84900

Тоннель, сооружаемый щитовым способом

Курсовая

Архитектура, проектирование и строительство

Инженерно-геологические изыскания осуществляются с полнотой, которая достаточна для оценки условий строительства и разработки прогноза взаимодействия геологической среды и подземного сооружения.

Русский

2015-03-23

379 KB

11 чел.

PAGE  - 8 -

Петербургский Государственный Университет Путей Сообщения

Кафедра «Тоннели и метрополитены»

Пояснительная записка к курсовому проекту

«Тоннель, сооружаемый щитовым способом»

выполнил: студент группы ТМ-303                                                                            Пьянков А.И.

проверил:                                                                                                                       Иванес Т.В.        

                                                                                                                                   

Санкт-Петербург

2007

Содержание:

Задание на курсовой проект

2

1. Состав проекта

3

1.1. Инженерно-геологическое описание продольного разреза по трассе тоннеля

3

1.2. Обоснование продольного профиля тоннеля

3

1.3. Варианты тоннельных обделок

3

1.4. Технико-экономическое сопоставление обделок

6

1.5. Статический расчёт обделки

6

1.5.1. Составление расчётной схемы

6

1.5.2. Определение нагрузки и других параметров системы «обделка – грунт»

7

1.5.3. Расчёт тоннельной обделки на ЭВМ

9

1.6 Проверка прочности сечений

12

1.7 Подбор количества арматуры

13

2. Производство работ по сооружению тоннеля

14

2.1. Описание общей организации работ по сооружению тоннеля

14

2.2. Выбор принципиальной схемы щитового комплекса для сооружения тоннеля

15

2.2.1.Определение основных размеров щита

15

2.2.2. Определение сопротивления, преодолеваемое щитом при передвижке

16

2.3. Организация и комплексная механизация работ по сооружению участка тоннеля

17

2.4 Основные мероприятия по охране труда и технике безопасности

17

Список используемой литературы

19

1. Состав проекта.

1.1. Инженерно-геологическое описание продольного разреза по трассе тоннеля.

               Инженерно-геологические изыскания осуществляются с полнотой, которая достаточна для оценки условий строительства и разработки прогноза взаимодействия геологической среды и подземного сооружения. Эти изыскания выполняются по особой программе, результатом которой является соответствующая документация, описывающая гидрологические условия, геологическое строение массива, в котором ведётся строительство, геологические процессы и явления (сейсмичность), трещиноватость, складчатость и разрывные нарушения, теплофизические и другие характеристики. Проектируется перегонный тоннель метрополитена. План трассы – прямая. Он проходит в слабых и не обводнённых грунтах. Имеются три вида грунтов. Один из них – суглинок тяжёлый с крепостью f=1, другой грунт – песок плотный с крепостью f=0,8, третий грунт – туф с крепостью f=3.

1.2. Обоснование продольного профиля тоннеля.

При проектировании профиля перегонного тоннеля учитываются следующие факторы:

  •  трасса должна располагаться в однородных и, по возможности, в наиболее благоприятных инженерно-геологических условиях; тоннель проходит через суглинок тяжёлый крепостью  f=1, туф с крепостью f=3 и песок плотный крепостью f=0,8;
  •  - уклон тоннеля, для обеспечения водотока, должен быть не менее 3 о/оо и не более                 40 о/оо.

Таким образом, учитывая всё выше сказанное, принимаем следующий профиль трассы: участки длиной 160, 1104 и 160 м с уклоном 3 о/оо и участки длиной 216 и 160 м. с уклоном  30 о/оо.

               Длина трассы составляет 1800 м.

1.3. Варианты тоннельных обделок.

             Обделки выбираются в зависимости от габарита приближения строений, от инженерно-геологических и гидрологических условий, от материала, от производства и технико-экономических факторов. Предпочтительны сборные обделки кругового очертания, их преимущество в следующем:

  •  Возможность лучшего восприятия всестороннего давления;
  •  Данный тип обделок обеспечивает минимальное количество типов размеров;
  •  Данный тип обделок наиболее удобен при конструировании с помощью щитов;
  •  Сборные обделки позволяют применять конструкции индустриального изготовления, которые обладают лучшим качеством;
  •  Способность воспринимать нагрузку сразу после монтажа.

Наряду с преимуществами имеется ряд недостатков:

  •  Многошовность конструкции обделки;
  •  Необходимость гидроизоляции;
  •  Дороговизна.

Сооружение тоннеля щитовым способом накладывает следующие ограничения на обделки:

  •  Обделка должна быть прочной и устойчивой сразу же после монтажа, причем как на восприятие постоянной, так и на восприятие временной нагрузки;
  •  Обделка должна быть долговечной, водонепроницаемой, обеспечивать удобство работ по гидроизоляции;
  •  Из условий изготовления, транспортировки и монтажа следует, что обделка должна иметь минимальное число типов размеров и собираться из одинаковых взаимозаменяемых элементов.

