Способ продавливания пешеходных и коммуникационных тоннелей небольшого диаметра

5.3.1. Способ продавливания наиболее эффективен при строительстве тоннелей и прокладке инженерных коммуникаций под автомобильными и железнодорожными магистралями, а также на участках городских территорий в непосредственной близости от существующих зданий и подземных сооружений (рис. 4.8).

Рис. 4.8. Схема продавливания пешеходного тоннеля

1 - ножевая секция; 2 - горизонтальные полки; 3 - продавливаемая обделка; 4 - контактный провод; 5 - кран; 6 - секция обделки; 7 - распределительная рама; 8 - домкратная установка; 9 - опорная стена; 10 - забойный котлован

Способом продавливания в г. Москве только трестом ГПР-3 Главмосинжстроя прокладывается до 8 - 10 км трубопроводов диаметром 800 - 2000 мм. С использованием этого способа построены пешеходные тоннели у железнодорожной станции «Беговая», под путями Казанского вокзала, между станциями метро «Варшавская» и «Коломенская», у станций метро «Тушинская» и «Ботанический сад» и др.

За рубежом (в Великобритании, Германии, Италии, Франции, США, Японии и др.) способ продавливания получил широкое применение при строительстве коллекторных, пешеходных и транспортных тоннелей.

Способ продавливания применяют в насыпях, уплотненных, осушенных несвязных грунтах. В слабых водонасыщенных грунтах продавливание производят с применением водопонижения.

Способ применяют, как правило, для продавливания тоннелей небольшой длины (в США, Германии и Японии имеется опыт продавливания коллекторных тоннелей до 60 - 80 м и более).

Поперечные сечения трубопроводов, применяемых при способе продавливания, могут быть круглые, трапецеидальные, квадратные, прямоугольные и др. с размером труб 800 - 2000 мм. Материал трубопроводов - сталь, железобетон и различные полимерные материалы. Трубы выпускают звеньями длиной 1, 5 - 3, 0 м, а при использовании телескопических домкратных установок - до 5 м. Стыки между секциями труб уплотняют и изолируют, создавая водонепроницаемое соединение.

Обделки коллекторных и пешеходных тоннелей чаще всего выполняют в виде цельных секций из обычного или преднапряженного железобетона, прямоугольного, сводчатого или кругового очертания длиной до 2 - 3 м и массой до 20 т и более. Цельнотянутые обделки имеют, как правило, заводскую гидроизоляцию, а при строительстве производят только герметизацию стыков между секциями.

При продавливании трубопроводов больших размеров в них помещают грунторазрабатывающие агрегаты, при помощи которых разработанный грунт поступает внутрь трубопровода и грузится в вагонетки или ковши, которые лебедками перемещают в забойный котлован и краном поднимают на поверхность земли. По мере разработки грунта секции трубопровода опускают в забойный котлован и продавливают гидравлическими домкратами в грунтовый массив. Средняя скорость продавливания трубопроводов составляет 1, 5 - 3 м/смена.

Механизированные установки для продавливания трубопроводов по принципу действия подразделяются на две группы:

- с полным разрушением керна, образующегося при продавливании трубы;

- с последующей транспортировкой неразрушенного керна.

По принципу первой группы разработаны установки СКБ Мосстроя с рабочим органом роторного типа и транспортированием разработанного грунта с помощью специального совка и установка ПУ-2 конструкции ЦНИИподземмаша с экскаваторным рабочим органом. Эти установки обеспечивают эффективную разработку забоя, но имеют пониженную производительность из-за цикличности транспортирования грунта и простоя рабочего органа.

Непрерывное транспортирование грунта из забоя с одновременным его разрушением и продавливанием трубы обеспечивает установка УВП-1600К.

Указанные установки применяются для продавливания сухих и неводонасыщенных грунтов естественной влажности.

