита (R₂ = 0);

- R₃ – сила трение между внутренней поверхностью оболочки щита и наружной поверхностью обделки;

- R₄ – сила трения между технологическим мостом и внутренней поверхностью обделки.

Для определения вышеуказанных сопротивлений определим вертикальные нагрузки:

От полного веса столба грунта

Необходимо знать активное горизонтальное и пассивное давление:

р₁^н = q∙tg²∙(45^o - j^н/2) = 16,52 т/м² активное

р₂^н = q∙tg²∙(45^o + j^н/2) = 349,52 т/м² пассивное

R₁ = [2 ∙ (q + р₁^н) ∙ L_щ ∙ D_щ+G₁] ∙ f_тр.1

- G₁ – собственный вес щита;

G₁ = 35 ∙ D_щ² – 100 = 99,92 т

- f_тр.1 – коэффициент трения стали о породу (0,5);

R₁ = [2 ∙ (76 + 16,52) ∙ 6,4 ∙ 5,604 + 99,92] ∙ 0,5 = 3368,24 т.

R₃ = G₂ ∙ f_тр.2, где

G₂ – вес обделки лежащей на оболочке (G₂ = 3,33 ∙ 2,2 ∙ 2,4 = 17,58 т)

f_тр.2 – коэффициент трения (0,5)

R₃ = 17,58 ∙ 0,5 = 8,79 т.

R₄ = к_м ∙ G₃ ∙ f_тр.2, где

G₃ – вес части комплекса перемещаемой со щитом

G₃ ~ 0,3 ∙ G₁ = 0,3 ∙ 99,92 = 29,98 т

к_м – коэффициент местного сопротивления (2)

R₄ = 2 ∙ 29,98 ∙ 0,5 = 29,98 т.

Общая сила предельного сопротивления:

R = R₁ + R₂ + R₃ + R₄ = 3368,24 + 0 + 8,79 + 29,98 = 3407,01 т

Расчётное усилие передвижки щита:

F = γ_с ∙ R / γ_п =1,15 ∙ 3407,01 / 0,9 = 4353,41 т

F_щ = К_щ ∙ F = 1,3 ∙ 4353,41 = 5659,43 т

Определение количества щитовых домкратов:

n_щ.д. = F_щ / F_щ.д. = 5659,43 / 250 = 22,64 шт.

Принимаем количество щитовых домкратов равным 24 шт. Усилие одного щитового домкрата:

F_щ.д. = 5659,43 / 24 = 235,8 т.

2.3. Организация и комплексная механизация работ по сооружению участка тоннеля

При щитовом способе сооружения тоннелей комплексная механизация работ предусматривает непрерывное и одновременное выполнение механизированным способом всех основных и вспомогательных операций от забоя до участка готового тоннеля. Необходимый для этого комплект оборудования, основа которого составляет проходческий щит, принято называть щитовым механизированным комплексом. Машины и механизмы, расположенные за щитом, состоят из оборудования для возведения обделки, передвижной технологической платформы, транспортного моста для ленточного транспортёра, средств для транспортировки грунта из тоннеля, гидравлического и электрического оборудования. Применение щитовых механизированных комплексов создаёт условия для частичной или полной автоматизации производства, существенно облегчает труд проходчиков и повышает его безопасность, улучшает санитарные условия и ставит на новый уровень общую культуру производства горнопроходческих работ.

2.4 Основные мероприятия по охране труда и технике безопасности

Выполнение работ при сооружении тоннеля следует осуществлять в строгом соответствии с требованиями “Правил безопасности при строительстве метрополитенов и подземных сооружений” ТИМР 1992г. СНиП III-4-80 “Техника безопасности в строительстве”.

1. До начала работ по проходке все представители технического надзора должны быть ознакомлены (под расписку) с геологическими и гидрологическими условиями участка.

2. Запрещается выполнять подземные работы при отсутствии или недостаточном количестве аварийного запаса материалов, инструментов и инвентаря противопожарных и др. средств защиты.

3. Механизмы резания грунта могут включаться только после того, как будет установлено, что в забое отсутствуют люди.

