книги / Технология строительства подземных сооружений. Строительство горизонтальных и наклонных выработок

производят пневматическими нагнетателями под давлением до- 0,5 МПа. Контрольное нагнетание цементного раствора за тон­ нельную обделку производят растворонасосами высокого дав^ ления.

Предварительно перед началом тампонажных работ (пер­ вичное нагнетание) зазоры, между оболочкой щита и кольцом обделки, а в отдельных случаях также и в забое между щитом? и породой конопатят древесными стружками, паклей, смочен­ ной цементным раствором, глиной и деревянными клиньями, а при значительных притоках воды — мешочками с сухой цемент­ но-песчаной смесью. Одновременно конопатят продольные и кольцевые швы между блоками или тюбингами и закрывают специальными пробками отверстия для нагнетания тампонаж­ ных растворов.

Приготовление тампонажных растворов в необходимых ко­ личествах (на заходку тампонирования) осуществляется, как. правило, на поверхности. Нагнетание растворов может произ­ водиться по двум технологическим схемам: первая — из забоя,., вторая — с поверхности.

При работе по первой схеме гравий или растворонагнетатель размещается на технологической платформе за щитом, а подготовленная сухая смесь подается к нему в специальных контейнерах, установленных н а,платформах.

Разгрузка ' контейнеров и загрузка растворонагнетателей и тоннелях малых диаметров производится вручную, а в тоннелях средних и больших сечений используются тельферы или другие* приспособления.

Нагнетание тампонажных материалов производится сразу же после монтажа сборной обделки во второе-третье кольцо^ от щита. При использовании кассетного блокоукладчика нагне­ тание ведут в кольцо, находящееся в пределах хвостовой обо^ лочки корпуса щита. Работы по нагнетанию осуществляются в: направлении снизу вверх.

Появление раствора в тампонажных отверстиях блоков сви­ детельствует о заполнении закрепного пространства нижних блоков. Поэтому нагнетание временно прекращают и сопло устанавливают в вышележащее тампонажное отверстие, а пре­ дыдущее закрывают специальной пробкой, после чего процесс: продолжается.

При применении механизированных щитов более рациональ­ но применять вторую технологическую схему тампонажных ра­ бот с непрерывной подачей раствора с поверхности одновре­ менно в несколько колец.

Такая схема работ особенно целесообразна при контроль­ ном нагнетании, которое осуществляется вслед за проведением/ тоннеля в 25—30 м от забоя, и следовательно, обеспечивает ши­ рокий фронт тампонажных работ.

Для нагнетания используют цементационный агрегат ЦА- •320м, оборудование которого смонтировано на шасси автомо­ биля КРАЗ-21, и цементосмесительная установка, изготовлен­ ная на базе автомобиля ЯАЗ-210.

Прокладка става нагнетательных труб с поверхности в тон­ нель может производиться через ствол или дополнительные скважины, пробуренные с поверхности. Наибольшее расстояние подачи раствора в связи с возможностью расслоения его не должно превышать 400—450 м.

Процесс нагнетания цементного раствора осуществляется в следующей последовательности. В каждое десятое кольцо об­ делки, в отверстия блоков или тюбингов, вставляют инъекторы с пробковыми кранами, к которым присоединяют резиновые' :шланги от распределителя. Вначале раствор нагнетают в 2—6 инъекторов с постепенным (по мере заполнения пустот раство­ ром) выключением из работы отдельных инъекторов. Нагнета­ ние раствора прекращают по достижении давления 0*5 МПа. Тампонажные отверстия в пятом кольце оставляют открытыми

.для выпуска воздуха и контроля за появлением раствора. По­

уменьшения остаточных притоков воды в тоннели до необходи­ мых уровней (в ряде случаев до полного их снятия), обеспе­ чения нормальной эксплуатации тоннелей, повышения их на­ дежности и долговечности.

