Методика продавливания пешеходных тоннелей и коммуникационных коллекторов среднего диаметра
Тоннельные переходы и пешеходные подземные системы возможно закладывать при использовании метода продавливания. Эта методика является эффективной и требует малых затрат. Это касается и материальных расходов, и технологических. Возводить тоннельные переходы продавливанием возможно под дорогами, другими коммуникациями, зданиями.
Применяют способ продавливания по грунтам, которые легко поддаются разработке. Выделяют возможность проходить насыпи, грунты осушенные, дисперсные, средней плотности. По грунтам слабым, где в близком заложении присуствуют грунтовые воды производят предварительные работы по осушению, либо водопонижению и далее задействуют продавливание.
Техника продавливания отличается универсальностью. Возможно устраивать таким образом переходы не только круглые, но и профильного типа. Распространены варианты заложения трапецеидальных конструкций, прямоугольных. Параметры труб для заложения определяются индивидуально. К материалу труб методика нетребовательна. Допускается работать с изделиями металлосплавов, ЖБИ, из полимерных материалов. Закладку труб ведут домкратными установками секционно. Стывание секций осуществляется при помощи сварного, либо разъемного стыка. Между швами устраивают уплотнения, формируют гидроизоляцию.
Тоннели пешеходных зон, коллекторы, коммуникационные системы принято сооружать с обделкой из цельных секций. Выполняются они из ЖБИ. Притом допускается использовать 2 вида бетона – стандартный, либо предварительно напряженный. Сечение также можно выполнять разное – сводчатое, круглое ,прямоугольное. Для обделки цельно натянутого типа применяют заводские методы гидроизоляции. В процессе СМР на местности лишь проводятся работы по герметизации и изоляции стыков.
Продавливать трубопроводы большого калибра допускается с использованием грунтовых разрабатывающих агрегатов. Они способны выполнять пилотную проходку, что в дальнейшем облегчает основную процедуру закладывания. При использовании таких агрегатов использованный керн из забоя поступает в трубопровод, а далее системой автоматической выемки выводится на поверхность. Выработку ведут постепенно и закладывают друг за другом трубные секции. Стыкование осуществляют по проекту в зависимости от типа труб. Для укладки пользуются гидравлическими домкратами на маслостанции. В зависимости от сложности локального грунтового массива назначают компоновку домкратов с разной мощностью. Это дает возможность получить большую эффективность СМР на выходе.
На данном этапе для продавливания целесообразнее применять установки автоматизированног плана. Они существенно сокращают затраты и усилия, способствуют укорочению сроков ведения СМР. Модернизированные типы установок для продавливания возможно подразделять на 2 типа:
— аппараты, которые позволяют полностью разрушать образующийся в ходе продавливания керн;
— аппараты, которые требуют транспортирования неразрушенного керна из забоя.
Способом продавливания возможно прокладывать трубопроводы и тоннельные системы крупногабаритного свойства. В этом данная методика универсальна. Притом возможно реализовывать методику с предварительным устройством в основании ЖБИ плит. Грунт притом укрепляется за счет трамбовки. При продавливании секций крупного калибра возможно реализовывать конструкции с качеством заложения при минимальном числе швов.
Продавливание имеет ограничения по длине устраиваемых конструкций. Чаще всего максимум длины составляет 100 м. для легкоразрабатываемых грунтов и 80 м. для сложных. Однако возможно увеличивать длины проходки за счет устройства промежуточных приямков или заложения промежуточных домкратных установок. Возможен вариант прокладки секций меньшего калибра через секции большего калибра. Методика имеет положительную практику применения.
Выработан также метод протаскивания единичных секций, когда передача усилий домкратов ведется непосредственно на обделку. Для этого применяются стальные тросы тягового назначения. Их пропускают через массив грунта и продольные каналы, которые размещаются в обделке.
Выделяют 2 варианта реализации способа:
— в первом случае за создание усилия отвечают тяговые тросы на домкратной установке. Последняя монтируется в приемном приямке. Притом стартовый приямок оставляется свободным и там возможно проведение мероприятий по транспортированию грунта и монтированию секций.
— во втором случае применяют натяжение тросов, которое и предполагает протаскивание. За создание усилия отвечают домкратные установки. Их инсталлируют по торцам продавливаемых секций, которые размещаются по обеим сторонам тоннеля.
