Ключевые технологии и приемы использования щитовых проходческих комплексов при сооружении туннелей

(2) Верхняя часть забоя щита оснащена ковшом, а нижняя часть – фрезерной головкой.

(3) Центр щита оснащен фрезерной головкой.

(4) В центре щита расположен ковш.

Среди них форма (1) подходит для пластов, которые необходимо поддерживать забоем. Формы (2) ~ (4) подходят для устойчивых пластов. Форма (2) в основном подходит для прослоек субглины и гравия. Форма (3) подходит для слоев консолидированной глины, твердого песка. Форма (4) – для смешанных слоев из глины и гравия. К настоящему времени полумеханический щит уже практически не применяется.

3) Механический (полнопрофильный) щит

Когда грунтовый слой устойчив или может стать устойчивым после применения вспомогательных средств, в надрезной части устанавливается резцовая головка, адаптированная диаметру щита, для открытой механической разработки. Как показано на рис. 1-6, механический щит (также называется механический щит полностью открытого типа) представляет собой использование вращающегося рабочего органа вблизи поверхности забоя для полносекционной выемки. Резцовая головка подразделяется на одноосный, двуосный, многоосный и другие типы. Среди них наиболее широкое применение получил одноосный тип, поскольку почва и песок, извлеченные с помощью этого типа щита, загружаются на ленточный конвейер при помощи вращающегося ковша и желоба, которые непрерывно выполняют выемку и выгрузку грунта. Резцовую головку механического щита можно разделить на два типа: панельная и спицевидная (лучевая).

Среди них механический щит с резцовой головкой панельного типа предназначен для поддержания стабилизации забоя через панель, а также для решения вопроса разгрузки камней и гальки через степень открытости. Механический щит с резцовой головкой спицевидного типа обычно используется для стабилизации забоя у щитов с малым поперечным сечением в скальных и галечных образованиях.

Механический щит обладает следующими характеристиками:

(1) Помимо улучшения условий эксплуатации и экономии рабочей силы, он также значительно повышает скорость продвижения и сокращает срок строительства.

(2) В отличие от щитов ручной разработки и полумеханических стоимость механического щита дороже, и он не применяется для коротких туннелей.

(3) Механических щит в отличие от щитов с ручной разработкой и полумеханических щитов в основном применяется в аллювиальных отложениях, где забой легко стабилизировать. В аллювиальные образованиях, в которых нелегко стабилизировать забой, следует сочетать методы сжатия воздуха, понижения воды, укрепление цементом и т. д. В настоящее время практически не используются.

4) Экструзионный щит можно разделить на следующие типы: перекрывающий (накладная пластина), спиральный, экструзии сетки

Экструзионный щит накладной пластины. Данный тип использует перекрывающую пластину для закрытия большей части забоя, оставляя только часть отверстия для установки площади регулируемого перекрытия для отвала грунта. Передняя проникающая порода этого щита продвигается вперед, так что почва и песок в проникающей части превращаются в пласты и продвигаются, а грунт выгружается через перекрытие. Стабилизация забоя зависит от регулировки размера отверстия крышки и сопротивления выгрузке грунта, а также способствует достижению равновесия между тягой домкрата и давлением почвы в забое. На рис. 1-7 показан японский экструзионный щит Мицубиси с 32-метровой перекрывающей пластиной.

Рис. 1-6. Механический щит

Рис. 1-7. Щит экструзионный с перекрывающей пластиной

Экструзионный щит в виде винтового грунтоотвода. С помощью уплотнительной пластины забой закрывается. При таком типе щита вмещающие породы продвигаются вперед. При продвижении песчаные почвы пластифицируются и вытекают, затем выгружаются через винтовой конвейер. Стабильность забоя достигается за счет регулировки скорости вращения винтового конвейера и открытия шлюза отвода грунта, чтобы тяга домкрата и давление грунта в забое достигали равновесия. Схема принципа работы показана на рис. 1-8.

Когда сетчатый экструзионный щит функционирует в подходящих пластах, осадка поверхности может контролироваться в средней или небольшой степени, поэтому он часто применяется в мягких слоях почвы. Сетчатый экструзионный щит обладает следующими характеристиками:

Рис.1-8. Принципиальная схема работы экструзионного щита в виде винтового грунтоотвода

1. Объем выемки грунта близок или равен объему выемки во всех туннелях, а также для него часто характерно местное сжатие.