Человечество уже не первое столетие с успехом осваивает подземное пространство. Речь идет не только о метрополитенах, которые присутствуют во всех крупных городах мира, но и о горных выработках, создаваемых для добычи полезных ископаемых. В обоих случаях применяется специальное оборудование – проходческие щиты, гарантирующие безопасность оборудованию и обслуживающему персоналу во время проведение земляных работ.
Впервые проходческий щит был применен в 1825 году при сооружении тоннеля под рекой Темзой. С тех пор этот тип оборудования неоднократно применялся при строительстве метрополитенов в таких крупных городах, как Москва, Санкт-Петербург, Екатеринбург и в других мегаполисах.
Проходческий щит
Проходческий щит представляет собой подвижную сборную металлическую конструкцию в виде полого цилиндра. Он сооружается на месте горной выработки или при строительстве метрополитена для защиты прокладываемых в горизонтальном направлении шахт от обрушения. Иногда его также называют временной или передвижной крепью – специальной конструкцией, которая сооружается для защиты стенок тоннеля от обрушения.
Конструктивно проходческие щиты представляют собой сложный комплекс оборудования, в состав которого входят три основные части:
- Ножевая. В ней происходит сам процесс бурения, разработки горной породы.
- Опорная. Служит для размещения вспомогательного оборудования, а также гидравлических домкратов, заставляющих двигаться щит вперед.
- Хвостовая. Обеспечивают защиты персонала при воздвижении постоянной крепи.
В состав проходческого щита может входить разнообразное оборудование, которое необходимо для упрощения работ по разработке забоя, транспортировке земляных масс, укреплению и защите стенок от обрушения.
Конструкция проходческого щита
Главными элементами щита являются оболочка и ножевое кольцо, на котором расположены режущие элементы проходческого щита. В некоторых моделях «резцы» выполнены в виде твердосплавных вставок, расположенных под определенным углом друг к другу на рабочей поверхности ротора, а также опорное кольцо.
Вперед, в пространство перед ножами, щит продвигается при помощи гидравлических цилиндров, которые опираются на последнее кольцо обделки. После этого в процесс вовлекаются забойные гидроцилиндры, которые прижимают сборные деревянные панели к горной породе, дабы та не обрушилась.
Свободное пространство между опорным и ножевым кольцом разбито на ячейки вертикальными перегородками и на ярусы горизонтальными переборками. Внутри этих «отсеков» располагается необходимое оборудование. Горизонтальные переборки могут выдвигаться гидравлическими домкратами.
Классификация проходческих щитов по форме поперечного сечения
Как правило, проходческие щиты собираются непосредственно на месте проведения работ. Из стальных сегментов конструируются опорное и ножевое кольцо, а из стальных листов, изогнутых по цилиндрической поверхности, формируют оболочку.
Оборудование для горизонтального бурения отличается формой поперечного сечения, габаритами, способом разработки и по области применения. Наиболее распространенной формой поперечного сечения является круг. Реже встречаются машины прямоугольного, арочного и иного очертания.
Виды щитов согласно длине диаметра
Опираясь на диаметры проходческих щитов, выделяют следующие виды конструкций:
- Малые (до 3200 мм) – используются в городских службах для прокладки коллекторных тоннелей.
- Средние (до 5200 мм) – применяются для прокладки гидротехнических коммуникаций и разработки горных ископаемых.
- Большие (свыше 5200 мм) – практикуются при создании железнодорожных тоннелей, линий метрополитенов, крупных горных выработок.
Площадь поперечного сечения рабочей поверхности варьируется от 10 до 16 и более квадратных метров, в зависимости от диаметра рабочей поверхности.
Типы оборудования по способу разработки забоя
При разработке полезных ископаемых или создании подземных путей сообщения горизонтальное бурение проводят различными видами проходческих щитов.
Они отличаются между собой степенью механизации исполнительных органов:
- Полностью механизированные. Для разрушения породы в таких конструкциях используется специальное оборудование – экскаваторные, планетарные, штанговые рабочие органы, а также установки гидромеханического воздействия.
- Частично механизированные. Отсутствие специального устройства для разработки слоев грунта является их исключительной особенностью. Для разрушения пород здесь применяют отбойные молотки, проводят взрывные работы или вдавливают переднюю заостренную часть щита в грунт.
- Специальные проходческие щиты. У таких конструкций головная часть закрыта. Они используются для создания тоннелей в особо сложных геологических условиях.
При этом конструкции делят на типы, предназначенные для работы в различных условиях – увлажнённых грунтах, для разработки забоев в сыпучих и малоустойчивых породах и для проходки в земли с крепостью от 0,5 до 5 и выше.