Выполнение СМР щитовым способом
В процессе обустройства сооружений подземного плана по сложным грунтовым массивам, относящимся к грунтам, склонным к образованию трещин, изломов, а также грунтам, которые плохо выдерживают давление горного массива, рекомендовано задействовать методики щитовой проходки. Этот вариант хорошо зарекомендовал себя на практике. Возможен вариант щитовой проходки с возведением временных укреплений и без таковых. Решение принимается на основе анализа проекта.
Ведущим звеном в тактике щитовой проходки считается проходческий щит. Это устройство способно осуществлять разработку грунта по режущему типу. Щит является подвижным, он проходит в толще грунта. Под прикрытием защитного укрепления щита возводится постоянная обделка.
Тактика щитовой проходки предполагает участие щитов различных параметров. Они могут отличаться по форме, профилю сечения, калибру. Также учитывают способ разработки грунтовой толщи щитом и способ фиксации забойного лба. В зависимости от формы сечения различают щиты: сводчатого типа, круговые, прямоугольные, с трапецеидальным сечением и др.
Возможно классифицировать щиты по методу разрабатывания грунтового массива. Здесь применимы щиты механизированного типа, а также не механизированные. Последние предполагает ручную выработку и выемку грунта. Они применяются все реже, поскольку предполагают реализацию работ с большой трудоемкостью. Щиты механизированного плана более удобны. Все операции с их использованием полностью автоматические. За разработку грунта и выемку его на поверхность отвечают специальные рабочие органы. Этот вариант менее трудоемкий и отличается большей производительностью.
Задействовать щитовую проходку возможно в условиях, которые ей благоприятствуют. Выбор делается на основании проекта с учетом массы требований, куда входят локальные условия грунта на местности, глубина заложения подземного объекта, особенности реологии грунта, инженерные условия, тип задействуемого щита, а также вариант и материал возводимой отделки.
Реализация закладки объекта при помощи щитовой проходки проводится поэтапно. Алгоритм возможно описать так:
— в разграниченной зоне СМР производится заготовка котлованов, либо шахт по заданным параметрам;
— осуществляется подготовительный этап, который предполагает отвод подземных вод из толщи грунта, выполнение дренажных конструкций, осуществление процедур закрепления грунта химическими, либо физическими методами и пр.;
— процедура погружения щитового комплекса в приямок и выставление его по заданным отметкам будущей выработки;
— проведение инсталляции щита с его закреплением и дополнением необходимыми для работы механизмами;
— осуществление основной проходки тоннельного перехода с монтированием постоянной отделки, процедура гидроизолирующей и герметизирующей обработки, а также осуществление прочих вспомогательных и завершающих работ.
При закладке коммуникаций и тоннельных переходов любым из описываемых методов рекомендовано проводить все СМР комплексно. притом соблюдают сроки и стараются, чтобы операции по проходке горных пород были взаимосвязаны, выполнялись постепенно, соответственно выделенному времени. В противном случае на грунтах склонных к осыпанию могут происходить обвалы пройденных шахт. Это приведет к ухудшению качества работ, затягиванию их сроков. Также подобный фактор может быть небезопасен. Все операции по горной проходке ручным, либо механизированным способом реализуются в присутствие ответственных лиц и только после их команды. Каждый этап проходки должен фиксироваться в журнале объекта и прочих элементах сопроводительной документации, предусмотренных по стандарту.
Для городских тоннельных систем и переходов, которые предполагается устраивать при задействии тактики щитовой проходки справедливо правило, что ведущие несущие конструкции выполняются в виде обделки с круглым профилем. Материалом для обделки служат элементы из металлосплава, либо ЖБИ. Стыковка элементов может проводиться в пределах поперечного сечения, либо продольного. Использование сборных типов обделки является прогрессивным и современным методом реализации работ.
Варианты обделки круглого профиля могут подразделяться на категории. Это оказывает влияние на конструктивные особенности и характер работы с ними. Выделяют:
— жесткий тип обделки – отличается тем, что имеет связи-растяжения по радиальным стыкам;
— гибкий тип обделки – предполагает отсутствие растяжений на стыках.
1 вариант предназначается для применения по грунтам неустойчивым, склонным к осыпанию и смещению, а также в грунтовых толщах, отличающихся высоким горным и статическим давлением. Проектирование такой обделки осуществляется с сооружением постоянных, либо в варианте временных связей растяжения.
