Передвижные крепи

При применении передвижной крепи подземные сооружения вводят с помощью специальных щитов незамкнутого профиля, передвигающихся за счет отталкивания от собранной обделки (такие щиты иногда называют полущитами). Они выполняют роль временной передвижной крепи, предотвращающей обрушение породы при ее разработке. Под защитой щита возводят обделку тоннелей. По мере его продвижения и возведения обделки оставшееся пространство между возведенной обделкой и поверхностью земли засыпают грунтом.

В отличие от котлованного способа, при котором стены выработки по всей длине закрепляют временной крепью, применение передвижной крепи исключает стационарное ограждение от котлована. При этом значительно сближаются операции по разработке и погрузке грунта и возведению постоянной крепи.

Передвижную крепь применяют при строительстве различных тоннелей неглубокого заложения (до 12 м) с цельносекционной обделкой вблизи зданий и сооружений, а также различного рода подземных коммуникаций в любых нескальных необводненных грунтах, за исключением неустойчивых илистых иди плывунных.

Учитывая достоинства и недостатки открытого и щитового способов строительства, на практике осуществляют разработки принципиально новой техники и технологии строительства подземных сооружений на малых глубинах, позволяющих исключать шум и вибрацию, осадку поверхности земли и строить в непосредственной близости от фундаментов зданий, сохранив их целостность, что в конечном итоге должно привести к значительному сокращению стоимости и сроков работ. Так, в 1961 г. была создана и испытана модель передвижной механизированной крепи, предложенная инженером B.C. Пикулем, затем при строительстве перегонных тоннелей Московского метрополитена были опробованы проходческие щиты для открытого способа работ конструкции Метрогипротранса и ЦНИИСа. При испытании указанных выше щитов максимальная скорость проходки тоннеля составила 6 м/сут при затратах труда 35 чел*ч на 1 м тоннеля, что в 2-2,5 раза меньше по сравнению с обычной технологией возведения тоннеля открытым способом со свайным ограждением.

Однако, несмотря на ряд значительных преимуществ по сравнению с обычной технологией, эти конструкции не получили широкого применения на практике из-за сложного управления в процессе перемещения.

Для возведения коллекторных тоннелей открытым способом в условиях плотной городской застройки специалистами Главмосинжстроя разработана передвижная механизированная крепь ПMK (рис. 9), которая представляет собой пространственную распорную передвижную металлическую крепь Н-образной формы в плане, состоящую из двух частей, разделенных между собой домкратной секцией 3. Передняя ножевая часть 5 предназначена для разработки забоя, хвостовая 2 – для монтажа секции обделки. Угол наклона боковых стен в ножевой части равен 50°. Для уменьшения выталкивающего усилия, возникающего на наклонной части, ножевая секция имеет вертикальную часть, составляющую 1/3 от общей высоты конструкции. На конце боковых стен предусмотрены фартуки 1 длиной 1,5 м, предназначенные для предотвращения обрушения бортов траншеи в пространство строительного зазора. Последний величиной 250 мм образуется при перемещении ПМК за счет толщины ее боковых стен и монтажного зазора между конструкцией обделки и стенками ПМК.

Домкратная секция служит для обеспечения перемещения ПМК. В ней смонтированы гидродомкрат перемещения 4, гидропривод, пульт управления. Кроме того, она играет роль жесткой связи между боковыми стенами, воспринимающей нагрузки, как от грунтового массива, так и от перемещения.

Рис. 9. Принципиальная конструкция ПМК для строительства тоннелей

Нижняя часть домкратной секции для профилировки почвы выработки, оборудованная подрезным ножом 7, опираясь на дно траншеи, является днищем ПМК. В донной части домкратной секции установлены гидродомкраты – два подрезного ножа и два нижнего маневра 8. Последние предназначены для плавного изменения направления ПМК в профиле и совместно с верхними домкратами перемещения позволяют обеспечивать устойчивое поведение ПМК при ее перемещении в грунтовом массиве. Для увеличения маневренных свойств конструкции в ножевой части установлены два гидродомкрата управления 6, которые закреплены на боковых стенах.

Цикл работ при строительстве тоннелей с применением ПМК состоит из следующих основных операций: разработки грунта экскаватором с погрузкой его в автосамосвалы, перемещение ПМК и экскаватора с засыпкой образовавшегося строительного зазора специальным заполнителем, устройства дренажного слоя основания и монолитного железобетонного днища коллектора, монтажа сборной железобетонной обделки тоннеля, устройства гидроизоляции конструкции тоннельной обделки и обратной засыпки заизолированного участка тоннеля.

Разработку грунта осуществляют в пределах ножевой части экскаваторами, оборудованными обратной лопатой, на длину, равную длине секции тоннельной обделки. Ширина котлована должна быть на 0,6-0,8 м меньше ширины ПМК. Оставшийся у боковых стен грунт подрезается боковыми стенами ПМК. Одновременно с выемкой грунта с помощью гидродомкратов перемещается и ПМК, постоянно врезаясь ножевой частью в разработанный экскаватором забой.

Образовавшийся строительный зазор ликвидируют заполнением последнего материалом с большой текучестью. В качестве такого заполнителя рекомендуют применять прокаленный до температуры 200°С песок, который в таком состоянии имеет нулевое сцепление.

Обделку тоннеля монтируют под защитой хвостовой части при помощи самоходных кранов на пневмоколесном ходу (например, К-161). Кран устанавливают и перемещают непосредственно на перекрытии уже смонтированной части тоннеля строго по его оси. Монтаж ведут после перемещения ПМКт параллельно с разработкой грунта. Гидроизоляцию осуществляют вслед за проходкой тоннеля с незначительным отставанием. Затем проводят обратную послойную засыпку конструкций с поливкой и уплотнением.

С помощью ПМК в г. Москве был построен коллектор р. Неглинной, два коллектора для прокладки инженерных коммуникаций, один для пешеходного перехода. Общая протяженность тоннелей, возведенных с применением ПМК, составляет более 1100 м. При этом средняя скорость проведения составила 5 м/смену, а максимально достигнутая – 8 м/смену, фактическая трудоемкость на 1 м коллекторного тоннеля составила 105 чел.*ч, что в 1,7 раза ниже, чем при традиционном способе строительства тоннелей с устройством свайной распорной крепи.

Таким образом, опыт применения ПМК показал, что она позволяет эффективно и качественно в практически любых грунтовых условиях, за исключением скальных, строить различные инженерные тоннели в крайне стесненных городских условиях и непосредственной близости к зданиям и сооружениям на глубине до 10 м. Строительство осуществляют сравнительно бесшумно, без просадки поверхности земли и, что самое главное, без устройства дефицитной, дорогостоящей и трудоемкой временной металлической распорной крепи стен тоннеля.

Дата добавления: 2014-01-06