Назначение оборудования
Проходческие щиты применяются для создания шахт в горизонтальном направлении. Такой вид работ именуется как «горизонтальное бурение» и применяется в различных отраслях человеческой деятельности. Чаще всего он используется для создания и расширения существующих метрополитенов, разработки полезных ископаемых.
В последнее время широкое распространение получили работы по прокладке различных коммуникационных линий под автомобильными дорогами, трассами и прочими путями сообщения, именуемые как горизонтально направленное бурение, или ГНБ.
Горизонтально направленное бурение
Повсеместное применение данной технологии обусловлено высокой экономической эффективностью. В частности:
- исчезает необходимость ремонта дорог по завершении мероприятий;
- отпадает потребность в перекрытии автомобильного потока и создании объездных путей;
- возможна прокладка новых линий без нарушения целостности уже существующих.
При применении метода горизонтально направленного бурения оператор проходческого щита создает пилотную скважину, которая затем расширяется риммером – расширителем обратного действия. Через готовый тоннель протягивается плеть трубопровода.
В качестве последнего нередко используется полимерный рукав, который затем наполняется бетоном. После затвердевания цементной смеси (около 21 дня) новая коммуникационная линия готова.
Проходческие щиты сегодня
Живым примером применения проходческого щита может стать строительство участка тоннеля по «Фрунзенскому радиусу» длиной 3760 метров между станциями «Проспект Славы» и «Южная» в Санкт-Петербургском метрополитене.
В проекте участвует компания из Германии Herrenknecht AG, которая обязуется изготовить проходческий щит. «Метрострой» — компания-участник с российской стороны, сотрудники которого разработали проект по созданию первого на постсоветском пространстве двухпутного тоннеля.
Ранее отечественная фирма уже сотрудничала с немецким производителем. Предоставленный им щит «Аврора» активно используется для сооружения наклонных ходов на станции «Спасская».
Проходческий щит для сооружения тоннелей и разработки месторождений полезных ископаемых.
Проходческий щит применяется при сооружении тоннелей различного назначения, а также при разработке месторождений полезных ископаемых подземным способом.
Проходческий щит
Преимущества проходческого щита
Устройство и рабочие органы проходческого щита
Проходческий щит:
Проходческий щит – это подвижная конструкция, находящаяся в голове строящегося туннеля и обеспечивающая безопасную разработку породы в забое, погрузку ее на внутритуннельный транспорт и возведение крепи (обделки). Проходческие щиты обычно имеют круглое поперечное сечение, но бывают прямоугольными, эллиптическими, подковообразными, в т. ч. незамкнутыми.
Проходческий щит применяется при сооружении тоннелей различного назначения, а также при разработке месторождений полезных ископаемых подземным способом.
Проходческие щиты могут использоваться в любых горно-геологических условиях, однако наиболее эффективны они в мягких грунтах.
Проходческие щиты для лучшей управляемости должны обладать необходимой маневренностью, характеризуемой, в частности, отношением длины к поперечному размеру.
По размеру щиты условно разделяют на щиты большого (более 7 м), среднего (от 5 до 7) и малого сечения (менее 5 м). Диаметр получаемых тоннелей может варьироваться от 1 до 19 м.
Разновидностью проходческого щита является подземный робот многоцелевого назначения “Геоход”.
Преимущества проходческого щита:
– увеличение темпов проведения работ и производительности труда в 2-2,5 раза,
– снижение стоимости проходческих работ,
– облегчение и обеспечение безопасности труда рабочих – проходчиков,
– совмещение большого числа основных и вспомогательных рабочих операций,
– механизация рабочих операций,
Устройство и рабочие органы проходческого щита:
Основными частями проходческих щитов являются: ножевое кольцо, опорное кольцо, щитовые домкраты, забойные домкраты, платформенные домкраты, трубы, пускорегулирующая аппаратура, горизонтальные и вертикальные перегородки.
Ножевое кольцо служит для частичного срезания мягких и сыпучих пород и предохранения вывала породы. Под защитой ножевого кольца осуществляют выемку горной породы. Опорное кольцо, непосредственно примыкающее к ножевому, является основой несущей конструкции щита и служит для размещения щитовых домкратов, труб и пульта механизмов управления щита. В хвостовой части щита возводят постоянную крепь (обделку).
Перемещение щита, а в мягких породах его вдавливание в массив с целью разработки породы осуществляется с помощью щитовых гидравлических домкратов.
Проходческие щиты размером до 2 м не имеют перегородок. При увеличении диаметра до 3 м щиты снабжаются одной горизонтальной перегородкой. В щитах больших размеров устанавливают несколько горизонтальных и вертикальных перегородок для увеличения жесткости и прочности щита. Горизонтальные и вертикальные перегородки делят сечение щита на независимые рабочие ячейки, обеспечивающие удобство и безопасность ведения горностроительных работ по всему забою.
