Сооружение тоннельной обделки

Устройство тоннельной обделки при сооружении тоннелей в полускальных, мягких и слабых породах осуществляется по частям в пределах зоны рабочей выработки (способы опорных стен), после раскрытия части профиля (способ защитного свода) или после раскрытия всего профиля как это предусмотрено при сооружении тоннеля способом полностью раскрытого профиля.

Сооружение обделки (рисунок 9.57) осуществляется с устройства рядом с тоннельными фермами металлических или деревянных кружал 2, на которые производят перекрепление прогонов постановкой вместо длинных стоек надкружальных 3 и подкружальных 1 стоек, называемых «мальчиками». В необходимых случаях ставят дополнительные надкружальные стойки для поддержания затяжки.

Бетонирование стен и свода обделки ведется слоями снизу вверх с последовательной установкой досок опалубки и заливкой ее бетоном. Одновременно снимают надкружальные стойки, до которых доходит уложенный бетон. Горное давление передается на схватившийся бетон. Надкружальные стойки снимаются в обязательном порядке. Прогоны разрешается оставлять в бетоне, если они не входят в расчетное сечение обделки. В замке свода бетон за опалубку нагнетается бетононасосами.

1- подкружальные стойки; 2- кружала; 3 – надкружальные стойки; 4 - бетон

Рисунок 9.57 – Бетонирование стен

При установке кружал в замке (рисунок 9.58) необходимо обеспечить запас на осадку, равный 0,5…1 % величины пролета и уменьшаемый до нуля у пят свода. Кружала ставят через 70…100 см. Толщина доски опалубки принимается равной 5…7 см и шириной 15 см. Со стороны бетона доски должны быть остроганы.

По мере бетонирования удаляют коротыши и верхние прогоны 1. Перед снятием прогона середину опирающихся на него марчеван поддерживают поперечиной, подпертой коротышом 2. Прогон вытягивают в соседнее кольцо, и бетонирование продолжают до следующего ряда коротышей.

1 – верхние прогоны; 2 – коротыш; 3 – надкружальные стойки; 4 – пространство, заполняемое бетонной смесью в продольном направлении

Рисунок 9.58 – Бетонирование замка свода

Когда бетонная смесь уложена до первой пары прогонов, поддерживающих верхняк, производят замыкание свода.

Средние части верхняков бетонируемого кольца подхватывают двумя длинными продольными досками, опирающиеся на кружала через коротыши. После снятия одного из прогонов бетонную смесь укладывают до линии коротышей, затем то же самое делают с другой стороны. В последнюю очередь снимают продольные доски и, поддерживающие их, коротыши. В дальнейшем ведут бетонирование в продольном направлении с последовательной установкой досок опалубки между смежными кружалами. Возведение обделки, связанное с удалением временной крепи, выполняют вручную с подачей бетонной смеси в вагонетках, так как для эффективного применения бетоноукладочных машин отсутствует достаточный фронт работ.

После набора бетоном достаточной прочности производят снятие кружал и разработку котлована под обратный свод.

Для примыкания обратного свода в фундаментах стен предусматривают опорные площадки (рисунок 9.59). Бетонирование ведут слоями по 20…30 см с постепенным наращиванием досок опалубки. По окончании бетонирования стен устанавливают кружала свода.

При проходке тоннеля в скальных породах тоннельная обделка сооружается, как правило, после разработки породы по всему профилю выработки.

Наибольшую механизацию работ по бетонированию обделки можно обеспечить при проходке в скальных породах без крепления выработки или только с контурной крепью. При этом укладку и транспортировку бетонной смеси выполняют с применением бетононасосов и бетононагнетателей, а передвижная опалубка обеспечивает достаточный фронт работы.

Механизированные способы укладки бетонной смеси требуют применения инвентарной передвижной опалубки, обеспечивающей необходимый фронт бетонирования, высокое качество и однотипность внутренней поверхности тоннеля, экономию материалов и транспортных средств и значительное ускорение работ.

1 – лекало; 2 – подкос; 3 – откос средней штроссы; 4 – подготовка; 5 – брус

Рисунок 9.59 – Устройство площадки для примыкания обратного свода

Передвижная опалубка, применяемая при бетонировании тоннельных обделок, должна иметь конструкцию, обеспечивающую ее удобное снятие и передвижение вслед за забоем, но не препятствующую перемещению по выработке породы и материалов. Тележка, поддерживающая опалубку, должна передвигаться по путям, охватывающим снаружи откаточные пути выработки, а в конструкцию опалубки должны входить шарнирные и другие устройства, позволяющие легко отделять опалубку от затвердевшего бетона.

Перечисленным требованиям удовлетворяют опалубки двух видов:

1. Опалубка, состоящая из секций (рисунок 9.60), смонтированная каждая на отдельной тележке и имеющих возможность небольших радиальных перемещений, достаточных для отрыва от готовой обделки.

1 - стальной лист по фермам; 2- стяжные устройства; 3- затяжка;

4- устройства для отрыва опалубки; 5- рама самоходной тележки

Рисунок 9.60 – Конструкция секционной опалубки

Секции опалубки последовательно устанавливают и бетонируют, от забоя по направлению к выходу из тоннеля (рисунок 9.61).

Рисунок 9.61 – Схема перестановки секций опалубки

После завершения бетонирования всех секций комплекта кольцо обделки 1, набравшее необходимую прочность, раскружаливают и перемещают в положение 1¹, устанавливают и бетонируют. Затем процесс повторяют с секциями 2, 3 и т.д. Длина и число секций опалубки должны быть согласованы с заданной скоростью бетонирования и требуемого времени выдержки бетона в опалубке.

