Тоннель, сооружаемый щитовым способом

Щитовой способ.dwg

Контейнер для сыпучих материалов
Процесс возведения обделки
Дисковый роторный щит ЩМР - 1
Технологическая схема сооружения тоннеля с железобетонной тюбинговой обделкой щитовым комплексом КМ - 24
Дисковый роторный щит
Транспортёр ленточный
Транспортёр скрепковый
Технологическая тележка
Кольцевой блокоукладчик
Номенклатура оборудования
железобетонной тюбинговой обделкой комплексом КМ-24
Наименоване операций
Разработка грунта роторным щитом
формирование состава вагонеток
Подборка грунта в лотке
Разгрузка и доставка тюбингов
Монтаж тюбингового кольца обделки
Первичное нагнетание раствора за обделку
Передвижка комплекса
Наращивание откаточных путей
Циклограмма на сооружение 1 п. м перегонного тоннеля со сборной
ПГУПС "Мосты и тоннели
Проектирование тоннеля
Железобетонная обделка из трапецеидальных блоков
Масштаб горизонтальный 1:500
Продольный профиль трассы
Проектирование обделок
- суглинок тяжелый f=1
- песок плотный f=0.8
вертикальный 1:10000
связями по поперечным и продольным бортам
Обделка из железобетонных тюбингов с болтовыми
Варианты конструкций тоннельных обделок
Верхнее арм. АIII 11xd=10 мм
Нижнее арм. АIII 4xd=28мм