2 вариант используется по грунтовым массивам, которые отличаются устойчивостью и упругостью. В этом случае обделка берет на себя часть прочности окружающего грунта. Подобный вариант укрепления возможно формировать без приложения пред-напряжения и с проведением предварительного обжатия.
На практике все чаще компании переходят к применению ЖБИ обделки. Она позволяет значительно экономить, нежели более расходные варианты из чугуна и стали. ЖБИ сваи отличаются повышенной прочностью и несущей способностью с меньшими показателями затратности. Также ЖБИ укрепления стойки к проникновению влаги, не позволяют инфильтрацию, жесткие. Расход материала возможно значительно снизить.
По грунтам ненасыщенным, которые нестойки и склонны к смещениям, рациональнее применять сваи и обделки из ЖБИ тюбингов, которые имеют временные связи растяжения.
Считается современным и рекомендуется вариант обделки, который реализуется с учетом предварительно возведенной напряженной конструкции. В ходе предварительного напряжения реализуется наиболее быстрый вариант обделки вместе с грунтом. Также реализуется тщательное обжатие и уплотнение грунтового массива. Этот этап способствует улучшению трещиностойких свойств заделки, а также экономично сказывается на экономии материала в целом.
Процедура обжатия проводится при участии домкратов винтового типа, либо гидравлического. Также возможно применять клиновые блоки, либо специализированные приспособления. При использовании обжатых обделок возможно работать с вовлечением соседнего объема грунта. Притом части нагрузки переходит на массив грунта.
Для ЖБИ обделки рекомендовано использование бетона с повышенной влагонепроницаемости. Притом применяют бетон высокого класса прочности и гидрофобности.
На практике при устройстве укреплений возможно задействовать конструкции сборного плана. Они изготовляются из ЖБИ, притом на стыках укладываются уплотнители из неопрена. Данные варианты рекомендованы для использования по тоннелям, которые реализуются в грунтах слабого профиля, либо мягких. Такой вариант обделки реализует повышенную прочность, отличается жесткостью и гидрофобностью. Притом за счет прочностных свойств возможно приблизить данный вариант заделки к свойствам обделки из чугунного тюбинга.
При учете крепости грунта и степени его устойчивости применяют разные схемы заделки тоннельных переходов при использовании монолитных конструкций. Этот вариант рекомендован как наиболее рациональный. Притом задействуются щитовые комплексы особой конструкции, которые сопровождаются разными вариантами прессовки бетонного раствора.
Рекомендованы к применению для различных вариантов заделки механизированные и автоматические варианты щитового оборудования. Их возможно применять:
— по грунтам плотным и сухим – здесь задействуются органы рабочего состояния роторного типа или фрезерующие;
— по грунтам склонным к несвязности – если наблюдается естественный показатель влажности, то применяют полки рассекающего типа или погрузчики;
— по грунтам слабым – возможно применять пригрузочные камеры, которые заполняются сжатым воздухом от компрессора. Дополнительно задействуются стабилизирующие составы.
Возможно для устройства тоннельных переходов устраивать щитовую проходку с активным типом пригруза. Этот вариант позволяет сохранить устойчивость скважины выработки, а также сберечь состояние окружающей грунтовой толщи.
Выделяют варианты реализации пригруза:
— гидравлический тип;
— грунтовой тип.
Подбор осуществляют с учетом локальных условий на местности СМР.
Проходку тоннельных переходов непротяженного типа рекомендовано делать щитами с прямоугольным сечением. Этот вариант более удобен и выгоден, нежели проходка щитами с круговым сечением.
Возможно выделить следующие плюсы применения на практике щитов с прямоугольным сечением:
— разрабатываемое пространство возможно использовать со всей рациональностью;
— сокращаются объемы выработки и складируемого грунта;
— возможно вести прокладку вне зависимости от местонахождения объекта относительно других коммуникаций;
— снижается вероятность просадки грунта на местности, как в ходе проведения СМР, так и при последующей эксплуатации существующего сооружения;
— получается повысить устойчивость грунта и тоннельной обделки.
Применяются щиты прямоугольного сечения преимущественно по грунтам слабым, мягкого состава и легким на разработку.