В необходимых случаях крепление забоя выработки осуществляется с помощью забойных домкратов. На перегородках монтируют также выдвижные платформы с домкратами (платформенные домкраты), с которых ведут разработку породы в ячейках щита.
Рабочие органы существующих проходческих щитов воздействуют на забой в основном способами вдавливания, резания или комбинированным способом.
Способ вдавливания эффективен в сыпучих (песчаных) и мягокопластичных связных (глинистых и илистых) грунтах. Вдавливание выполняется головной частью, состоящей из ножевого кольца и режущих полос или диафрагмы с окнами, через которые грунт в виде осыпей или брикетов поступает внутрь проходческого щита.
Способ резания в забое эффективен в устойчивых связных грунтах, особенно в плотных глинах и сланцах. Для резания применяются в основном роторные, планетарные и фрезерные рабочие органы.
карта сайта
какие функции у видео про lovat traincraft майнкрафт traincraft проходческий щит
видео работы проходческого щита
проходческий комбайн щит
проходческий щит в метро видео 3d модель herrenknecht s 791 epb shield minecraft railcraft брюнеля виктория елизавета кт 1 5.6 купить майнкрафт метро надежда перевозка щмп 4 щп 4
скачать книгу бренер проходческие щиты в россии видео херренкнехт
виды диаметры рынок сколько проходческих щитов в москве
Коэффициент востребованности 532
Пятница — время хороших новостей и интересных картинок. Поэтому сегодня мы посмотрим, как собирают проходческий щит для метро на Виноградарь. Полное (и более правильное) название — тоннелепроходческий механизированный комплекс (ТПМК). Его уже собрали настолько, что непосвященный зритель во время пуска не заметит практически никаких отличий. Впереди еще много работы по наладке, подключению и настройке различных систем. А поскольку материала у меня накопилось уже на полторы публикации, сегодня я покажу вам первую часть — основные этапы сборки щита, которые происходили в течение последнего месяца. Смотрим!
Для начала небольшой ликбез, чтобы лучше понимать, почему именно «тоннелепроходческий комплекс» и где там на самом деле «щит». Проходческий щит, как следует из его названия, — предназначен для защиты проходчиков, которые ведут строительство тоннеля, от воздействия незакрепленного грунта в забое и вокруг самого щита. А грунты бывают самые разные… От довольно крепкой глины до весьма опасной жижи с песком. По сути щит — это защитная оболочка, которая упирается в забой. Внутри нее с одной стороны выбирается грунт, а с другой монтируется тоннельная обделка: тюбинги или блоки. По мере продвижения процесса оболочка пропихивается вперед.
1. Так выглядит проходческий щит образца 30-х годов. Просто круглая бочка, внутри которой рассекающие полки и домкраты для перемещения щита.
2. Это он же, только изнутри во время проходки. Слева хорошо видны домкраты, которыми щит отталкивается от смонтированных тюбингов, а впереди видны рассекающие грунт полки. Нужны они, чтобы забой не нависал сплошной стеной (для многих грунтов это опасно) и его можно было разрабатывать отдельными секторами. Как вы уже догадались, проходка на таком щите ведется вручную, механизирован только процесс откатки породы.
3. Эти стенки, распертые балками — это тоже проходческий щит, причем под его прикрытием строят одновременно два параллельных тоннеля (где-то между «Оболонью» и «Героев Днепра»). А вы думали, что щиты только круглыми бывают? 🙂
4. За последние десятилетия технологии существенно шагнули вперед: проходка стала полностью механизированной, ручные операции теперь полностью исключены, а проходческие комплексы свободно могут работать как и в обводненных грунтах, так и в скальной породе. Но вот со времен появления первых щитов их назначение до наших дней не изменилось. На фото тот самый проходческий комплекс Herrenknecht S-402, который будет вести проходку на Виноградаре. И здесь мы видим такую же круглую оболочку, главное назначение которой — защита людей и механизмов от открытого грунта. Это есть то, что правильно называть «щитом». Только здесь внутри щита уже находится огромное количество оборудования, которое необходимо для проходки и монтажа тоннельной обделки.
5. А за щитом тянется длинный технологический хвост, который обеспечивает его работу. Поэтому все вместе это называется «комплексом». Здесь на фото видно только его половину, в длину вся эта «колбаса» достигает почти 100 м. Сам по себе щит без «технологии» работать не может.
Наглядно представить, как будет полностью выглядеть тоннелепроходческий комплекс, которым будут вести проходку, можно на этом видео:
Или по этой ссылке. Как на видео, так и по ссылке зафиксирован момент протаскивания щита через станцию «Выставочный центр» в 2011 году.