     Процесс конструирования сборной обделки перегонного тоннеля предполагает такую последовательность действий:

  •  Исходя и габарита приближения строений Смк, принимают внутренний диаметр обделки;
  •  Устанавливают материал и в соответствии с его механическими характеристиками определяют форму рабочего сечения и её наружный диаметр (толщина блока или высота кольцевого борта тюбинга);
  •  Назначают ширину кольца по длине тоннеля;
  •  Производят разбивку кольца на составные элементы – тюбинги или блоки;
  •  Определяют способ соединения элементов в кольцо и колец между собой и назначают основные геометрические параметры элементов;
  •  Решают вопрос обеспечения водонепроницаемости обделки.

 

Вариант №1.

Железобетонная обделка с трапецеидальными блоками.

               Данный тип обделки включает нормальное кольцо, состоящее из четырёх блоков типа «К» и четырёх «Н», а также универсальное коническое кольцо – из четырёх блоков  «Ку» и четырёх «Ну». Блоки в кольце имеют плоские стыки, при этом продольные торцы блока симметрично наклонены относительно продольной оси тоннеля так, что каждый блок имеет в плане трапецеидальную форму. На продольных торцах блоков типа «К» устроены центрированные цилиндрические пазы, которым соответствуют цилиндрические гребни на продольных торцах блоков типа «Н». На каждом кольцевом торце блока предусмотрены два пластмассовых патрона, в которые устанавливают пластмассово-металлические дюбели, обеспечивающие связь между кольцами. Коническая форма двухсторонних дюбелей, вдавливаемых гидроцилиндрами щита в пластмассовые патроны блоков двух смежных колец, в сочетании с направляющими элементами шпунтового соединения блоков в кольце обеспечивает высококачественный монтаж обделки. Гидроизоляция стыков обделки достигается установкой неопреновых прокладок, закрепляемых в канавке, устроенной по периметру блока у его внешней поверхности. Со стороны тоннеля стыки при необходимости могут быть расчеканены безусадочными составами.  

Вариант №2.

Обделка из железобетонных тюбингов с болтовыми связями

по поперечным и продольным бортам.

               Как и чугунная, железобетонная тюбинговая обделка состоит из элементов коробчатого сечения, которые соединены в кольцо рабочими болтовыми связями. Благодаря рабочим болтовым связям между тюбингами в кольце и перевязке продольных стыков в смежных кольцах достигаются работа конструкции как упругого кольца в условиях неравномерной нагрузки на обделку, достаточная жёсткость и устойчивость обделки, как в поперечном сечении тоннеля, так и вдоль его оси. Это качество особенно важно для обделок тоннелей, расположенных в грунтах с относительно невысоким коэффициентом упругого отпора. Кроме того, такие обделки удобны в монтаже и обеспечивают близкую к проектной форму обделки как до начала работы с окружающим грунтом, так и под нагрузкой. Однако эта обделка имеет пониженную трещиностойкость и значительный расход металла на закладные части болтовых соединений.

Железобетонный тюбинг с болтовыми связями по поперечным и продольным бортам

1 – отверстие для болтовой связи в продольных стыках железобетонной обделки;

2 – отверстие для нагнетания;

3 – отверстия диаметром 40 мм для болтов диаметром 36 мм.

1.4. Технико-экономическое сопоставление обделок

Наименование

работ

Ед.

изм.

Ст.ед.

изм.

у.е.

Тип I (трапец.)

Тип II (тюбинг.)

Кол-во

Ст-ть

Кол-во

Ст-ть

Разработка

грунта щитом

м3

8

23,75

190

23,75

190

Устройство сб.

ж/б обделки

-блочная

-тюбинговая

м3

220

250

3,33

732,6

3,33

832,5

Первичное нагнетание

раствора за обделку

м2

2

17,27

34,54

                                                                      å = 922,6              å = 1057,04                  

1.5. Статический расчёт обделки.

1.5.1. Составление расчётной схемы.

Основные расчетные положения

           Расчетные модели тоннельных обделок и внутренних подземных конструкций должны

соответствовать условиям работы сооружений, технологии их возведения, учитывать характер

взаимодействия  элементов  конструкций  между  собой  и  окружающим  грунтом,  отвечать

различным расчетным ситуациям, включающим возможные для отдельных элементов или всего

сооружения  в  целом  неблагоприятные  сочетания  нагрузок  и  воздействий,  которые  могут

действовать при строительстве и эксплуатации тоннеля.

          Нормативные  нагрузки  от  горного  давления  следует  назначать  в  зависимости  от размеров выработки, глубины заложения тоннеля, физико-механических свойств и структурно-тектонических характеристик (в первую очередь, трещиноватости) массива, его обводненности,

а  также  способов  производства  работ.  При  этом  следует  учитывать  данные,  полученные  при

строительстве тоннелей в аналогичных инженерно-геологических условиях. Для предварительных  расчетов  обделок  на  заданные  нагрузки  вертикальные  и горизонтальные нагрузки от горного давления в условиях сводообразования следует принимать от  веса  грунта,  заключенного  в  пространстве,  ограниченном  контуром  свода  и  плоскостями обрушения,  а  в данном расчете в  грунтах,  в  которых  сводообразование  невозможно,  –  от  давления  всей  толщи грунтов над тоннельным сооружением.

