Ключевые технологии и приемы использования щитовых проходческих комплексов при сооружении туннелей

Технически существует два вида пластов, которые наиболее подходят для гибридных щитов. Первый слой – глинистая и песчаная галька под грунтовыми водами или глинистые и разрушенные скальные образования, которые часто меняются. Такой грунтовой пласт требует, чтобы структура щита регулярно меняла свой режим работы, чтобы адаптироваться к геологическим изменениям. В таком пласте существуют очевидные дефекты, независимо от того, выбран ли щит с грунтопригрузом с одной функцией или щит с гидропригрузом с одной функцией. Если используется щит с грунтопригрузом, то, конечно, не возникнет проблем с эксплуатацией в мягком слое, но возникнут серьезные проблемы с винтовым конвейером, извергающим песчано-галечный пласт или разрушенный скальный пласт; если используется щит с гидропригрузом, то не возникнет проблем в песчано-галечном пласте или разрушенном скальном пласте, но будут серьезные трудности с глинистой водой, закупоркой трубопровода и трудным разделением глинистой воды и воды в глинистом пласте.

Если используется двухрежимный щит, частое переключение режимов приведет к частым длительным простоям, и часто входить в кабину под давлением будет не безопасно.

Изменение режима гибридного щита (если все оборудование полностью настроено) может быть завершено в течение одного часа и не требует входа в кабину под давлением. Это означает, что, как только геологические условия изменятся, щит может немедленно изменить режим, чтобы адаптироваться к этим изменениям. Щит всегда прокладывает туннели в наиболее подходящем режиме, и эффективность проходки, естественно, значительно повышается.

Второй тип – растворенное горное образование под уровнем грунтовых вод, в то время как покрывающий слой представляет собой мягкую почву, область с высокими требованиями к осаждению.

Самый большой риск в таком расплавленном скальном образовании заключается в том, что поверхность выемки нестабильна, потеря воды или глинистого раствора из грунтового отсека вызывает оседание грунта. Если используется гибридный щит, он может стабилизировать поверхность выемки путем закачки бентонита высокой плотности и предотвратить потерю грунтовых вод на поверхности выемки, заблокировав каналы, соединяющие грунт, чтобы предотвратить образование глинистого раствора и избежать возникновения проблем с проседанием грунта. Способ выгрузки шлака также может быть выбран между ленточным конвейером и буровым насосом. Если это в основном глина или крупные камни, а давление воды невелико, вы можете использовать ленточный конвейер для выгрузки шлака; если это в основном песок и камни малой и средней крупности, а давление воды велико, то вы можете использовать буровой насос для выгрузки шлака.

1.3. КОМБИНИРОВАННАЯ ПРОХОДЧЕСКАЯ МАШИНА

Теоретически, проходка двухрежимными щитами или гибридными щитами может быть адаптирована ко всем пластам, но когда большая часть туннеля проходит через устойчивые пласты породы, эффективность проходки двухрежимными щитами или гибридными щитами становится главным противоречием, поэтому объединение преимуществ устойчивой рабочей поверхности щита с преимуществами эффективности проходческого комбайна (TВМ) при проходке через устойчивые пласты породы приводит к созданию комбинированной проходческой машины.

Только когда большинство участков туннеля находятся в горных породах с хорошей самоустойчивостью, небольшое количество секций не может быть использовано для проходки туннелей TВM, а использование вспомогательных средств на этих участках затруднительно для укрепления грунта или крайне неэкономично, и только тогда, когда для проходки туннелей используется проходческий щит с грунтопригрузом с возможностью активной стабилизации рабочего забоя, комбинированная проходческая машина подходит.

1) Комбинированная проходческая машина с грунтопригрузом/ТБМ

(1) Принцип работы

Комбинированная проходческая машина с грунтопригрузом / TВM представляет собой разновидность комбинированной проходческой машины, которая может работать как в режиме выравнивания давления на грунт щитовой проходки (т. е. в режиме EPB), так и в режиме TВM с одним экраном. Конструкция комбинированной проходческой машины с грунтопригрузом показана на рис. 1-29.

Рис. 1-29. Схема конструкции комбинированной проходческой машины с грунтопригрузом