6. А нам пора смотреть на сборку ТПМК для проходки на Виноградаре. Как видно из схемы, закрытая (щитовая) проходка составляет 1,3 км в двухпутном исчислении. Щит монтируется в монтажно-щитовой камере у станции «Мостицкая», а финиширует у шахтного ствола 215, который расположен неподалеку станции «Сырец». Затем проходческий комплекс снова перевезут на «Мостицкую» и он пройдет второй тоннель тем же маршрутом. Первым будет строиться правый тоннель (из Виноградаря в центр).
7. Собственно щит, который упирается в забой, состоит из четырех частей. Весят вместе они немало, места занимают тоже (диаметр свыше 6 м), поэтому перевозить и опускать в котлован такую махину одним куском — довольно проблематично (хотя такой монтаж изредка все же применяется). На фото мы видим нижнюю часть щита.
8. А это верхняя часть с барокамерой (нужна для выхода в призабойную зону в случае аварийной ситуации).
9. Кстати, так выглядит барокамера изнутри. По сути это шлюз между призабойной зоной и всем остальным миром. В этой проходке барокамера скорее всего использоваться не будет.
10. Тем временем, рядом с монтажной камерой начинают появляться и остальные части комплекса. Одна из технологических тележек на переднем плане.
11. Шнек с гидравлическим приводом. Нужен он для извлечения грунта из призабойной зоны и выдачи его на транспортировочную ленту.
12. Внушительный такой червяк.
13. Добавились еще хвостовые тележки, а на кран застропили блокоукладчик.
14. И, наконец, «юбка» щита. По сути — это продолжение щитовой оболочки. 
15. Хотя внутри она полностью пустая, тем не менее она выполняет ряд важных ролей.
16. Перво наперво скрепляются нижняя и боковые части щита.
17. Щит уже находится внизу монтажной камеры и установлен строго по оси будущего тоннеля. Слева отдельно лежит верхняя часть щита.
18. Для вращения планшайбы с ножами (это то самый круглый «блин» с резцами, который находится спереди щита — см. фото 4) используется восемь мощных гидравлических моторов. Этот блок крепится к остальным частям щита с помощью мощных болтов и гаек (вон они на фото снизу по контуру блестят).
19. С помощью таких.
20. Так нагляднее, правда? 🙂 Это старые болты, их во время монтажа сразу меняют на новые.
21. На такие. Настоящая царь-гайка, да. 
22. В сториз вы спрашивали, чем их закручивают 🙂
23. Последняя четвертая часть щита занимает свое место. Сверху виден лючок к барокамере, снизу отверстие, в которое будет вставлен шнек. Отсюда он будет забирать породу.
24. Дальше к щиту присоединяется блокоукладчик, с помощью которого будет монтироваться тоннельная обделка.
25. По контуру прямоугольные «пятки» домкратов, которыми щит будет отталкиваться от установленных блоков обделки для перемещения вперед. Скоро увидим их в работе 😉
26. Блокоукладчик крупным планом.
27. Для продолжения монтажа щит нужно немного подвинуть вперед. Для этого в монтажную камеру опускают несколько блоков тоннельной обделки.
28. И подсовывают под блокоукладчик. Во время работы щита эти блоки, конечно, будут подаваться и ставиться совершенно иным образом.
29. Блок укладывается в лоток и щит отталкивается от него одним из домкратов. Во время работы щита, когда будет собрано полное кольцо обделки, щит от него будет отталкиваться всеми своими 19-ю домкратами.
30. Чтобы шток домкрата не вышел полностью наружу, проводится дополнительная проверка с помощью обычной рулетки.
31. А так устанавливается «юбка». За фото спасибо grenka89.
32. 
33. Обратите внимание, что на щит уже установлен шнек, который торчит под углом из призабойной зоны. И также хорошо видно отверстие, через которое грунт будет скидываться на транспортировочную ленту.
34. Как можно заметить, между щитом и юбкой имеется четкая граница. Дело в том, что юбка крепится к щиту на специальных домкратах, которые могут поворачивать юбку относительно оси щита. Таким образом, при прохождении кривых участков щит будет незначительно изгибаться.
35. Параллельно монтажу со щита очищается грязь, ржавчина, различная нечисть, многие детали подкрашиваются и щит постепенно обретает более нарядный вид.