       Расчётную схему выбирают таким образом, чтобы она с возможно большим приближением отражала действительные условия работы конструкции в зависимости от инженерно-геологических условий, конструктивных особенностей и материала обделки, а также принятых методов производства работ. Одной из особенностей, определяющей выбор той или иной схемы, является взаимодействие конструкции с окружающим грунтом.

      Для расчёта используется метод перемещений. Расчётная схема для этого метода составляется следующим образом:

  •  плавное очертание обделки заменяется вписанным многоугольником;
  •  распределённая внешняя нагрузка заменяется узловой;
  •  сплошная упругая среда заменяется отдельными упругими опорами в узлах многоугольника;
  •  жёсткость каждого стержня принимается постоянной по его длине.

Характеристики грунтов, необходимые для расчета нормативных нагрузок:

  •  суглинок тяжёлый крепостью  f=1, jн = 600, g = 1,8 т/м3, h2 = 13 м, ε = 0,7;
  •  туф с крепостью f=3, jн = 700, g = 2,5 т/м3;
  •  песок плотный крепостью f=0,8, jн = 400, g = 1,6 т/м3, h1 = 25 м, h1w = 7 м, ε = 0,55;

1.5.2. Определение нагрузки и других параметров системы «обделка – грунт».

  Так как тоннель расположен в водонасыщенных грунтах, то следует рассчитывать вертикальную нагрузку с учетом гидростатического давления и веса грунта во взвешенном состоянии:

Вертикальная нормативная нагрузка:

Горизонтальная нормативная нагрузка:

Расчётное вертикальное горное давление:

, где

к1 = 1,1 – коэффициент от веса столба грунта;

к2 = 1,1 – коэффициент гидростатического давления;

Расчётное горизонтальное горное давление:

, где

к2 = 1,2 – коэффициент от веса столба грунта;

Определяем коэффициент упругого отпора грунта

,где

K0 – коэффициент удельного упругого отпора для суглинка тяжёлого,

;

Модуль упругости бетона B40 Ер= Еб ∙ α =36000 МПа=3600000 т/м3;

Определение геометрических характеристик сечения тюбинга:

Площадь сечения:

F = 0,104 м2  

Момент инерции:

I = 0,00034 м4

1.5.3. Расчёт тоннельной обделки на ЭВМ.

               В курсовом проекте производится расчёт обделок с использованием программы РК6. Эта программа позволяет производить расчёт конструкций представленных стержневой моделью в плоской постановке задачи.

РАСЧЕТ КОНСТРУКЦИИ ТИПА

КОНСТРУКЦИЯ СИММЕТРИЧНА 16 узлов, 15 стержней

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

ОПИСАНИЕ УЗЛОВ В ПРЯМОУГОЛЬНЫХ КООРДИНАТАХ  Таблица 1

--------------------------------------------------------------------------

:    :    :  Координаты, м  :   Сосредоточенные нагрузки     :Запр.перем.:

:  N :Расч:--------------------------------------------------------------:

:Узла: N  :    Х   :   У    :  Р верт  : Р гориз  :  Момент  :по-: Х : У :

:    :    :        :        :    т     :    т     :    тм    :вор:   :   :

--------------------------------------------------------------------------

:  1:  1:     .000:    5.365:     .000 :     .000 :     .000 :   :   :   :

:  2:  2:     .558:    5.306:     .000 :     .000 :     .000 :   :   :   :

:  3:  3:    1.091:    5.132:     .000 :     .000 :     .000 :   :   :   :

:  4:  4:    1.577:    4.852:     .000 :     .000 :     .000 :   :   :   :

:  5:  5:    1.993:    4.477:     .000 :     .000 :     .000 :   :   :   :

:  6:  6:    2.323:    4.023:     .000 :     .000 :     .000 :   :   :   :

:  7:  7:    2.551:    3.511:     .000 :     .000 :     .000 :   :   :   :

:  8:  8:    2.668:    2.962:     .000 :     .000 :     .000 :   :   :   :

:  9:  9:    2.668:    2.402:     .000 :     .000 :     .000 :   :   :   :

: 10: 10:    2.551:    1.853:     .000 :     .000 :     .000 :   :   :   :

: 11: 11:    2.323:    1.341:     .000 :     .000 :     .000 :   :   :   :

: 12: 12:    1.993:     .888:     .000 :     .000 :     .000 :   :   :   :

: 13: 13:    1.577:     .512:     .000 :     .000 :     .000 :   :   :   :

: 14: 14:    1.091:     .232:     .000 :     .000 :     .000 :   :   :   :

: 15: 15:     .558:     .059:     .000 :     .000 :     .000 :   :   :   :

: 16: 16:     .000:     .000:     .000 :     .000 :     .000 :   :   :   :

--------------------------------------------------------------------------

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ      

ОПИСАНИЕ СТЕРЖНЕЙ     Таблица 2

---------------------------------------------------------------------------

:Номера :Распределен. нагрузки: Коэффиц.:Шар:Площадь:  Момент  :  Модуль  :