Выбор способа гидроизоляционных работ зависит от назна­ чения тоннеля, конструкции и материала обделки, обводненно­ сти окружающих пород, а также от физико-механических свойств применяемых для гидроизоляции материалов с точки зрения возможности их использования в подземных условиях и безопасного ведения работ.

Применяемые в настоящее время при щитовом проведении сборные обделки из чугунных тюбингов, бетонных или железо­ бетонных блоков или из монолитно-прессованного бетона обла­ дают достаточно высокими водонепроницаемыми свойствами, и поэтому подземные воды проникают в тоннели, в основном, че­ рез швы между отдельными элементами обделки, заходками -бетонирования (при использовании монолитно-прессованной об­ делки), а также через крепежные и тампонажные отверстия.

В этих условиях наиболее распространенными гидроизоля­ ционными работами при сборной обделке являются чеканка швов, возведение внутренних гидроизоляционных оболочек «ру­ башек», оклеенная гидроизоляция торкретбетона и набрызг бе­ тона.

чеканочными молотками. Материалами для таких уплотните­ лей могут быть расширяющиеся (РЦ) и быстротвердеющие расширяющиеся (БРЦ) цементы, освинцованный шнур и поли­ мерные смолы.

,Материалами для гидроизоляции швов бетонных и железо­

бетонных элементов обделки служат специальные замазки, имеющие в основе высоком арочный водонепроницаемый безуса­ дочный цемент (ВБЦ), или полимерные материалы в виде эпо- ксидно-фурановой мастики. Последняя представляет компози­ цию синтетических смол (эпоксидной ЭД-5 и фурановой ФА), наполнителей (пылевидный кварц) и отвердителей (БСК и полиэтиленполиамин ПЭПА).

В последнее время создан новый гидроизоляционный мате­ риал— быстросхватывающийся уплотняющий состав БУС, со­ стоящий из 60% гипсоглиноземистого расширяющегося цемен­ та, 30% портландцемента марки 400 и 10% хлорихотилового асбеста. Добавка асбеста облегчает укладку замазки в канав­ ки и чеканку. Этот материал отвечает всем техническим требо­ ваниям на гидроизоляцию швов тоннельных обделок. Уплотне­ ние швов между элементами сборной обделкй производится чеканочными молотками типа РК-41, РК-43 или многоударны­ ми клепальными молотками 5КА и 5КВП.

Работы по чеканке швов в тоннелях малых диаметров осу­ ществляются с использованием простейших приспособлений (лестниц или переносных подмостей), а средних и больших —

•с передвижных подмостей или специальных чеканочных теле­ жек сборно-разборной конструкции. Эти работы, как правило, выполняет отдельная бригада чеканщиков в составе 4—5 чел. Такая бригада за месяц в среднем зачекаиивает (без зачистки

работ по гидроизоляции внутреннюю поверхность тоннеля вы­ равнивают цементной штукатуркой состава 1:3 или при хоро­ шем качестве поверхности затирают цементным раствором. Влажную поверхность штукатурят цементным раствором соста­ ва 1:2 с добавкой 10—20% жидкого стекла (от массы цемен­ та). Затем на высушенную отвердевшую поверхность наносят разогретую до температуры не ниже 150 °С битумную мастику, которая является собственно изолирующим материалом. При рабочей температуре в тоннелях выше + 7 0,С применяют битум марки III, при более низких температурах — смесь битумов ма­ рок II и III.

После этого приступают к укладке рулонов гидроизола, ко­ торые раскатывают в направлении, перпендикулярном к оси тоннеля. Вдоль тоннеля полотнища перекрывают друг друга на 10 см с взаимным .сдвигом стыков на 1/3 ширин** полотнища.

Поперек тоннеля полотнища соединяют вразбежку со сдвигом' смежных стыков на 10 см в обратном своде и стенах или в двойную вилку с взаимным перекрытием полотнища на 20 см (в сводовой части тоннеля).