Наступает время опускать вниз технологические тележки и подключать их к щиту. Всего таких тележек на этом щите 7, причем 3-я и 4-я тележки конструктивно выглядят как одна. Сколько будет тележек смонтировано для проходки к «Сырцу» пока не очень понятно. Сначала в планах было исключить одну из тележек и оставить 6. Но недавно я услышал другое мнение, будто тележек все же будет все 7. В общем, скоро увидим. Так или иначе, здесь для запуска щита сразу монтируются только первые 3 тележки (из-за нехватки места). Остальные пока планируется полноценно подключить к проходческому комплексу после того как начнется проходка, щит пройдет определенное расстояние и под хвостовые тележки освободится место в монтажной камере.
36. Первой опускается 3-я тележка (именно так: в обратном порядке). Ее позже оттолкают назад, ее место займет 2-я, их снова подвинут назад и, наконец, поставят 1-ю. Такой порядок вызван местными условиями: зона работы крана, расположение расстрелов в котловане и т.д.
37. На 3-й тележке находится трансформатор и проем для подачи блоков обделки на специальный транспортер, который передает их к блокоукладчику. Обратите внимание: эта тележка, как и все остальные, имеет наклоненные ролики для перемещения по обделке. Поэтому в лотке заранее заранее было уложены настоящие блоки, которые в дальнейшем будут демонтированы (когда хвост щита уйдет в тоннель).
38. А вот со стороны будущей тяговой подстанции лотковая плита имеет совершенно иную форму.
39. Поэтому, чтобы затолкать тележки на эту плиту, были смонтированы две двутавровые балки под ролики тележек. Кстати, на этом фото слева видно 2-ю тележку, опущенную в котлован.
40. Она же после перемещения в лоток. На этой тележке находится пост управления проходческим комплексом, главные насосы и пр.
41. В котлован ныряет последняя (пока) тележка, которая располагается 1-й относительно щита.
42. Все три тележки в одном кадре. 1-я спускается вниз, 2-я и 3-я уже установлены в лоток, но еще не отодвинуты назад, чтобы освободить место под 1-ю тележку.
43. На этой тележке начинается транспортер для извлечения грунта (над ним будет нависать шнек) и тут же расположены насосы для нагнетания раствора за обделку.
44. Все три телеги на своих местах. Из-за временного перепада плит между монтажной камерой и территорией будущей подстанции, щит как бы извивается.
45. Как вы уже могли заметить, проходческому комплексу было присвоено имя «Галина». Во время проходки между «Демиевской» и «Теремками» (это пока единственное место, где этот щит работал в Киеве), комплекс носил имя «Ярослава».
46. Поскольку все необходимые тележки на своих местах, начинается важный и долгий этап: все подключить в единую систему и проверить работу каждого узла.
47. Внимательные зрители заметили, что название пока сделано в виде наклейки. Она временная, так сказать, «для примерки». Позже будет сделан капитальный вариант.
48. «Галине» пока не хватает планшайбы… То есть самого важного органа, которым она она будет «разгрызать» грунт (посмотрите еще раз фото 4). Прикручиваться планшайба будет на круглый ротор по центру. Но пока она не приехала и не совсем понятно, как скоро она будет: как и ряд другого оборудования она зависла за пределами Украины из-за карантинных мер и ограниченного движения транспорта.
49. А пока на щите продолжаются монтажные работы. Завариваются пластинами металла просветы между разными частями оболочки щита.
50. Устанавливается опорная рама. За ней будет смонтировано стартовое кольцо, от которого щит будет отталкиваться во время начала проходки. 
51. Как и сам щит, рама имеет наклонена вперед, т.к. пути в этом месте уже будут спускаться в сторону «Сырца».
52. Сварка опорной рамы.
53.
54. Проходческий комплекс все больше обретает те очертания, которые мы увидим во время его старта.
55. Так сейчас выглядит хвост. Как я уже говорил, после старта проходки, здесь добавятся недостающие тележки.
56. Разматывается транспортировочная лента для грунта.
57. На третьей тележке смонтирован кран-балка, которым будут перегружаться блоки обделки.
58. Еще немного фото щита. Нависающий шнек над началом транспортировочной ленты.
59. Рассказать обо всем в одной публикации невозможно, поэтому подробно с устройством и работой комплекса мы с вами познакомимся чуть позже.
60. Обязательно заглянем во все углы 😉 Не переключайтесь!
P.S. Конечно, самый важный вопрос, который всех интересует: когда, собственно, старт проходки. Сейчас задерживается крайне важное для работы щита оборудование (и на это, к сожалению, очень трудно повлиять) + карантинные меры оказывают свое влияние и на эту стройку. Поэтому окончательная дата до сих пор неизвестна, увы.