:узлов  :---------------------: упругого:нир:сечения: инерции  :упругости :

:-------:  Q верт  :  Q гориз :  отпора :---:       : сечения  :конструкц.:

:Нач:Кон:   т/м2   :   т/м2   : К ,т/м3 :Н:К: F ,м2 :  J ,м4   : Е ,т/м2  :

---------------------------------------------------------------------------

: 1 : 2 :   75.720 :   33.680 :    21818: : :  .104 :  .0003400:  3600000 :

: 2 : 3 :   75.720 :   33.680 :    21818: : :  .104 :  .0003400:  3600000 :

: 3 : 4 :   75.720 :   33.680 :    21818: : :  .104 :  .0003400:  3600000 :

: 4 : 5 :   75.720 :   33.680 :    21818: : :  .104 :  .0003400:  3600000 :

: 5 : 6 :   75.720 :   33.680 :    21818: : :  .104 :  .0003400:  3600000 :

: 6 : 7 :   75.720 :   33.680 :    21818: : :  .104 :  .0003400:  3600000 :

: 7 : 8 :   75.720 :   33.680 :    21818: : :  .104 :  .0003400:  3600000 :

: 8 : 9 :   75.720 :   33.680 :    21818: : :  .104 :  .0003400:  3600000 :

: 9 :10 :     .000 :   33.680 :    21818: : :  .104 :  .0003400:  3600000 :

:10 :11 :     .000 :   33.680 :    21818: : :  .104 :  .0003400:  3600000 :

:11 :12 :     .000 :   33.680 :    21818: : :  .104 :  .0003400:  3600000 :

:12 :13 :     .000 :   33.680 :    21818: : :  .104 :  .0003400:  3600000 :

:13 :14 :     .000 :   33.680 :    21818: : :  .104 :  .0003400:  3600000 :

:14 :15 :     .000 :   33.680 :    21818: : :  .104 :  .0003400:  3600000 :

:15 :16 :     .000 :   33.680 :    21818: : :  .104 :  .0003400:  3600000 :

---------------------------------------------------------------------------

РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА

==========================================

:       :    Перемещения в системе Х У   :

: Номера:--------------------------------:

: узлов :  Угол    : Горизонт.:  Вертик. :

:       : поворота : смещение : смещение :

:       :  (рад)   :    (м)   :    (м)   :

==========================================

:    1      .00000     .00000     .02088 :

:    2     -.00497     .00009     .01941 :

:    3     -.00792    -.00084     .01577 :

:    4     -.00762    -.00287     .01172 :

:    5     -.00432    -.00497     .00896 :

:    6     -.00016    -.00578     .00799 :

:    7      .00245    -.00496     .00801 :

:    8      .00316    -.00329     .00803 :

:    9      .00284    -.00158     .00771 :

:   10      .00216    -.00027     .00710 :

:   11      .00150     .00052     .00638 :

:   12      .00096     .00088     .00570 :

:   13      .00058     .00089     .00515 :

:   14      .00034     .00070     .00475 :

:   15      .00014     .00038     .00450 :

:   16      .00000     .00000     .00443 :

------------------------------------------

РЕЗУЛЬТАТЫ  РАСЧЕТА

=============================================================================

:      :  Зона   :                   :          :          :                :

:      : взаимо- :      Момент       :Нормальная:Поперечная: Эксцентриситет :

:  НН- :действия :       (тм)        :          :          :      (м)       :

:      :с грунтом:                   :   сила   :   сила   :                :

: -НК  :---------:-------------------:          :          :----------------:

:      :Нач.: Кон:В начале : В конце :в элементе:от момента:В начале:В конце:

:      :стер:стер: стержня : стержня :   (т)    :   (т)    :стержня :стержня:

=============================================================================

: 1- 2               12.052    -9.626   -160.026     -4.323   -.0753  -.0602:

: 2- 3                9.626    -3.279   -166.494    -11.320   -.0578  -.0197:

: 3- 4                3.279     4.620   -177.898    -14.083   -.0184   .0260:

: 4- 5               -4.620     9.815   -191.577     -9.275    .0241   .0512:

: 5- 6               -9.815     8.293   -203.982      2.710    .0481   .0407:

: 6- 7  **   **      -8.293     3.119   -211.636      9.233    .0392   .0147:

: 7- 8  **   **      -3.119     -.020   -215.787      5.591    .0145  -.0001:

: 8- 9  **   **        .020    -1.370   -216.284      2.412   -.0001  -.0063:

: 9-10  **   **       1.370    -1.598   -216.939       .406   -.0063  -.0074:

:10-11  **   **       1.598    -1.291   -221.621      -.547   -.0072  -.0058:

:11-12  **   **       1.291    -1.086   -229.111      -.367   -.0056  -.0047:

:12-13  **   **       1.086     -.564   -238.003      -.930   -.0046  -.0024:

:13-14  **   **        .564     -.479   -246.585      -.151   -.0023  -.0019:

:14-15  **   **        .479     -.377   -253.289      -.183   -.0019  -.0015:

:15-16  **   **        .377     -.244   -256.997      -.236   -.0015  -.0010:

1.6 Проверка прочности сечений.

