§ 57. СООРУЖЕНИЕ ТОННЕЛЕЙ В СКАЛЬНЫХ ПОРОДАХ (ч. 1)
Контурная крепь. Временную крепь, применяемую при проходке в скальных породах, устанавливают по контуру выработки, оставляя свободным ее внутреннее пространство. Контурная крепь создает благоприятные условия для комплексной механизации всех основных работ по сооружению тоннеля и способствует значительному увеличению темпов работ, а также уменьшению сроков и стоимости строительства. К наиболее распространенным системам контурной крепи относятся стальная арочная и анкерная крепи.
Стальная арочная крепь. Применяемые в качестве временной крепи стальные арки из прокатных (обычно двутавровых) профилей в случае необходимости могут быть включены в состав бетонной обделки как жесткая арматура. При этом достигается максимальное приближение контура выработки к проектному очертанию обделки, сокращающее до минимума объем выработки и бетона и уменьшающее возможное горное давление.
Установка стальной крепи производится быстрее, чем деревянной, даже при отсутствии опытных крепильщиков. Это обстоятельство наряду с сокращением объемов работ по бурению и уборке породы позволяет существенно сократить время цикла и ускорить сооружение тоннеля.
Особенно эффективно применение стальной крепи в безлесных районах, где доставка большого количества крепежного леса сопряжена с крупными транспортными расходами.
Применение стальной крепи позволяет вести сквозную проходку выработки без одновременного возведения тоннельной обделки, которое часто создает помехи при развертывании проходческих работ. Примеры сквозной проходки выработок с последующим возведением обделки имеются в практике США.
Однако такое решение вызывает большой расход металла и может быть рекомендовано лишь для тоннелей малой длины.
В зависимости от способа производства работ и устойчивости стен выработки применяют стальную арочную крепь нескольких типов. При раскрытии выработки за один прием применяют крепь типов I и II. Крепь типа I состоит из двух элементов, опирающихся на подошву выработки (рис. 177, а). В больших выработках каждый элемент крепи типа I может быть разбит на две часта для удобства перевозки (см. рис. 177, а справа). Крепь II состоит из двух элементов, опирающихся за уступы породы за проектным контуром (рис. 177, б). Крепь типа III используют при раскрытии выработки в два приема, т.е. при проходке с опережающей калоттой, применяемой в менее прочных породах. Крепь типа III состоит из четырех элементов (рис. 177, в). В этом случае, применяемом при недостаточно устойчивых стенах выработки, арки калотты устанавливают на продольные рандбалки из положенных на бок двутавров, наличие которых связано с необходимостью подводки стоек под верхнюю крепь после взрыва штроссы.
Стыки между элементами крепи устраивают при помощи стальных пластин 3 приваренных к торцам арок (рис. 178) и соединяемых болтами 2.
Для обеспечения совместной работы крепи и окружающей породы производят расклинивание зазора между арками и контуром выработки через 100—150 см с обязательной постановкой клиньев 1 по обе стороны от замкового стыка. Благодаря этому закрывается предусмотренный при установке арок зазор 3—5 мм между торцовыми пластинами и обеспечивается напряженное состояние всей конструкции.
Ребра арочной крепи подвергаются изгибу, поэтому чем чаще произведено расклинивание, тем меньше напряжение в ребрах.
Расстояние между ребрами крепи принимают в пределах от 100 до 150 см, кратным глубине заходки. При этом рекомендуется сохранять шаг ребер стандартным по всей длине выработки, применяя ребра двух-трех типов.
Продольная связь между ребрами обеспечивается распорками квадратного сечения с размером сторон 10—15 см и стальными стяжками диаметром 16—20 мм, расположенными через 120—150 см.
С целью предупреждения выпадания из кровли кусков породы по ребрам укладывают доски с промежутками не менее 10 см, чтобы при их оставлении за обделкой было обеспечено примыкание бетона к породе. При бетонировании целесообразно снимать все доски, не напряженные горным давлением. Чтобы предупредить соскальзывание досок по ребрам крепи, доски прикрепляют к полкам ребер стальными зажимами.