См. также:
Как через «Выставочный центр» щит толкали
Метро на Виноградарь. Январь-март 2020
Метро на Виноградарь. Итоги 2019 года
Другие публикации о строительстве метро на Виноградарь
Проектная трасса метро на Виноградарь
Метро на Виноградарь. Старые и новые схемы
проходческий щит — патент РФ 2264538
Изобретение относится к области подземного строительства, а именно к проходческим щитам, и может быть использовано при сооружении тоннелей квадратного сечения. Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в упрощении конструкции проходческого щита и повышении надежности его работы. Устройство содержит корпус квадратного сечения с закругленными углами, узел для выборки грунта в виде ротора с режущими элементами на его торцевой и цилиндрической поверхностях. Устройство содержит также подрезные элементы в виде ножевых вставок, закрепленных по углам торцевой поверхности корпуса щита и наклонных стенок, размещенных между корпусом и перегородкой. 3 ил.
Рисунки к патенту РФ 2264538
Изобретение относится к области подземного строительства, а именно к проходческим щитам, и может быть использовано при сооружении тоннелей прямоугольного сечения различного назначения с различными видами грунта.
Известна конструкция проходческого щита, предназначенная для сооружения тоннелей некруглого сечения, содержащая корпус, узел для выборки грунта, снабженный основным ротором с режущими элементами на торцевой поверхности ротора, дополнительные роторы меньшего диаметра, расположенные ниже уровня горизонтальной оси основного ротора и подрезные ножи, связанные с гидроцилиндрами для обеспечения их перемещения (патент ЕР №0456824 А1 по кл. Е 21 Д 9/06 от 23.08.90 г.).
Недостатком данного устройства является сложность конструкции, обусловленная наличием большого количества роторных элементов и подрезных ножей, каждый из которых снабжен своим индивидуальным приводом. Кроме того, для сооружения тоннеля прямоугольного или квадратного сечения требуется дополнительная перестройка роторных узлов.
Наиболее близкими техническим решением по совокупности существенных признаков является проходческий щит, описанный в патенте ЕР №0384065 В1 по кл. Е 21 Д 9/06.
Проходческий щит содержит корпус квадратного сечения с закругленными углами с перегородкой, разделяющей призабойную зону от зоны размещения обслуживающего персонала, узел для выбора грунта в виде ротора с режущими элементами на его торцевой поверхности и подрезные режущие элементы.
Конструкция данного проходческого щита сложна, содержит большое количество дополнительных малых роторов с индивидуальными приводами, работающих по заранее заданной программе, что также ведет к уменьшению надежности устройства в целом.
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в упрощении конструкции и повышении надежности работы устройства.
Поставленная задача решается за счет того, что проходческий щит содержит корпус квадратного сечения с закругленными углами и с перегородкой, разделяющей призабойную зону от зоны размещения обслуживающего персонала, узел для выборки грунта в виде ротора с режущими элементами на его торцевой поверхности и подрезные режущие элементы, снабжен дополнительными режущими элементами, размещенными на цилиндрической поверхности ротора, а подрезные элементы выполнены в виде закрепленных по углам торцевой поверхности корпуса ножевых вставок и наклонных стенок, размещенных между корпусом и перегородкой.
На фиг.1 представлена головная часть проходческого щита.
На фиг.2 — вид Б на фиг.1.
На фиг.3 — сечение А-А на фиг.2.
Проходческий щит содержит корпус квадратного сечения с закругленными углами 1, перегородку 2, разделяющую призабойную зону от зоны для обслуживающего персонала, узел для выборки грунта в виде ротора 3 с забурником 4. На торцевой поверхности ротора и на его цилиндрической поверхности размещены режущие элементы 5. Режущие элементы размещены и на забурнике 4.
По углам торцевой поверхности корпуса 1 закреплены подрезные элементы в виде ножевых вставок 6 и наклонных стенок 7, размещенных между корпусом 1 и перегородкой 2. На наклонной стенке 7 закреплен отрезок трубы 8 с герметично закрепленным со стороны зоны обслуживания персонала фланцем 9.
Устройство работает следующим образом
При перемещении проходческого щита при помощи гидродомкратов (на чертеже условно не показаны) и вращении ротора 3 происходит разрушение и выборка грунта при помощи режущих элементов, размещенных на торцевой и цилиндрической поверхностях ротора и на поверхности забурника. Этим достигается формирование круглого сечения тоннеля.
При перемещении щита происходит также вдавливание ножевых вставок 6 совместно с наклонной стенкой 7 в грунт, что приводит к осыпанию грунта в углах торцевой поверхности корпуса и выносу грунта для разрушения в зону режущих элементов, размещенных на цилиндрической поверхности ротора.
Таким образом, использование ротора с режущими элементами на его торцевой и цилиндрической поверхностях и ножевых вставок с наклонными стенками, позволяет сооружать тоннель прямоугольной формы. При этом на подрезание угловых участков не требуется дополнительной энергии на работу подрезных элементов. В данном случае используется энергия перемещения проходческого щита, что в конечном итоге упрощает конструкцию устройства и повышает его надежность.