         Определив внутренние усилия, проверяем прочность бетонных сечений по несущей способности. Для этого рассчитываем величину нормальной силы Nn, которую может воспринять данное сечение, и сравниваем её с величиной нормальной силы N полученной при расчёте.

              Внецентренное растяжение происходит с большим эксцентриситетом:

где           m = 0.9 – коэффициент условия работы, учитывающий неточность в назначении

               расчётной схемы обделки;

               к = 1 – коэффициент, учитывающий вид бетона (для тяжёлых);

               Rp = 1,4 МПа – расчётное сопротивление бетона растяжению (В40);

               b = 1 м – ширина сечения;

               h = 0,2 м – высота сечения.

               φ = 0,7

Проверка не выполняется, значит, прочность сечения не достаточна.

Для исправления этого недостатка необходимо принять ряд мер:

  •  отказ от данной конструкции тоннельной обделки;
  •  увеличение высоты сечения или (и) марки бетона;
  •  изменение профиля трасы тоннеля, что позволит вести расчёт по нагрузке не на полный вес столба грунта, а по теории сводообразования.

               Внецентренное сжатие:

               Проверка не выполняется

1.7 Подбор количества арматуры.

Условие прочности сечения при симметричном армировании и внецентренном сжатии:

где      e – эксцентриситет;

N – нормальная сила ;

Rb – расчетное сопротивление бетона осевому сжатию;

Abc – площадь сжатой зоны бетона ;

zb – расстояние  от сжатой зоны до арматуры, работающей на  растяжение;

zb  = h0 - 0,5∙x

           Rsc – расчетное сопротивление арматуры сжатию;

           As, As` - площадь растянутой и сжатой арматуры;

            x – высота сжатой зоны бетона;

            a, a` - расстояние от центра тяжести арматуры до ближайшей грани;

a` = 30 – 40 мм;

Определение высоты сжатой зоны бетона:

zb  = h0 - 0,5∙x =9,52 см

Определение относительной высоты сжатой зоны бетона ξ , ξR :

ξR = ω / ( 1+0,9Rs∙(1 – ω/1,1) / 500) ,  

где     ω – характеристика сжатой зоны бетона;

ω =0,85 - 0,008∙0,9Rb = 0,85 - 0,008∙22,0 = 0,692

< ξ = 0,81

Так как ξR > ξ , то имеем случай малых эксцентриситетов.

Принимаем верхнее армирование класса АIII As` = 863,5 мм2  11 d =10 мм

                    нижнее армирование класса АIII As = 895 мм2  4 d =28 мм

2. Производство работ по сооружению тоннеля.

2.1. Описание общей организации работ по сооружению тоннеля.

        Щитовой способ сооружения тоннелей основан на применении в забое тоннеля специального агрегата – проходческого щита. Щит представляет собой подвижную металлическую крепь, надёжно ограждающую забойную зону от окружающего грунтового массива. Под его защитой выполняются основные операции проходческого цикла: разработка грунта, крепление забоя, транспортировка грунта и материала, возведение обделки. Форма поперечного сечения щита повторяет очертание тоннельной обделки и, как правило, круговая.

        Щитовой комплекс выполняется в соответствии с «Правилами безопасности при строительстве метрополитенов и подземных сооружений». В технологический процесс сооружения тоннеля входят следующие работы:

  •  разработка и погрузка породы щитовым комплексом;
  •  монтаж обделки.

К забою должны быть подведены:

  •  сжатый воздух;
  •  силовые и осветительные кабели;
  •  водопровод;
  •  вентиляционные трубы.              

          В комплекс машин и механизмов для проходки тоннеля входят: механизированный комплекс, транспортные средства (вагонетки, электровозы).

          Составляется схема откаточных путей по горным выработкам и проект электровозной откатке.

       При длительной остановке механизированного щита крепление лба забоя производится по паспорту, разработанному начальником участка и утверждённым главным инженером. Подготовительные работы при щитовой проходке включают в себя сооружение монтажных камер, доставку щитового оборудования в разобранном виде и монтаж щита. Монтажные камеры размещаются по трассе сооружаемого тоннеля так, чтобы имелась возможность их повторного использования для монтажа щита противоположного направления или для демонтажа щита, закончившего проходку. Монтажные камеры размещены так, чтобы  имелась возможность их повторного использования для монтажа щита противоположного направления или для демонтаже щита, закончившего проходку. Внутренние габариты камеры обусловлены размерами монтируемого щита и требованиями размещения подъемных и монтажных устройств. Расстояние от верха щита до свода камеры – 0,5 м . Боковые проходы между щитом и стеной камеры составляет 0,8 м. Длина камеры – 6 м . Конструкция камеры из монолитного бетона в нескальных грунтах имеет верхний свод, стены , обратный свод и торцевые стены, в которых устроены проемы для вывода смонтированного щита. Проемы до передвижки щитов заделывают временным заполнением – металлическими балками с затяжкой из досок. В своде камеры закрепляют продольные балки или проушины для крепления блоков и талей. Для монтажа применяют лебёдки. В лотковой части камеры обычно устраивают бетонную подушку с забетонированными направляющими рельсами по контуру опирания корпуса щита. Для вывода щита из камеры  в  её лотковой части укладывают неполные тюбинговые кольца с упором в торцевую стену и передвигают щит нижними щитовыми домкратами вплотную к проему. Затем разбирают временное крепление с подкреплением обнажающегося грунта. После выдвижения щита из камеры производят монтаж укладчика тоннельной обделки с использованием тех же подъёмных механизмов и приспособлений.