На законченное гидроизоляционное покрытие наносят отде­ лочный слой горячей битумной мастики толщиной 2—3 мм, по­ сле остывания которого укладывают стяжку из цементного раствора состава 1 :3 толщиной не менее. 2 см. Назначение та­ кой стяжки — защита гидроизоляционного покрытия от повреж­ дений.

Хорошо выполненная оклеенная гидроизоляция обеспечива­ ет полную водонепроницаемость тоннельной обделки. Ее недо­ статком является большая трудоемкость устройства, связанная' с применением горячей битумной мастики.

Значительным шагом вперед является внедрение безмастичной (термопластичной) гидроизоляции из рулонных битумизированных материалов на стекловолокнистой основе. Такие ма­ териалы получили распространение как в нашей стране (стек­ лобит и др.) и за рубежом (склобит, паицерит и т. п.).

Для гидроизоляции тоннельных обделок находят также при­ менение покрытия их компаундов эпоксидных смол. Высокое сцепление эпоксидных смол с бетоном обделки позволяет полу­

в нанесении на внутреннюю поверхность тоннельной обделки слоя цементно-песчаного раствора состава от 1 :2 до 1:5 при максимальной крупности фракции заполнителя 8—10 мм. Мар­ ка применяемого для торкретирования цемента должна быть не­ ниже М-300.

Внутреннюю поверхность тоннеля для торкретирования под­ готовляют нанесением насечки на обделку с последующей очи­ сткой пескоструйным аппаратом и промывкой водой под Дав­ лением. Перед торкретированием поверхность увлажняют, а во­ ду, просачивающуюся через обделку, отводят в трубки.

Торкретирование ведут слоями толщиной 5—12 мм с общей'

с учетом назначения и эксплуатации тоннелей). Расстояние от сопла до торкретируемой поверхности составляет 1—1,5 м. Каждый последующий слей наносят после затвердения преды­ дущего.

При напорах подземных вод, превышающих 5 м, торкрети­

. ж е л е з о б е т о н а «р у б а шки» . Этот вид гидроизоляции, •особенно из монолитного железобетона, является наиболее рас­ пространенным в практике строительства тоннелей щитовым ^способом в городском и промышленном подземном строитель­ стве. Как показали материалы обследования коллекторных тон­ нелей, проведенные в МГИ, некачественное возведение» рубаш­ ки является основной, причиной выхода из строя тоннелей.

Монолитную железобетонную гидроизоляционную рубашку

.возводят обычно после'завершения проходки участка'тоннеля ■между двумя соседними стволами, на этом участке снимают рельсовые пути, тщательно зачищают от породы и промывают водой лотковую часть тоннеля и укладывают обычно в два ря­ да арматуру. Арматуру закрепляют к тоннельной обделке с по­ мощью штырей, забиваемых в швы между блоками или тюбин­ гами, либо к их монтажным петлям.

После укладки арматуры выставляют опалубку и бетони­ руют вначале лотковую часть тоннеля, а затем бока и свод. Бе­ тонную смесь, подают в опрокидных вагонетках-бетоновозках объемом 0,25 м3 или в бадьях с откидным дном, поставленный на транспортировочные платформы. Добавленную бетонную смесь выгружают на дощатый или металлический боек, тща­ тельно перелопачивают, и вручную, небольшими порциями, укладывают за опалубку, наращиваемую по мере укладки бе­ тона. При этом уложенную за опалубку бетонную смесь перио­ дически уплотняют накладными и погружными электровибра­ торами.

Описанная технология производства работ не' обеспечивает высокого качества' монолитной железобетонной гидроизоляци­ онной рубашки, особенно в сводовой части тоннеля, где трудно уложить и цровибрировать бетон, отличается низкой скоростью возведения и высокими трудозатратами. Так, скорости возве­ дения такой рубашки в тоннелях малых и средних диаметров не превышают 60—80 м/мес, а трудозатраты на 1 м тоннеля достигают 30—50 чел-ч. В тоннелях больших диаметров (свыше 5 м) скорость возведения монолитной железобетонной рубаш­ ки Составляет 40—50 м/мес, а трудозатраты — 60—80 чел.-ч на

1м тоннеля.