4. Рабочее место машиниста должно быть соединено светозвуковой сигнализацией со всеми механизмами технологического комплекса.

5. Во время работы режущего механизма доступ людей в забой запрещается.

6. В случае остановки щита (на срок более одной смены) обнажённые поверхности забоя должны быть надёжно закреплены.

7. При осмотре забоя и ремонте режущего механизма электропривод его должен быть обесточен, а забой и рабочее место достаточно освещены (не менее 75 люксов)

8. Всё электрооборудование на механизированном щите и технологической платформе должно быть заземлено.

9. Работы, производящиеся на технологических платформах, на время их передвижения должны быть приостановлены.

10. Все проёмы в настиле технологической платформы должны быть оборудованы откидными или выдвижными фартуками.

11. Вагонетка не должна загружаться грунтом до верха (до верха борта не менее 10 см.)

12. При остановке транспортёра его разгрузочная часть должна быть очищена от нависающих кусков грунта.

13. Для установки тюбингов и блоков при сооружении обделки тоннелей нужно применять укладчик специальной конструкции.

14. Рабочие площадки щита укладчика и лестницы должны иметь металлические ограждения (высотой не менее 1м.) и поручни.

15. Монтаж кольца обделки должен производиться с обеих сторон по одному элементу при помощи тюбингоукладчика, а также монтажных инструментов и приспособлений.

16. Находиться в зоне вращения рычага тюбингоукладчика во время его движения запрещается.

17. На выдвижных площадках тюбингоукладчика во избежание падения инструмента, материалов и грунта должны устраиваться борта.

18. Оставлять тюбинг «навесу» после окончания работы на время перерыва запрещается.

19. При осмотре и ремонте тюбингоукладчика должны быть приняты меры, предупреждающие самопроизвольное вращение его деталей.

20. Оставление оправок, пробок, гаек, ключей, болтов и др. предметов на бортах и рёбрах тюбингов обделки, а также на тюбингоукладчике и щите запрещается.

21. Передвижение щита и укладчика должны производиться под руководством сменного технического надзора и в присутствии дежурного слесаря.

22. Перед началом укладки бетонной смеси (монолитно-прессованной обделки) представитель технического надзора обязан проверить надежность крепления опалубки, поддерживающих лесов, рабочих подмостей и настилов.

23. Опалубку можно разбирать только с разрешения начальника смены или участка.

24. При подаче бетонной смеси бетононасосом или пневмоукладчиком необходимо тщательно следить за надежным креплением бетоновода на всём его протяжении и за плотным соединением между собой отдельных его звеньев. Также необходимо обеспечить место ведения работ двусторонней световой и звуковой сигнализацией.

25. У выходного отверстия бетоновода должен быть установлен козырёк- отражатель.

26. При автомобильной откатке кроме основной вентиляции должна быть предусмотрена дополнительная призабойная нагнетательная вентиляция.

27. Для улучшения вентиляции тоннеля на глушителях автосамосвалов должна быть предусмотрена установка газонейтрализаторов.

28. Воздух в подземных выработках должен содержать не менее 20 % кислорода (при этом допускается содержание углекислого газа в воздухе не более 0,5 % по объёму) и иметь температуру не более 25 °.

4.Список использованной литературы.

1. Тоннели и метрополитены: учебник для вузов. В.Г. Храпов,Е.А. Демешко и др. — М.:Транспорт, 1989.

2. Строительство тоннелей и метрополитенов: учебник для техникумов транспортного строительства под ред. Д.М. Голицынского — М.:Транспорт, 1989.

3. Справочник инженера-тоннельщика: под ред. В.Е. Меркина, С.Н. Власова, О. Н. Макарова — М.:Транспорт, 1993.

4. Строительство тоннелей и метрополитенов. Организация, планирование и управление: учебник для вузов. Н.Г. Туренский, А.П. Ледяев — М.:Транспорт, 1992.

5. СНиП 32-04-97. Тоннели железнодорожные и автодорожные.

6. «Метрополитены», Ю.С. Фролов, Д.М. Голицинский, А.П. Ледяев, М., «Желдориздат», 2001 г.

Дата добавления: 2015-09-03