2.2. Выбор принципиальной схемы щитового комплекса для сооружения тоннеля в суглинке тяжёлом f = 1.

      Данный тип грунта относится к слабым, неустойчивым, водонасыщенным грунтам. Проходка в таких грунтах чрезвычайно сложна, требует высокой квалификации рабочих и особой тщательности операций. Главная задача при этом – не допустить непроизвольного выпуска грунта из забоя. Для проходки выбран механизированный щит с дисковым роторным исполнительным органом марки ЩМР – 1. Для монтажа обделки из железобетонных тюбингов будет использоваться кольцевой блокоукладчик марки ТУ – 7М. Технология возведения сборной обделки включает разгрузку тюбингов с транспортных средств, подачу их под захватывающее приспособление укладчика, закрепление на нем и подачу этих элементов к месту установки в кольце. Для определения фактической производительности погрузки грунта необходимо знать:

Площадь забоя S = 24.65 м2, ширину кольца B = 1 м, коэффициент разрыхления грунта  к = 1,8, время на погрузку t = 40 мин.

Рф = 24,65 ∙ 1 ∙ 1,8 / 40= 1,11 м3/мин.  

Транспортировка грунта будет осуществляться с помощью скребкового транспортера с перегрузкой на ленточный тоннельный транспортер, который загружает бункер, откуда грунт попадает в вагонетки нерасцепленного состава. Бункер опирается на тележку для нагнетания раствора за обделку, на которой размещена шахтная понизительная подстанция. Тюбинги  доставляются на платформах и перегружателем подаются на рольганг, а затем – под захват кольцевого блокоукладчика.

 

2.2.1.Определение основных размеров щита

Диаметр щита равен:

Dщ = Dобд. + dз + 2dо

- Dобд. – наружный диаметр обдели (5,5 м);

- dз – зазор между внутренней поверхностью оболочки щита и наружной обделки (0,008Dобд.);

- толщина обделки щита dо назначается в зависимости от диаметра щита (0,03 м).

Dщ = Dобд. + dз + 2dо =1,008∙5,5 + 2∙0,03 = 5,604 м

Полная длина щита поверху равна:

Lщ = Lн + Lоп + Lоб

- Lн – длина ножевого кольца зависит от устойчивости грунтов (Lн = 1,5 м поверху и Lн = 1,0 м понизу, образуя при этом козырёк 0,5 м);

- Lоп – длина опорного кольца назначается в зависимости от длины щитовых домкратов (1,8 м);

- Lоб = l1 + l2 + l3;

- l1 – длина перекрытия обделки оболочкой (2,2 м);

- l2 – расстояние между опорной плоскостью домкрата и плоскостью кольцевого борта обделки (0,2 м);

- l3 – длина головной и опорной частей домкрата (0,7 м).

Lщ = Lн + Lоп + Lоб =1,5 + 1,8 + 2,2 + 0,2 + 0,7 = 6,4 м

Отношение полной длины щита к его диаметру, характеризует степень манёвренности щита.

М = Lщ / Dщ = 6,4/5,604 = 1,14

Диаметр в пределах опорного кольца:

Dщоп = Dщ – 2dо,

- dо – высота сечения опорного кольца (0,03 м);

Dщоп = 5,604 – 0,06 = 5,544 м

Определение сопротивлений, преодолеваемых щитом при передвижении:

Необходимое условие для передвижения щита:

F > γcR / γn , где   

F – расчетное усилие передвижения щита;

R – общая сила предельного сопротивления;

γc = 1,15, γn =0,9 – соответственно коэффициент условий работы и надежности.

2.2.2.Определение сопротивления, преодолеваемое щитом при передвижке

R = R1 + R2 + R3 + R4,

- R1 – сила трения по наружной поверхности щита;

- R2 – лобовое сопротивление щита (R2 = 0);

- R3 – сила трение между внутренней поверхностью оболочки щита и наружной поверхностью обделки;

- R4 – сила трения между технологическим мостом и внутренней поверхностью обделки.

Для определения вышеуказанных сопротивлений определим вертикальные нагрузки:

От полного веса столба грунта

Необходимо знать активное горизонтальное и пассивное давление:

р1н = qtg2∙(45o - jн/2) = 16,52 т/м2      активное

р2н = qtg2∙(45o + jн/2) = 349,52 т/м2   пассивное

R1 = [2 ∙ ( q + р1н) ∙ Lщ Dщ+G1] ∙ fтр.1

- G1 – собственный вес щита;

G1 = 35 ∙ Dщ2 – 100 = 99,92 т

- fтр.1 – коэффициент трения стали о породу (0,5);

R1 = [2 ∙ (76 + 16,52) ∙ 6,4 ∙ 5,604 + 99,92] ∙ 0,5 = 3368,24 т.