Впоследние годы в отечественной и зарубежной практике

подземного строительства в целях повышения эффективности и качества бетонных работ, в том числе при возведении моно­ литных гидроизоляционных покрытий (рубашек) в тоннелях, все более широкое распространение находят прогрессивные кон­ струкции передвижных и скользящих опалубок и методы транс­ портирования и укладки в них бетонной смеси с помощью пнев­ матических бетононагнетателей и бетононасосов.

Бетононагнетатели отличаются простой конструкцией, мало подвергаются износу, имеют небольшие габаритные размеры и

обеспечивают очистку бетоноводаот бетонной смеси послекаждого цикла бетонирования. Их существенный недостаток — неравномерная подача и непостоянная производительность, уменьшающаяся с увеличением дальности подачи бетонной смеси.

Бетононасосы, хотя и являются более сложными по конст­ рукции агрегатами, чем бетононагнетатели, но обеспечивают возможность непрерывной подачи бетонной смеси на большие расстояния по горизонтами (200—250 м) или по вертикали (50—80 м). При этом можно плавно регулировать их произво­ дительность — от минимальной, до максимальной (40—60 м3/ч). что особенно важно в условиях подземного строительства.

К числу бетононасосов относятся бетононасос отечественно­ го производства » СБ-95А, QB-123, СМ-073, АБН-60, БНГ-25, С-296, а также бетононасосы зарубежных фирм «Штеттер», «Швинг», «Вибау», «Шеель» (ФРГ), «Вертинктон» (Италия) и др.

Подача бетона за опалубку осуществляется по бетоноводам. Применение высокопроизводительных пневмонагнетателей и.

бетононасосов привело к созданию новых прогрессивных техно­ логических схем возведения монолитных гидроизоляционных., рубашек в тоннелях малых, средних и больших диаметров. Од­ на из таких схем, разработанная в тресте ГПР-3 Мосинжстроя-- и' применяемая при возведении монолитной железобетонной ру­ башки в тоннелях средних диаметров, приведена на рис. 1.16.

Для достижения высокой скорости возведения гидроизоля­ ционной рубашки схема рассчитана на одновременное исполь­ зование двух передвижных секционных опалубок и автобетоно— насоса. При этом работы предусматривается выполнять с се­ редины двух смежных участков тоннеля, двигаясь к стволу.

щается лоток и промывается водой. Затем в них укладывается двойной ряд арматуры и монтируются, опалубки. Одновременно' на приемной площадке в стволе устанавливается тяговая ле­ бедка, служащая для передвижения опалубки на новую заходку. Каждая опалубка выставляется в проектное положение. С ее переднего торца в заопалубочное пространство заводится надувной баллон из эластичного материала и торец перекры­ вается съемными сегментами. После этого в баллон прокачи­ вается вода или воздух, и он плотно закрывает передний торец. Задний торец опалубки перекрыт ранее уложенным и затвер­ девшим бетоном.

Далее к патрубку подсоединяют бетоновод, открывают поршневую задвижку и бетононасосом, установленным на по­ верхности, подают бетон за опалубку. При этом для лучшего уплотнения бетонной смеси периодически включают вибратог

Доставка бетонной смеси к автобетононасосу может осу­ ществляться автобетоновозами или автосамосвалами. В последгнем случае для загрузки автобетононасоса используется пере­ грузочный бункер.

После того как необходимое количество бетона при номи­ нальном давлении, контролируемом по показаниям электрокоитактного манометра, будет нагнетено за опалубку, перекрыва­

в продольном направлении свежеуложенной смеси. Такая тех­ нология укладки бетонной смеси за опалубку и постоянный контроль за ее давлением с помощью манометра существенно улучшает качество гидроизоляционной рубашки. Параллельно с этими работами бетоновод переносится на вторую опалубку, подключается к патрубку, и производится нагнетание бетонной смеси.

