§ 90. ЩИТЫ ДЛЯ ПРОХОДКИ В НЕУСТОЙЧИВЫХ ПОРОДАХ (ч. 2)

Обеспечение устойчивости забоя при разработке породы может быть выполнено различными техническими средствами. Однако наилучшим из них признан метод гидравлической пригрузки при расположении забоя под углом обрушения.

К наиболее эффективным средствам снижения лобовых сопротивлений относится гидравлический способ разработки и перемещения грунта, что очевидно, нарушает естественное состояние среды. При этом возможны три принципиальные схемы гидравлических устройств, регулирующих давление воды в призабойной зоне: прием пульпы через затворные устройства; прием пульпы в затопленную приемную камеру и отбор пульпы землесосом.

Наиболее рациональной системой герметического щита следует признать ту, которая основана на третьей схеме гидравлических устройств.

Взаимодействие головной части такого щита и водонасыщенных песчаных грунтов основано на общих закономерностях смены фаз деформации и напряженного состояния грунта (фаза уплотнения, начальных сдвигов и выпирания).

Применительно к рассматриваемой системе щита могут быть сделаны общие выводы:

• 1) устойчивость грунтов обеспечивается увеличением давления воды в области размыва призабойной зоны благодаря движению щита;
• 2) нормальное движение щита возможно лишь при предельной нагрузке на грунтовой скелет, когда последний приведен в предельное напряженное состояние;
• 3) для достижения предельного состояния грунта необходимо, чтобы разрушающая нагрузка на грунтовой скелет превосходила предельную;
• 4) режим работы щита может быть принят установившимся и проходящим с некоторой средней скоростью.

Таким образом, гидромеханизированный герметический щит с затопляемой (с целью гидравлической пригрузки) приемной камерой и наклонными диафрагмами отвечает условиям безопасной и эффективной проходки подводных тоннелей без применения сжатого воздуха.

Строительный зазор между оболочкой щита и обделкой может быть уплотнен применением клапанных устройств согласно схеме (рис. 318).

Для герметизированной проходки тоннелей в неустойчивых водонасыщенных грунтовых средах без изменения их естественного состояния может быть применен расчлененный агрегат-щит¹ (рис. 319), имеющий в своем составе: ножевое кольцо 6, опорное кольцо 7, щитовые домкраты 8, оболочку 9, перекрывающую несколько колец обделки 10, цилиндрический выдвижной элемент 11, сплошное лобовое ограждение 5, гидравлический домкрат (по типу забойного) 13, дозирующее устройство 12, вибраторы 2, виброплиты 1, аварийный шлюз 3, отверстия для пропуска вспомогательных труб 4.

Последовательность работ таким щитом включает следующие операции:

• 1. Из исходного положения щита, при котором все лобовые ограждения образуют одну втянутую горловину, начинается поступательное перемещение наружного цилиндрического кольца щита с вибрированием ограждения.
• 2. Одновременно с этим произойдет отжатие отпором грунтовой массы внутреннего цилиндрического элемента с упругим осаживанием удерживающих домкратов.
• 3. Вдавливание внутреннего цилиндра в грунтовую среду с вибрированием лобового ограждения с одновременным пуском дозирующего устройства и отбором грунтовой массы.

По окончании всех операций с выдвижными цилиндрическими элементами лобовое ограждение приводится в исходное положение для очередного перемещения щита. Шлюзовые устройства, помещенные между выдвижными цилиндрическими элементами щита, используются лишь как аварийные для доступа к забою.

При сооружении подводных тоннелей в илистых породах способом вдавливания применяют щиты с диафрагмами, рассчитанными на пассивный отпор породы. При этом форма диафрагмы может быть плоской, вогнутой или выпуклой в сторону забоя в зависимости от способа ведения работы и конструктивных особенностей щита. В случае частичного выпуска ила через щит в тоннель диафрагме придают вогнутую форму для более удобного расположения в ней выпускного отверстия и забирающих породу приспособлений. К числу последних следует отнести гидро- и пневмоэлеваторы, грязевые насосы, шлюзовые устройства и т.п. Иногда в конструкции щита помещают воздухонепроницаемую диафрагму со шлюзовым оборудованием для производства работ под сжатым воздухом только в головной части тоннеля.

К таким щитам относится примененный на строительстве Парижского метрополитена щит Роббинса диаметром 10,2 м (рис. 320), имеющий в своем составе корпус 4 с выдвижными секциями 3, режущий диск 2, вращающийся со скоростью 1,2—4 об/мин, приводные гидравлические двигатели 1, переднюю и заднюю транспортные трубы 7 и 8 с бункером 10, транспортный конвейер 9, два рычажных блокоукладчика 6.

Несущая диафрагма 5 щита имеет коробчатую конструкцию и оснащена спереди ножевым кольцом. В отсеках диафрагмы расположены щитовые домкраты (37 по 140 тс) и гидравлические двигатели (10 по 100 кВт). Передняя и задняя стены диафрагмы снабжены шлюзовыми дверями. К отверстию в центре диафрагмы примыкает передняя транспортная труба (d = 3 м). Сбоку задней транспортной трубы имеется шлюзующий отсек с двумя дверями. Подачу сжатого воздуха в призабойное пространство осуществляют по трубам, а перемещение тюбингов — по монорельсу. Скорость проходки в песчаных породах при гидростатическом давлении до 2,5 кгс/см² составляет 6 пог. м/сутки.