R3 = G2 fтр.2, где

G2 – вес обделки лежащей на оболочке (G2 = 3,33 ∙ 2,2 ∙ 2,4 = 17,58 т)

fтр.2 – коэффициент трения (0,5)

R3 = 17,58 ∙ 0,5 = 8,79 т.

R4 = км G3 fтр.2, где

G3 – вес части комплекса перемещаемой со щитом

G3 ~ 0,3 ∙ G1 = 0,3 ∙ 99,92 = 29,98 т

км – коэффициент местного сопротивления (2)

R4 = 2 ∙ 29,98 ∙ 0,5 = 29,98 т.

Общая сила предельного сопротивления:

R = R1 + R2 + R3 + R4 = 3368,24 + 0 + 8,79 + 29,98 = 3407,01 т

Расчётное усилие передвижки щита:

F = γс R / γп =1,15 ∙ 3407,01 / 0,9 = 4353,41 т

Fщ = Кщ F = 1,3 ∙ 4353,41 = 5659,43 т

Определение количества щитовых домкратов:

nщ.д. = Fщ / Fщ.д. = 5659,43 / 250 = 22,64 шт.

Принимаем количество щитовых домкратов равным 24 шт. Усилие  одного щитового домкрата:

Fщ.д. = 5659,43 / 24 = 235,8 т.

2.3. Организация и комплексная механизация работ по сооружению участка тоннеля

               При щитовом способе сооружения тоннелей комплексная механизация работ предусматривает непрерывное и одновременное выполнение механизированным способом всех основных и вспомогательных операций от забоя до участка готового тоннеля. Необходимый для этого комплект оборудования, основа которого составляет проходческий щит, принято называть щитовым механизированным комплексом. Машины и механизмы, расположенные за щитом, состоят из оборудования для возведения обделки, передвижной технологической платформы, транспортного моста для ленточного транспортёра, средств для транспортировки грунта из тоннеля, гидравлического и электрического оборудования. Применение щитовых механизированных комплексов создаёт условия для частичной или полной автоматизации производства, существенно облегчает труд проходчиков и повышает его безопасность, улучшает санитарные условия и ставит на новый уровень общую культуру производства горнопроходческих работ.

2.4 Основные мероприятия по охране труда и технике безопасности

Выполнение работ при сооружении тоннеля следует осуществлять в строгом соответствии с требованиями “Правил безопасности при строительстве метрополитенов и подземных сооружений” ТИМР 1992г. СНиП III-4-80 “Техника безопасности в строительстве”.

1. До начала работ по проходке все представители технического надзора должны быть  ознакомлены (под расписку) с геологическими и гидрологическими условиями участка.

2. Запрещается выполнять подземные работы при отсутствии или недостаточном количестве аварийного запаса материалов, инструментов  и инвентаря противопожарных и др. средств защиты.

  3. Механизмы резания грунта могут включаться только после того, как будет установлено, что в забое отсутствуют люди.

4. Рабочее место машиниста должно быть соединено светозвуковой сигнализацией со всеми механизмами технологического комплекса.

5. Во время работы режущего механизма доступ людей в забой запрещается.

6. В случае остановки щита (на срок более одной смены) обнажённые поверхности забоя должны быть надёжно закреплены.

7. При осмотре забоя и ремонте режущего механизма электропривод его должен быть обесточен, а забой и рабочее место достаточно освещены (не менее 75 люксов)

8. Всё электрооборудование на механизированном щите и технологической платформе должно быть заземлено.

9. Работы, производящиеся на технологических платформах, на время их передвижения должны быть приостановлены.

10. Все проёмы в настиле технологической платформы должны быть оборудованы откидными или выдвижными фартуками.

11. Вагонетка не должна загружаться грунтом до верха (до верха борта не менее 10 см.)

12. При остановке транспортёра его разгрузочная часть должна быть очищена от нависающих кусков грунта.

13. Для установки тюбингов и блоков при сооружении обделки тоннелей нужно применять укладчик специальной конструкции.

14. Рабочие площадки щита укладчика и лестницы должны иметь металлические ограждения (высотой не менее 1м.) и поручни.

    15. Монтаж кольца обделки должен производиться с обеих сторон по одному элементу при помощи тюбингоукладчика, а также монтажных инструментов и приспособлений.

16. Находиться в зоне вращения рычага тюбингоукладчика во время его  движения запрещается.

17. На выдвижных площадках тюбингоукладчика во избежание падения инструмента, материалов и грунта должны устраиваться борта.

18. Оставлять тюбинг «навесу» после окончания работы на время перерыва запрещается.

19. При осмотре и ремонте тюбингоукладчика должны быть приняты меры, предупреждающие самопроизвольное вращение его деталей.