Такая опалубка может иметь жесткую конструкцию и перемещаться вперед без складирования, но каждая ее секция опирается на отдельную тележку, а ближайшая к забою секция должна иметь два торцевых щита, закрывающих зазор между ней и контуром выработки.

2. Телескопическая опалубка (рисунок 9.62), состоящая из нескольких секций, допускающих значительные смещения входящих в них элементов и имеющих лишь одну тележку для их складирования, перемещения под ранее установленными секциями и установки на новом месте.

1 - винтовая стяжка; 2- плита; 3- винт; 4- лебедка; 5- тележка; 6- домкраты; 7- лебедка; 8- секция; 9- винтовые домкраты; 10- инвентарная форма для бетонирования ниши

Рисунок 9.62 – Конструкция телескопической опалубки

При использовании такой опалубки ее секции, входящие в комплект, устанавливают и бетонируют поочередно в направлении продвижения забоя (рисунок 9.63). После приобретения кольцом обделки 1 необходимой прочности его раскружаливают и секцию опалубки в сложенном состоянии перемещают под секциями, установленными впереди, в новое положение 1¹.

Рисунок 9.63 – Схема перестановки секций телескопической опалубки

Применение телескопической опалубки более удобно, здесь достаточно одной тележки и каждая секция требует установки лишь одного торцевого щита, так как с одной стороны бетонируемой секции всегда имеется уложенный бетон. Подача бетонной смеси в секцию упрощается, так как передний ее конец всегда свободен.

При параллельной организации работ бетонирование в рассмотренных типах опалубки выполняют на таком расстоянии от забоя, которое определяется удобствами размещения комплекта проходческого оборудования и устройств подачи бетонной смеси. Передний участок выработки поддерживается временной контурной крепью, которая не всегда в состоянии предотвратить остаточные деформации кровли. В связи с этим целесообразно по возможности укорачивать этот участок до минимума.

Опалубка сборно-разборного типа (рисунок 9.64) допускает бетонирование на расстоянии 15…20 м от забоя, исключающем возможность повреждения бетона при взрывных работах. Комплект опалубки длиной 40 м состоит из сварных тюбингов с радиальными бортами, соединяемых болтами. Сборку опалубки выполняют в непосредственной близости от забоя укладчиком рычажного типа (эректором), перемещающимся по кронштейнам. Укладчик снабжен выдвижными платформами и может быть использован как буровая рама.

1- сварные тюбинги; 2- укладчик (эректор); 3- кронштейн

Рисунок 9.64 – Конструкция сборно-разборной опалубки

Недостатком такой опалубки является значительный объем работ по монтажу и демонтажу секций, элементы которых соединяются большим количеством болтов. Применение опалубки возможно, если прочность пород в кровле выработки не требует временного закрепления.

Бетонную смесь приготовленную, как правило, на поверхности доставляют к месту укладки в вагонетках или других транспортных средствах и разгружают в приемные бункеры бетононасосов или бетононагнетателей, которые далее перемещают бетонную смесь по стальным трубам - бетоноводам.

Бетононасосы обеспечивают подачу до 10 м³ бетонной смеси в час на расстояние до 200 м по горизонтали или до 35 м по вертикали. Они надежны в работе, их производительность не зависит от дальности подачи. Но к общим недостаткам относится быстрый износ цилиндра и вращающихся частей из-за абразивного воздействия бетонной смеси и необходимость очистки бетоновода при перерывах в работе.

В бетононагнетателях подача бетонной смеси осуществляется давлением сжатого воздуха. При тех же расстояниях доставки бетонной смеси они имеют производительность до 15 м³ в час. Бетононагнетатели более просты и дешевы, меньше подвергаются износу, обеспечивают очистку бетоновода от бетонной смеси после каждого цикла. Однако их производительность не является постоянной и уменьшается с увеличением дальности подачи.

При использовании бетононасосов уплотнение бетонной смеси достигается заглублением в нее конца бетоновода, обеспечивающим давление на опалубку 0,1…0,2 МПа (1…2 кгс/см²). В случае применения бетононагнетателей предельное давление на опалубку доходит до 0,7 МПа (7 кгс/см²). В процессе укладки дополнительное уплотнение бетонной смеси обеспечивается глубинными вибраторами с гибким валом, которые вводят через люки в опалубке, закрываемыми заслонками.

Бетононасосы или бетононагнетатели монтируют на самоходной бетоноукладочной установке, имеющей кран-балку, служащую для подъема транспортных средств доставки бетонной смеси и их выгрузки в приемные бункеры.

При бетонировании стен обделки на высоту до 5,5 м смесь подается за опалубку по двум бетоноводам, расположенным на высоте не более 2 м от низа выработки или поверхности ранее уложенного бетона.

Свод и верхние части стен бетонируют с помощью одного бетоновода расположенного в верхней части свода, с перемещением бетоноукладочной установки вперед на 1 м по достижении предельного давления бетонной смеси.

Бетонирование прекращается при появлении бетонной смеси на расстоянии 0,5 м от торцевого щита опалубки. Остающееся пространство заполняют смесью во время бетонирования замковой части следующей секции опалубки, обеспечивая, таким образом, связь между кольцами обделки.

Применяемая для укладки бетонная смесь должна обладать повышенной пластичностью (с осадкой конуса 7…9 см). Для получения такой смеси требуется расход цемента 280…330 кг/м³, с содержанием по массе цемента и песка не менее 42 %, применение гравия вместо щебня и оптимальное водоцементное отношение 0,5…0,6. Максимальная крупность зерен заполнителя составляет примерно 0,3…0,4 диаметра бетоновода.

Дата добавления: 2014-12-29