В случае когда имеет место забивание грунтом участка в призабойной зоне, что препятствует его удалению из этой зоны, то осуществляют пробивку его через трубу 8, предварительно открыв фланец 9.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Проходческий щит, содержащий корпус квадратного сечения с закругленными углами с перегородкой, разделяющей призабойную зону от зоны размещения обслуживающего персонала, узел для выборки грунта в виде ротора с режущими элементами на его торцевой поверхности и подрезные элементы, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными режущими элементами на цилиндрической поверхности ротора, а подрезные элементы выполнены в виде закрепленных по углам торцевой поверхности корпуса ножевых вставок и наклонных стенок, размещенных между корпусом и перегородкой.
Общие сведения о щитовом способе
Щитовым способом называется способ сооружения тоннелей с применением передвижной механизированной крепи – проходческого щита. Проходческий щит предназначен для защиты призабойной зоны от обрушения на период выполнения всех основных операций производственного процесса от разработки забоя до возведения обделки.
Проходческий щит, как правило, круглой формы (реже прямоугольной, арочной и др.) передвигается вслед за разработкой грунта, отталкиваясь гидравлическими цилиндрами от торцовой поверхности обделки тоннеля (опорой также может служить специальная конструкция, распираемая в грунт). Очевидно, что щиты целесообразно использовать при проходке тоннелей в неустойчивых грунтах, где требуется обязательное крепление призабойного пространства.
В настоящее время существуют десятки разновидностей проходческих щитов для сооружения тоннелей различного диаметра в самых разнообразных инженерно-геологических условиях. Хотя при различных типах проходческих щитов предусмотрены разные способы разработки забоя, удаления разрыхленного грунта и возведения обделки, неизменной остается принципиальная схема, предусматривающая следующий порядок производства работ (рис. 2.1). Под защитой ножевого кольца (1) за один или несколько приемов разрабатывают забой на заходку длиной l, равной ширине кольца обделки, с одновременной уборкой разрыхленного грунта. После разработки забоя включают щитовые гидравлические цилиндры (3), расположенные по всей окружности опорного кольца (2). Отталкиваясь от готовой обделки (5), щит передвигается вперед в свободное пространство. Затем, включая обратный ход, убирают штоки гидроцилиндров в исходное положение и под защитой оболочки щита (4) возводят обделку из сборных элементов или из монолитно-прессованного бетона, одновременно разрабатывая забой на следующую заходку. Такими четко определенными циклами ведут проходку тоннеля, обеспечивая поточный метод работ с немедленным возведением обделки. Из сказанного ясно, что щитовой способ по сравнению с горным коренным образом изменяет организацию работ по сооружению тоннелей в неустойчивых грунтах: отпадает необходимость вести разработку забоя по частям и загромождать его временной крепью, что существенно снижает трудоемкость работ и повышает производительность труда; сокращается разрыв во времени между раскрытием выработки и сооружением обделки и тем самым снижаются величина горного давления, смещения прилегающего грунтового массива и осадки дневной поверхности; совмещаются по времени основные операции производственного процесса и создаются условия их максимальной механизации, что обеспечивает высокие темпы сооружения тоннеля; присущие щитовой проходке надежность крепления забоя и повышенная безопасность ведения работ дают возможность сооружать тоннели в сложных геологических и гидрогеологических условиях. При необходимости щитовую проходку сочетают со специальными способами (с применением водопонижения, сжатого воздуха и др.), что позволяет осуществить строительство тоннелей в водонасыщенных песках, под руслами рек и т. д.
Рис. 2.1 – Схема щитового способа сооружения тоннеля
В транспортном строительстве применяют проходческие щиты среднего диаметра (5,6–6 м) для сооружения перегонных тоннелей метрополитенов как при глубоком, так и при мелком их заложении. Щиты среднего диаметра используют также при строительстве горных транспортных тоннелей для проходки транспортно-дренажных и вентиляционных штолен. Проходческими щитами большого диаметра (8,5–9,75 м) сооружают, как правило, железнодорожные и автодорожные тоннели, а также станционные тоннели метрополитенов.
Проходческие щиты, в которых отсутствуют какие-либо устройства для разработки грунта в забое, называют обычными (частично механизированными). Такие щиты выполняют только функции передвижной временной крепи и рабочих подмостей. При использовании обычных щитов разработку забоя в слабых грунтах ведут ручными инструментами, отбойными молотками или вдавливанием в грунтовой массив элементов ножевого кольца щита. В полускальных и скальных грунтах забой разрабатывают буровзрывным способом. Все другие операции проходческого цикла в таких щитах имеют различный уровень механизации в зависимости от конструкции и размеров щита.
