Проходческие щиты для сооружения тоннелей в песчаных грунтах естественной влажности

При проходке тоннелей в песчаных грунтах естественной влажности основной проблемой является крепление лба забоя с целью недопущения неконтролируемого поступления грунта в щит, что может привести к обрушению забоя и осадкам земной поверхности над тоннелем.

Успешное решение этой задачи было реализовано при помощи проходческих щитов с рассекающими горизонтальными площадками (рис.10.1.).

 

Рис. 10.1. Щит с горизонтальными рассекающими площадками:

1- горизонтальные площадки; 2-козырёк; 3-ножевое кольцо; 4-опорное кольцо;

5-щитовой домкрат; 6-хвостовая оболочка; 7-горизонтальная перегородка;

8-вертикальная перегородка; 9-домкрат выдвижной платформы

 

Горизонтальные площадки 1 разделяют забой по высоте на несколько ярусов, размеры которых определяются углом естественного откоса разрабатываемого грунта. По мере вдавливания щита в забой, грунт осыпается на горизонтальные площадки и образует на них призмы с углом естественного откоса. Крепление лба забоя происходит за счёт сил трения, возникающих по поверхности горизонтальной площадки, загруженной грунтом. При дальнейшем продвижении щита избыток грунта ссыпается с площадок и породопогрузочной машиной грузится в транспортные средства. Для снижения лобового сопротивления вдавливанию щита на ножевом кольце устанавливается тонкий (25-30 мм) козырёк 2. Щиты такой конструкции принято считать частично механизированными.

При наличии в песчаном грунте глинистых частиц или появлении в забое глинистых прослоек резко возрастает сопротивление вдавливанию щита в забой. Для проходки тоннелей в таких грунтах созданы механизированные щиты с принудительным отбором грунта с горизонтальных площадок. Примером такого щита является механизированный проходческий щит с челюстными механизмами ЩМ-17 (рис. 10.2.).

 

Рис. 10.2. Щит с выдвижными горизонтальными площадками и челюстными механизмами:

1- горизонтальная перегородка; 2-домкрат выдвижения площадки; 3-выдвижная площадка;

4-челюстной механизм; 5-ножеопорное кольцо; 6-домкрат замковых блоков; 7-уплотнительное

кольцо; 8-хвостовая оболочка; 9-блокоукладчик; 10-захват; 11-скребковый транспортёр;

12-опорная горизонтальная перегородка; 13-породопогрузочная машина

 

Ножевая часть щита разделена на ярусы тремя забойными горизонтальными перегородками 1, на которых расположены выдвижные площадки 3 с домкратами выдвижения 2. На каждом ярусе расположены челюстные механизмы 4, с помощью которых происходит отбор грунта с горизонтальных площадок. Сброшенный с площадок грунт при помощи породопогрузочной машины, также челюстного типа 13, подаётся на щитовой скребковый транспортёр 11.

Для проходки тоннелей в водонасыщенных неустойчивых грунтах используются специальные проходческие щиты с активным воздействием на забой. Знакомству с конструкцией таких щитов и тоннелепроходческих механизированных комплексов для проходки тоннелей в сложных условиях будет посвящено самостоятельное учебное пособие.