Курсовик по щит.doc

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.
Задание на курсовой проект
1. Инженерно-геологическое описание продольного разреза по трассе тоннеля
2. Обоснование продольного профиля тоннеля
3. Варианты тоннельных обделок
4. Технико-экономическое сопоставление обделок
5. Статический расчёт обделки
5.1. Составление расчётной схемы
5.2. Определение нагрузки и других параметров системы «обделка – грунт»
5.3. Расчёт тоннельной обделки на ЭВМ
6 Проверка прочности сечений
7 Подбор количества арматуры
Производство работ по сооружению тоннеля
1. Описание общей организации работ по сооружению тоннеля
2. Выбор принципиальной схемы щитового комплекса для сооружения тоннеля
2.1.Определение основных размеров щита
2.2. Определение сопротивления преодолеваемое щитом при передвижке
3. Организация и комплексная механизация работ по сооружению участка тоннеля
4 Основные мероприятия по охране труда и технике безопасности
Список используемой литературы
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=08 третий грунт – туф с крепостью f=3.
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=08;
- уклон тоннеля для обеспечения водотока должен быть не менее 3 ооо и не более 40 ооо.
Таким образом учитывая всё выше сказанное принимаем следующий профиль трассы: участки длиной 160 1104 и 160 м с уклоном 3 ооо и участки длиной 216 и 160 м. с уклоном 30 ооо.
Длина трассы составляет 1800 м.
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;
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.
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.
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
– отверстие для болтовой связи в продольных стыках железобетонной обделки;
– отверстие для нагнетания;
– отверстия диаметром 40 мм для болтов диаметром 36 мм.
Первичное нагнетание
раствора за обделку
5. Статический расчёт обделки.
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 н = 600 = 18 тм3 h2 = 13 м = 07;
туф с крепостью f=3 н = 700 = 25 тм3;
песок плотный крепостью f=08 н = 400 = 16 тм3 h1 = 25 м h1w = 7 м = 055;
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:
к1 = 11 – коэффициент от веса столба грунта;
к2 = 11 – коэффициент гидростатического давления;
Расчётное горизонтальное горное давление:
к2 = 12 – коэффициент от веса столба грунта;
Определяем коэффициент упругого отпора грунта
K0 – коэффициент удельного упругого отпора для суглинка тяжёлого
Модуль упругости бетона B40 Ер= Еб α =36000 МПа=3600000 тм3;
Определение геометрических характеристик сечения тюбинга:
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
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 : : : :
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: тм2 : тм2 : К тм3 :Н:К: F м2 : J м4 : Е тм2 :
: 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 :
==========================================
: : 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 :
=============================================================================
: : 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:
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 = 14 МПа – расчётное сопротивление бетона растяжению (В40);
b = 1 м – ширина сечения;
h = 02 м – высота сечения.
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
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;
Rsc – расчетное сопротивление арматуры сжатию;
As As` - площадь растянутой и сжатой арматуры;
a a` - расстояние от центра тяжести арматуры до ближайшей грани;
Определение высоты сжатой зоны бетона:
zb = h0 - 05x =952 см
Определение относительной высоты сжатой зоны бетона R :
R = ( 1+09Rs(1 – 11) 500)
где – характеристика сжатой зоны бетона;
=085 - 000809Rb = 085 - 0008220 = 0692
Так как R > то имеем случай малых эксцентриситетов.
Принимаем верхнее армирование класса АIII As` = 8635 мм2 11 d =10 мм
нижнее армирование класса АIII As = 895 мм2 4 d =28 мм
Производство работ по сооружению тоннеля.
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;
К забою должны быть подведены:
силовые и осветительные кабели;
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 – 05 м . Боковые проходы между щитом и стеной камеры составляет 08 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. 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 = 18 время на погрузку t = 40 мин.
Рф = 2465 1 18 40= 111 м3мин.
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.
- Dобд. – наружный диаметр обдели (55 м);
- з – зазор между внутренней поверхностью оболочки щита и наружной обделки (0008Dобд.);
- толщина обделки щита о назначается в зависимости от диаметра щита (003 м).
Dщ = Dобд. + з + 2о =100855 + 2003 = 5604 м
Полная длина щита поверху равна:
- Lн – длина ножевого кольца зависит от устойчивости грунтов (Lн = 15 м поверху и Lн = 10 м понизу образуя при этом козырёк 05 м);
- Lоп – длина опорного кольца назначается в зависимости от длины щитовых домкратов (18 м);
- l3 – длина головной и опорной частей домкрата (07 м).
Lщ = Lн + Lоп + Lоб =15 + 18 + 22 + 02 + 07 = 64 м
Отношение полной длины щита к его диаметру характеризует степень манёвренности щита.
М = Lщ Dщ = 645604 = 114
Диаметр в пределах опорного кольца:
- о – высота сечения опорного кольца (003 м);
Dщоп = 5604 – 006 = 5544 м
Определение сопротивлений преодолеваемых щитом при передвижении:
Необходимое условие для передвижения щита:
F – расчетное усилие передвижения щита;
R – общая сила предельного сопротивления;
γc = 115 γn =09 – соответственно коэффициент условий работы и надежности.
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 - н2) = 1652 тм2 активное
р2н = qtg2(45o + н2) = 34952 тм2 пассивное
R1 = [2 ( q + р1н) Lщ Dщ+G1] fтр.1
- G1 – собственный вес щита;
G1 = 35 Dщ2 – 100 = 9992 т
- fтр.1 – коэффициент трения стали о породу (05);
R1 = [2 (76 + 1652) 64 5604 + 9992] 05 = 336824 т.
G2 – вес обделки лежащей на оболочке (G2 = 333 22 24 = 1758 т)
fтр.2 – коэффициент трения (05)
R3 = 1758 05 = 879 т.
R4 = км G3 fтр.2 где
G3 – вес части комплекса перемещаемой со щитом
G3 ~ 03 G1 = 03 9992 = 2998 т
км – коэффициент местного сопротивления (2)
R4 = 2 2998 05 = 2998 т.
Общая сила предельного сопротивления:
R = R1 + R2 + R3 + R4 = 336824 + 0 + 879 + 2998 = 340701 т
Расчётное усилие передвижки щита:
F = γс R γп =115 340701 09 = 435341 т
Fщ = Кщ F = 13 435341 = 565943 т
Определение количества щитовых домкратов:
nщ.д. = Fщ Fщ.д. = 565943 250 = 2264 шт.
Принимаем количество щитовых домкратов равным 24Усилие одного щитового домкрата:
Fщ.д. = 565943 24 = 2358 т.
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.
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”.
До начала работ по проходке все представители технического надзора должны быть ознакомлены (под расписку) с геологическими и гидрологическими условиями участка.
Запрещается выполнять подземные работы при отсутствии или недостаточном количестве аварийного запаса материалов инструментов и инвентаря противопожарных и др. средств защиты.
Механизмы резания грунта могут включаться только после того как будет установлено что в забое отсутствуют люди.
Рабочее место машиниста должно быть соединено светозвуковой сигнализацией со всеми механизмами технологического комплекса.
Во время работы режущего механизма доступ людей в забой запрещается.
В случае остановки щита (на срок более одной смены) обнажённые поверхности забоя должны быть надёжно закреплены.
При осмотре забоя и ремонте режущего механизма электропривод его должен быть обесточен а забой и рабочее место достаточно освещены (не менее 75 люксов)
Всё электрооборудование на механизированном щите и технологической платформе должно быть заземлено.
Работы производящиеся на технологических платформах на время их передвижения должны быть приостановлены.
Все проёмы в настиле технологической платформы должны быть оборудованы откидными или выдвижными фартуками.
Вагонетка не должна загружаться грунтом до верха (до верха борта не менее 10 см.)
При остановке транспортёра его разгрузочная часть должна быть очищена от нависающих кусков грунта.
Для установки тюбингов и блоков при сооружении обделки тоннелей нужно применять укладчик специальной конструкции.
Рабочие площадки щита укладчика и лестницы должны иметь металлические ограждения (высотой не менее 1м.) и поручни.
Монтаж кольца обделки должен производиться с обеих сторон по одному элементу при помощи тюбингоукладчика а также монтажных инструментов и приспособлений.
Находиться в зоне вращения рычага тюбингоукладчика во время его движения запрещается.
На выдвижных площадках тюбингоукладчика во избежание падения инструмента материалов и грунта должны устраиваться борта.
Оставлять тюбинг «навесу» после окончания работы на время перерыва запрещается.
При осмотре и ремонте тюбингоукладчика должны быть приняты меры предупреждающие самопроизвольное вращение его деталей.
Оставление оправок пробок гаек ключей болтов и др. предметов на бортах и рёбрах тюбингов обделки а также на тюбингоукладчике и щите запрещается.
Передвижение щита и укладчика должны производиться под руководством сменного технического надзора и в присутствии дежурного слесаря.
Перед началом укладки бетонной смеси (монолитно-прессованной обделки) представитель технического надзора обязан проверить надежность крепления опалубки поддерживающих лесов рабочих подмостей и настилов.
Опалубку можно разбирать только с разрешения начальника смены или участка.
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.
У выходного отверстия бетоновода должен быть установлен козырёк- отражатель.
При автомобильной откатке кроме основной вентиляции должна быть предусмотрена дополнительная призабойная нагнетательная вентиляция.
Для улучшения вентиляции тоннеля на глушителях автосамосвалов должна быть предусмотрена установка газонейтрализаторов.
Воздух в подземных выработках должен содержать не менее 20 % кислорода (при этом допускается содержание углекислого газа в воздухе не более 05 % по объёму) и иметь температуру не более 25 ° .
Список использованной литературы.
Тоннели и метрополитены: учебник для вузов. В.Г. ХраповЕ.А. Демешко и др. — М.:Транспорт 1989.
Строительство тоннелей и метрополитенов: учебник для техникумов транспортного строительства под ред. Д.М. Голицынского — М.:Транспорт 1989.
Справочник инженера-тоннельщика: под ред. В.Е. Меркина С.Н. Власова О. Н. Макарова — М.:Транспорт 1993.
Строительство тоннелей и метрополитенов. Организация планирование и управление: учебник для вузов. Н.Г. Туренский А.П. Ледяев — М.:Транспорт 1992.
СНиП 32-04-97. Тоннели железнодорожные и автодорожные.
« Метрополитены » Ю.С. Фролов Д.М. Голицинский А.П. Ледяев М. «Желдориздат» 2001 г.

