Тоннели, сооружаемые горным способом (специализация Т)
1.4. Способы нижнего уступа. Способ опорного ядра
Уступный способ применяется для проходки выработок в скальных трещиноватых и сильнотрещиноватых грунтах с коэффициентом крепости 2 < f < 4 при сооружении однопутных железнодорожных тоннелей и с коэффициентом крепости 2 < f < 6 – двухпутных железнодорожных и автодорожных тоннелей. Способ включает два варианта.
1. Способ опережающей калотты.
При таком варианте одновременно с проходкой калотты на определенном расстоянии от забоя производят разработку уступа на ширину пролета выработки и затем по всему периметру выработки за один прием бетонируют обделку, начиная с лотковой плиты или обратного свода.
В проекте должны быть определены следующие технологические параметры:
-
длина заходки W;
-
длина уступа;
-
длина заходки на разработку уступа Wу;
-
длина участка от забоя до разработки лотка тоннеля и бетонирования плиты основания или обратного свода;
-
длина участка от забоя до бетонирования обделки тоннеля (длина участка на временном креплении).
Опережение забоя калотты (длина уступа) и расстояние от забоя до места бетонирования обделки определяются в основном устойчивостью выработки, закрепленной временной крепью, а также характеристиками применяемого оборудования. Минимальная длина уступа назначается таким образом, чтобы буровое оборудование, погрузочные машины и транспортные средства можно было разместить на безопасном расстоянии от разрабатываемых в этом случае одновременно забоя и уступа.
При курсовом проектировании длина уступа в сильнотрещиноватых скальных грунтах может быть принята 30...40 м, в слаботрещиноватых и трещиноватых – 100...150 м.
2. Способ опертого свода.
Сущность способа заключается в предотвращении смещения кровли выработки и развития горного давления путем быстрого возведения в калотте постоянной обделки. Этот способ применим при наличии в подошве калотты грунтов, позволяющих опереть на них свод обделки без его существенных осадок. К таким грунтам относятся грунты крепостью 2 < f < 4 (малопрочные скальные и полускальные грунты), а также нескальные грунты типа твердых глин, сцементированных крупнообломочных грунтов.
Длина уступа назначается таким образом, чтобы к моменту разработки штроссы бетон ранее возведенного свода обделки достиг проектной прочности (20...25 дней после укладки).
Разработка уступа производится по частям: вначале разрабатывается средняя штросса (ядро уступа) с сохранением грунтовых целиков под пятами свода, а затем участками (в слабых грунтах крепостью 1,5 < f < 2 – в шахматном порядке в плане), вначале разрабатываются боковые штроссы и сооружаются стены. Длину подводимого под свод участка стены назначают в зависимости от устойчивости грунтов. При этом бетонирование очередного участка стены допускается, когда прочность смежного с ним участка достигнет 75 % проектной, т. е. примерно через 7 суток после введения его в работу.
В проекте должны быть определены следующие технологические параметры:
-
длина заходки W;
-
длина уступа;
-
длина заходки на разработку уступа Wу;
-
длина участка от забоя до разработки лотка тоннеля и бетонирования плиты основания или обратного свода;
-
длина участка от забоя до бетонирования обделки тоннеля (длина участка на временном креплении).
Способ применяется для проходки выработок большого сечения (двухпутных железнодорожных и автодорожных тоннелей) на отдельных, небольших по длине участках в слабых связных или малопрочных скальных грунтах.
Классический вариант способа опорного ядра (а) заключается в проходке боковых штолен, бетонировании в них стен обделки, разработки грунта в калотте и бетонировании свода с опиранием на стены. Далее разрабатывается грунт ядра сечения. Таким образом удается избежать применения специальных способов проходки (закрепления грунтового массива, применения опережающей крепи кровли и лба забоя и т. п.).
В настоящее время при строительстве протяженных участков тоннелей применяют модифицированный способ опорного ядра, позволяющий организовать поточную схему ведения работ. Пример такого решения показан на рисунке (б). Способ позволяет увеличить темпы строительства за счет проходки боковых пилот-тоннелей щитовыми комплексами, в которых бетонируют опоры свода. Затем разрабатывается грунт калотты и производится монтаж сборной обделки свода тоннеля. Для этого может быть применен высокопроизводительный механизированный агрегат с укладчиком обделки. Ядро разрабатывают с применением высокопроизводительных механизмов и транспорта.
