§ 86. ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЩИТОВ (ч. 1)
Щитовые гидравлические домкраты. Эти домкраты (рис. 297) служат для периодического перемещения щита по мере возведения колец тоннельной обделки. Домкраты расположены в опорном кольце равномерно, что обеспечивает правильное ведение щита по заданной трассе. Как исключение, при проходке в неустойчивых породах допускается размещать большее число домкратов в нижней части щита.
Щитовой гидравлический домкрат (рис. 297, а) состоит из стального цилиндра 2 с фланцем 3, при помощи которого осуществляется его крепление к стенке опорного кольца. Расположение оси домкрата должно быть строго параллельно оси щита, что обеспечивается введением цилиндрической выточки 6 домкрата в отверстие противоположной стенки опорного кольца.
Со стороны рабочей полости домкрата имеется съемное днище 5, позволяющее регулировать уплотнение поршневых колец, не удаляя домкрат из щита, благодаря чему значительно сокращаются сроки ремонтных работ.
В состав домкрата входит плунжер 1 с поршнем 4, на который надета система поршневых колец и кожаных манжет, обеспечивающая требуемую степень уплотнения, что предотвращает попадание жидкости при высоком ее давлении из рабочей полости в нерабочую. Кольца вместе с манжетами прижимаются к торцу выточки плунжера при помощи гайки, навинченной на конец плунжера. Плунжер проходит через передний фланец цилиндра, который также имеет уплотнение. В состав такого уплотнения входят: направляющая втулка, сальниковая набивка и прижимная втулка, напрягаемые при помощи фланца на шпильках.
Для подачи к домкрату рабочей жидкости в цилиндре имеются два отверстия — для прямого и обратного ходов. Таким образом, щитовой домкрат относится к гидравлическим машинам двойного действия. В качестве рабочей жидкости применяются вода с антифрикционными добавками, эмульсия и технические масла. Применение последних обеспечивает более продолжительную работу домкратов.
Гидравлические домкраты располагаются в щите таким образом, что их цилиндры при подаче жидкости двигаются вперед и тем самым перемещают весь щит. Опорой для плунжеров, находящихся в неподвижном положении, служит торцовая плоскость кольца тоннельной обделки. Для правильной передачи давления на обделку необходимо опорной части плунжера придавать форму, обеспечивающую равномерное обжатие кольцевых стыков обделки. Так, при обделке из блоков сплошного сечения передача усилия происходит приблизительно по оси домкрата, поэтому опорной части придают симметричную форму.
В случае применения обделки несплошного (ребристого) сечения опорной части плунжера необходимо придавать эксцентрическую форму, чтобы давление передавалось по возможности ближе к оболочке обделки во избежание излома ее ребер. Так как в этом случае сам плунжер подвергается изгибу под влиянием изгибающего момента, то необходимо учитывать это обстоятельство при назначении длины направляющей втулки и диаметра плунжера.
Для обеспечения правильного опирания домкрата на торцовую плоскость обделки любого типа в случае некоторых перекосов щита целесообразно применять шарнирное соединение опорной подушки с концом плунжера.
Обычно к опорной части плунжера прикрепляются стальные полосы для удержания раствора, нагнетаемого на обделку. При выдвижении всех домкратов эти полосы образуют полное кольцо, закрывающее строительный зазор между обделкой и щитом.
Забойные и платформенные домкраты. Эти домкраты (рис. 297, б) представляют собой гидравлические машины двойного действия. Конструктивно домкраты выполняются так, что при передвижке щита они находятся под гидравлическим давлением, но превосходящая сила щитовых домкратов принудительно перемещает плунжеры забойных домкратов в их цилиндры, вытесняя жидкость. Благодаря этому обеспечивается постоянное и равномерное давление на забой. В каждой рабочей ячейке щита обычно размещают четное число домкратов, что обеспечивает удобное и надежное крепление забоя. Как исключение, в угловых ячейках, где недостаточно места, можно применять нечетное число домкратов. Это, однако, затрудняет ведение работ по перекреплению забоя. При проходке в породах, не требующих крепления забоя, забойные домкраты вообще не ставят.
Назначение платформенных домкратов — перемещать выдвижные платформы. По конструкции забойные и платформенные домкраты аналогичны щитовым домкратам, но по характеру работы и распределению жидкости они существенно отличаются. Так, в щитовом домкрате (см. рис. 297, а) при прямом ходе жидкость подается только в рабочую полость. При этом развивается давление Рп, равное произведению напряжения жидкости q на площадь поперечного сечения F, т.е. Рп = qF.
Вытесняемая из нерабочей полости жидкость не оказывает существенного сопротивления.
При обратном ходе соответствующее давление Fоб на кольцевую площадь поршня f в нерабочей плоскости определяется из выражения Роб = qf. Обычно по конструктивным соображениям принимают f = 0,25F.
Для забойного домкрата должно быть соблюдено основное условие — возможность принудительного осаживания плунжера домкрата при перемещении щита. Это обстоятельство предопределяет непрерывную гидравлическую связь между рабочей и нерабочей полостями домкрата. Ввиду этого при прямом ходе домкрата жидкость одновременно имеет доступ к обеим полостям и оказывает двустороннее давление на поршень, имеющий неравные площадки поперечного сечения F3 и f3. В результате движущая сила домкрата может быть определена как разность давлений, т. е.
(246)