После того, как бетон в первой опалубке затвердеет и на­ берет достаточную прочность, приступают к демонтажу опалуб­ ки. Вначале сбрасывают давление с баллона и удаляют съем­ ные торцевые сегменты. Затем домкратами с присоединенными

нижние элементы. Таким образом, вся опалубка за счет под­ вижности в шарнирах легко отрывается от затвердевшего бе­ тона.

После этого действием тяговой лебедки, расположенной в стволе, первая опалубка перемещается на новую заходку, а во второй — выстаивается бетон. Затем цикл работ по возведению гидроизоляционной рубашки обоими опалубками повторяется.

Приведенная технология позволяет возводить гидроизоляци­ онную рубашку со скоростью 20 м/сут.

1.7. ЩИТОВЫЕ КОМПЛЕКСЫ

Комплексная механизация технологических процессов при проведении с помощью щитов достигается не только за счет оборудования, расположенного в самом щите, но и за счет обо­ рудования, расположенного защитой на технологической плат­ форме.

Набор оборудования, использование которого при проведе­ нии тоннелей позволяет в максимальной степени механизиро­ вать и автоматизировать проходческие процессы, обеспечивает высокую скорость строительства и безопасные условия труда,

му, на которой монтируют перегрузочный и ленточный конвей­ еры для погрузки породы в вагонетки, оборудование для там­ понажных работ, на гидравлическое и электрическое оборудованне.

Длину технологической платформы определяют, исходя из* размещения вагонеток или бадей, тележек для элементов об­ делки и количества материалов для тампонажных работ. На технологической платформе размещают состав транспортных средств, соответствующих одному или половине цикла проведе­ ния и крепления тоннеля.

Если порода транспортируется .по тоннелю конвейером, то технологическая платформа для размещения материалов имеет небольшую длину. Элементы обделки доставляются этим же конвейером, которые должен быть реверсивным, или по моно­ рельсу. Размещение на технологической платформе, вспомога­ тельного оборудования зависит от того, приготовляется ли там­ понажный раствор на платформе из сухих компонентов или к щиту доставляется готовая смесь.

Технологическая платформа связана со щитом и перемеща­ ется по мере передвижки щита. Существует много разновидно­ стей щитовых комплексов.

На рис. 1.17 показаны принципиальные схемы щитовых комплексов с использованием блочной обделки.

В комплексах с немеханизированными щитами порода в го­ ловной части щита 1 разрабатывается с применением ручного инструмента. Погрузка породы на конвейер 4 или непосредст­ венно в одиночные вагонетки 5 осуществляется вручную или погрузочными устройствами щита 2 (рис. 1.17,я), или же ков­ шовыми породопогрузочными машинами 2 цикличного действия (рис. 1.17,6). Элементы сборной обделки 6 подаются к блокоукладчику 3 по нижнему ярусу.

Нагнетание цементно-песчаного раствора за обделку осуще-. ствляют с помощью насосного оборудования 7, расположенного

внижнем ярусе. В отдельных случаях цементно-песчаную смесь

кнасосному оборудованию подают в вагонетках 8 через верх­ ний ярус (рис. 1.17,6). В вышеописанных комплексах наиболее часто применяют немеханизированные щиты ПЩ-2,6; ПЩ-3,2; ПЩ-3,6; ПЩ-4; ПЩ-5,2; ЩН-lc и др.

Использование этих щитов при благоприятных горно-геоло­ гических условиях позволяет проводить тоннели со скоростью

1—2 м/смену.

В щитовых комплексах с механизированными щитами поро­ да в головной части щита 1 разрабатывается исполнительным органом 9 (рис. 1.17,в). Погрузка породы осуществляется че­ рез систему конвейеров 4 в иераоцеплениые составы вагонеток 5, которые подаются по нижнему (см. рис. 1.17, в) или по верх­ нему ярусам.