20. Оставление оправок, пробок, гаек, ключей, болтов и др. предметов на бортах и рёбрах тюбингов обделки, а также на тюбингоукладчике и щите запрещается.

21. Передвижение щита и укладчика должны производиться под руководством сменного технического надзора и в присутствии дежурного слесаря.

22. Перед началом укладки бетонной смеси (монолитно-прессованной обделки) представитель технического надзора обязан проверить надежность крепления опалубки, поддерживающих лесов, рабочих подмостей и настилов.

23. Опалубку можно разбирать только с разрешения начальника смены или участка.

24. При подаче бетонной смеси бетононасосом или пневмоукладчиком  необходимо тщательно следить за надежным креплением бетоновода на всём его протяжении и за плотным соединением между собой отдельных его звеньев. Также необходимо обеспечить место ведения работ двусторонней световой и звуковой сигнализацией.

25. У выходного отверстия бетоновода должен быть установлен козырёк- отражатель.

26. При автомобильной откатке кроме основной вентиляции должна быть предусмотрена дополнительная призабойная нагнетательная вентиляция.

27. Для улучшения вентиляции тоннеля на глушителях автосамосвалов должна быть предусмотрена установка газонейтрализаторов.

28. Воздух в подземных выработках должен содержать не менее 20 % кислорода (при этом допускается содержание углекислого газа в воздухе не более 0,5 % по объёму) и иметь температуру не более 25 ° .

4.Список использованной литературы.

1. Тоннели и метрополитены: учебник для вузов.  В.Г. Храпов,Е.А. Демешко и др. — М.:Транспорт, 1989.

2. Строительство тоннелей и метрополитенов: учебник для техникумов транспортного строительства под ред. Д.М. Голицынского — М.:Транспорт, 1989.

3. Справочник инженера-тоннельщика: под ред. В.Е. Меркина, С.Н. Власова, О. Н. Макарова — М.:Транспорт, 1993.

4. Строительство тоннелей и метрополитенов. Организация, планирование и управление: учебник для вузов. Н.Г. Туренский, А.П. Ледяев — М.:Транспорт, 1992.

5. СНиП 32-04-97. Тоннели железнодорожные и автодорожные.

6. « Метрополитены », Ю.С. Фролов, Д.М. Голицинский, А.П. Ледяев, М., «Желдориздат», 2001 г.

 


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

18681. Информационные процессы в ЦА 46.41 KB
  Информационные процессы в ЦА. 1. Представление информации – это кодирование на какихлибо носителях. Т.к. информация представляется сигналами возникает задача рационального представления информации в аналоговом цифровом или аналогоцифровом АЦ смешанном виде. Ха...
18682. Условная энтропия. Энтропия сложной системы 47.76 KB
  Условная энтропия. Энтропия сложной системы. Энтропия сложной системы. Теорема сложения энтропий На практике часто приходится определять энтропию для сложной системы полученной объединением двух или более простых систем. Под объединением двух систем и с возможн...
18683. Принципы построения корректирующих кодов и их характеристики 24.75 KB
  Принципы построения корректирующих кодов и их характеристики. Коды делятся на: 1. Коды обнаруживающие ошибки. 2. Коды исправляющие ошибки. Все коды такого вида основаны на избыточности которую надо внести в кодовую комбинацию. Эта избыточность может быть введена ...
18684. Коды Хемминга с исправлением одиночной и обнаружением двойной ошибки 38.47 KB
  Коды Хемминга с исправлением одиночной и обнаружением двойной ошибки. Обычный код Хемминга исправляет одиночную ошибку.Необходимо знать сколько потребуется контрольных символов и куда их поставить. m число информационных символов k число контрольных символов ...
18685. Типы организационных структур 14.66 KB
  Типы организационных структур. Организационная структура аппарата управления форма разделения труда по управлению производством. Каждое подразделение и должность создаются для выполнения определенного набора функций управления или работ. Для выполнения функций
18686. Архитектура реестра WINDOWS 14.96 KB
  Архитектура реестра WINDOWS. Реестр Microsoft Windows XP имеет многоуровневую структуру состоящую из четырех нисходящих логических ступеней. К первой и самой верхней в иерархии реестра ступени относятся так называемые ветви Hive Keys обозначение которых по их английскому наименова
18687. Области применения математических методов в экономике 15.2 KB
  Области применения математических методов в экономике Применение математических методов в экономике идет по трем направлениям: математическая экономика математическое моделирование экономики и экономикоматематические методы. При этом математическая экономика пон...
18688. Эталонные (базисные) стратегии развития 14.19 KB
  Эталонные базисные стратегии развития. Эталонными базисными стратегиями развития бизнеса обычно называют наиболее распространенные выверенные практикой и широко освещенные в литературе стратегии. Они отражают 4 различных подхода к росту фирмы и связаны с изменени
18689. Информация для инвестора в интернете 14.32 KB
  Информация для инвестора в интернете. Связи с инвесторами или IR акроним от англ. Investor Relations сфера деятельности организации находящаяся на пересечении финансов коммуникационной политики маркетинга и права имеющая целью построение максимально эффективной двусторо...