Тоннели.dwg

Проектирование тоннеля
Масштаб горизонтальный 1:500
вертикальный 1:10000
Продольный профиль трассы
- песок плотный f=0.8
- суглинок тяжелый f=1
Варианты конструкций тоннельных обделок
Железобетонная унифицированная обделка
Обделка из железобетонных тюбингов с болтовыми
связями по поперечным и продольным бортам
ПГУПС "Мосты и тоннели
Проектирование обделок
Железобетонная обделка из ребристых блоков
Железобетонная обделка из трапецеидальных блоков
Схема определения горного давления
по весу толщи грунта над тоннелем
Верхнее арм. АIII 11xd=10 мм
Нижнее арм. АIII 4xd=28мм
Циклограмма на сооружение 1 п. м перегонного тоннеля со сборной
Наращивание откаточных путей
Передвижка комплекса
Первичное нагнетание раствора за обделку
Монтаж тюбингового кольца обделки
Разгрузка и доставка тюбингов
Подборка грунта в лотке
формирование состава вагонеток
Разработка грунта роторным щитом
Наименоване операций
железобетонной тюбинговой обделкой комплексом КМ-24
Номенклатура оборудования
Кольцевой блокоукладчик
Технологическая тележка
Транспортёр скрепковый
Транспортёр ленточный
Дисковый роторный щит
Технологическая схема сооружения тоннеля с железобетонной тюбинговой обделкой щитовым комплексом КМ - 24
Дисковый роторный щит ЩМР - 1
Процесс возведения обделки
Контейнер для сыпучих материалов