Ко второй группе относятся установки с отрывом неразрушенного керна с применением сжатого воздуха, взрывчатых газов или механическим его отрывом (установки треста ГПР, станки горизонтального бурения УГБ-2, УГБ-5, УГБ-6, «Запорожье», ПУ-1, ПУ-2 и др.).

Ленгипротрансмостом для продавливания пешеходных тоннелей разработаны типовые проходческие комплексы шириной 3 и 4 м. В состав комплекса входит прямоугольный щит с 14-ю домкратами для передвижки и 12-ю забойными. В хвостовой части щита размещаются три барабана с антифрикционными лентами. В забойном котловане размещается основная домкратная батарея с нажимной рамой, по периметру которой расположены 16 домкратов для продавливания обделки. Скорость продавливания составляет 2, 4 - 3 м/сутки, максимальная длина участка продавливания - 50 м. Для пробивания участков большей длины применяют промежуточную домкратную установку. Транспортировка грунта осуществляется скребковым транспортером, загружающим его в вагонетки вместимостью до 1 м³.

Московским механическим заводом Главтоннельметростроя изготовлен агрегат КМ-35 для продавливания колец чугунной тюбинговой обделки с наружным диаметром 6 м. Агрегат состоит из ножевой секции, размещенной впереди продвигаемой обделки, и домкратной установки с гидросистемой. Ножевая секция представляет собой опорное кольцо с двумя горизонтальными и тремя вертикальными перегородками. Для сбрасывания грунта вниз на горизонтальных перегородках предусмотрены «окна».

В кольцевой опорной части металлоконструкции размещаются 30 гидравлических домкратов грузоподъемностью по 100 т. В средней ее части имеется ступенчатая горизонтальная перегородка с выдвижными площадками, с которых ведется монтаж колец обделки.

За рубежом (США, Великобритания, Германия, Франция, Япония и др.) разработаны различные установки для продавливания коллекторных и пешеходных тоннелей в виде механизированных комплексов, включающих в себя ножевую секцию с забойной крепью и грунторазрушающими устройствами, средства для погрузки и транспортирования грунта, домкратные установки.

Ведущей фирмой Германии по изготовлению оборудования для продавливания является «Вестфалия Люнен». Эта фирма выпускает комплекс для механизированного продавливания с головной секцией в виде щита с домкратами, опирающегося на обделку через кольцо.

Германской фирмой «Базе» разработан комплекс для продавливания, в котором телескопические домкраты обеспечивают продавливание секций обделки длиной до 3, 5 м и диаметром 2, 4 - 3, 1 м.

Для продавливания крупногабаритных тоннельных элементов длиной до 15 - 20 м и массой 300 - 500 т секции изготавливают непосредственно в створе тоннеля на заранее устроенном основании, которое выполняют в виде железобетонной плиты, закрепленной в грунте для восприятия реактивных усилий, возникающих при продавливании. Продавливание крупногабаритных секций позволяет получить высококачественную конструкцию тоннеля с минимальным количеством швов.

Для увеличения длины продавливания крупногабаритных секций фирмой «Вайс унд Фрайтаг» (Германия) разработан способ «телескопического продавливания», заключающийся в продавливании секций с меньшими размерами через ранее задавленные секции большего размера. Впервые этот способ применили в 1979 - 1980 гг. при строительстве в г. Кельне (Германия) автотранспортного тоннеля длиной 102 м и сечением 12´ 4, 9 м, состоящего из 4-х секций.

В Японии разработан способ «протаскивания» секций, при котором усилия домкратов передаются на обделку при помощи стальных тяговых тросов, пропущенных через грунтовый массив и продольные каналы в обделке. Способ имеет две разновидности. При первой из них усилие в тяговых тросах создает домкратная установка, смонтированная в финишном котловане, тогда как стартовый котлован остается свободным для выполнения операций по транспортировке разработанного грунта и монтажу или изготовлению продавливаемых секций. При втором варианте натяжение тросов и соответственно «протаскивание» осуществляют при помощи домкратных установок, смонтированных в торцах продавливаемых секций с обеих сторон тоннеля.