|
Проходческим щитом называется
передвижная металлическая оболочка, под защитой которой осуществляется выемка
и погрузка породы в забое и возведение постоянной крепи (обделки) при
проведении тоннелей и других горных выработок в слабых грунтах и в породах,
требующих сплошного крепления.
Щитовой способ проходки подземных выработок впервые
был применен при сооружении тоннеля под рекой Темзой (Англия) в 1825—1843 гг.
В СССР щитовой способ впервые был применен в 1934 г. при сооружении Московского метрополитена. В настоящее время этот способ, являясь наиболее
эффективным и индустриальным, широко применяется при строительстве тоннелей
различного назначения и подземных камер.
Щитовая проходка может применяться в любых геологических и
гидрогеологических условиях и грунтах, начиная от насыщенных водой
неустойчивых грунтов и кончая скальными породами.
Проходческие щиты комплексно механизируют все основные
операции технологического процесса сооружения тоннеля: разрушение породы в
забое, погрузку породы, призабойный транспорт, крепление призабойного
пространства и возведение постоянной крепи (обделки). Разрушение породы в
забое может производиться отбойными молотками, буровзрывным способом и
исполнительными органами щита, оснащенными резцами, дисками или другим
инструментом.
Передвижка щитов в забое осуществляется при помощи
гидравлических домкратов, цилиндры которых укреплены на оболочке щита, а
плунжеры упираются в возведенную постоянную крепь (в кольца обделки).
Возведение постоянной крепи (обделки) производится блокоукладчиками,
смонтированными в щите или на связанной с ним специальной тележке. Передвижка
щита производится после разработки породы впереди щита на ширину одного-двух
колец обделки. Щит передвигается в выработанное пространство и только в
слабых сыпучих и пластичных грунтах можно производить вдавливание щита в
грунт без предварительной его разработки перед щитом.
При щитовом способе проходки туннелей коренным образом
меняется технология проходческих процессов — устраняется ручной труд
проходчиков, проведение выработок ускоряется в.З—4 раза по сравнению с
другими способами, обеспечивается безопасность работ.
Проходческие щиты в основном классифицируют: а) по
оснащению забойными механизмами — механизированные и частично
механизированные; б) по применению — для проведения выработок в неустойчивых
грунтах (плывунах) с гидростатическим давлением и в устойчивых породах с
коэффициентом крепости от 0,5 до 3 и более; в) по наружному диаметру — малого
диаметра (до 3,2 м), среднего (от 4 до 5 м) и большого (свыше 5 м); г) по способу разрушения забоя — резанием, скалыванием и вдавливанием; д) по оснащению
механизмами для возведения постоянной крепи (обделки) — с блокоуклад- чиками,
смонтированными в щите, с блокоукладчнками на тележке и с механизмами для
возведения крепи из монолитного бетона.
Одним из основных признаков для классификации проходческих
щитов является наличие или отсутствие системы механизированных устройств для
выполнения всех основных работ. При использовании частично механизированного
щита разрушение породы производится отбойными молотками или буровзрывным
способом, погрузка породы в забое — вручную или погрузочными машинами,
возведение крепи (обделки) — вручную или механизированным способом.
При проходке механизированным щитом порода разрушается
исполнительным органом щита ( 196). Погрузка породы в забое и возведение
крепи механизированы. В остальном конструкции основных узлов
механизированного и частично механизированного щитов обычно одинаковы.
Форма поперечного сечения туннельного щита обычно —
кругового очертания, реже — эллиптическая, подковообразная и прямоугольная;
она зависит от формы сечения туннельной отделки. Щиты кругового очертания
легче управляются при движении (особенно на кривых участках), лучше
выдерживают внешние нагрузки при равной с другими щитами площади сечения,
испытывают меньшее сопротивление продвижению благодаря минимальному
периметру.
Для проходки туннелей в смешанных породах — крепких внизу
и мягких или неустойчивых наверху разрабатываемого сечения туннеля —
применяют щиты незамкнутого профиля, так называемые полущиты, имеющие форму
верхней части поперечного сечения туннеля. При этом проходческие работы в
верхней части туннеля ведутся под защитой металлической конструкции полущита,
а нижняя часть туннеля разрабатывается обычным открытым способом с
применением средств крупной механизации. Полущиты находят применение при
сооружении туннелей большого поперечного сечения.
|