Проходческие щиты, разработка грунта в которых осуществляется специальными механизмами – рабочими (исполнительными) органами, расположенными в его головной части, называются механизированными. В таких щитах максимально механизированы и все другие операции проходческого цикла. Как правило, определенный тип рабочего органа механизированного проходческого щита приспособлен для работы в грунтах с определенными физико-механическими характеристиками, т. е. в узком диапазоне инженерно-геологических условий. Такая специализация механизированных проходческих щитов привела к большому разнообразию их конструктивных решений.
Организация работ при сооружении тоннелей щитовым способом зависит от типа принятого щита, вида и конструктивных особенностей обделки тоннеля. Комплексная механизация технологического процесса достигается не только за счет оборудования, расположенного на щите, но и за счет оборудования, расположенного за щитом на технологической платформе. Такой частично или полностью механизированный комплекс, основу которого составляет проходческий щит, называют щитовым комплексом.
При щитовом способе проходки тоннелей можно выделить три этапа работ – подготовительные работы, собственно проведение выработки и демонтаж оборудования.
Почему проходческий щит с именем «Елена» называют ветераном столичного метростроения и в чем уникальность проходки тоннеля от станции «Рижская» до «Савёловской» Большой кольцевой линии (БКЛ) метро? Узнайте в фотоленте на stroi.mos.ru.
Проходческий комплекс прошел на глубине до 75 метров сквозь строящиеся станции «Рижская» и «Марьина Роща», под путями Московской и Октябрьской железной дороги, а также под Третьим транспортным кольцом и действующими линиями метро – Калужско-Рижской и Люблинско-Дмитровской.
Участок метро от «Нижегородской» до «Савёловской» будет полностью готов в конце 2021 года – начале 2022 года. Его строительство началось в 2015 году.
Начать просмотр
ВОПРОСЫ #6
Как строят тоннели метро и что такое ТПМК
Тоннелепроходческий механизированный комплекс (также тоннелепроходческий щит, ТПМК) – машина для строительства тоннелей метро.
В 1930-е годы первые станции столичной подземки строились вручную: киркой и лопатой. Сегодня в арсенале метростроителей – передовые технологии. Для прокладки тоннелей используют автоматизированную сверхпрочную конструкцию под названием «проходческий щит». Ее можно сравнить со «стальным червем», который сверлит путь в толще породы, оставляя за собой готовый тоннель.
По легенде, изобретатель первого в мире проходческого щита англичанин Марк Брунель действительно придумал такую конструкцию после того, как во время службы во флоте пригляделся к «работе» корабельного червя. Он заметил, что голова моллюска покрыта жесткой раковиной, с помощью зазубренных краев которой червь буравил дерево, оставляя за собой на стенках хода гладкий защитный слой извести.
Идея машины оформилась в конструкцию в 1817 году, когда русский император Александр I обратился к Брунелю с просьбой спроектировать тоннель под Невой в Санкт-Петербурге. Правда, в России инженеру поработать не удалось – император решил возвести в намеченном месте мост. Однако в 1818 году первый щит Брунеля был запатентован, а в 1825-м с его помощью началось строительство тоннеля под Темзой.
В нашей стране проходческий щит впервые использовали в 1934 году для проходки сложного участка первой очереди московского метро между Театральной площадью и Лубянкой. А при строительстве второй очереди столичной подземки на трассах одновременно работало уже 42 щита – рекорд по объему используемой техники.
Московские строители первыми в мире с помощью тоннелепроходческих щитов стали прокладывать наклонные тоннели для эскалаторных зон. По заказу Мосметростроя канадская фирма Lovat разработала и изготовила ТПМК с наружным диаметром 11 метров. Именно с его использованием столичные метростроевцы впервые совершили щитовую проходку тоннеля для эскалаторов. Это произошло на станции «Марьина роща» Люблинско-Дмитровской линии метро.
НазадТоннели строятся в самых сложных инженерно-геологических условиях, и современные щиты рассчитаны на проходку в различных грунтах, в том числе в неустойчивых. Комплексы работают в два цикла: сначала разрабатывают грунт, затем возводят обделку, производя монтаж блоков. Средняя скорость проходки щитов сегодня составляет 250-300 метров в месяц.
Тоннелепроходческий комплекс – это целый завод по переработке грунта. В Москве всегда строили метро щитами диаметром 6 метров, теперь проходка ведется и 10-метровыми машинами-гигантами.
Щиты – «десятки» используют при строительстве двухпутных тоннелей, где в одном тоннеле проходят пути встречных направлений, а платформы находятся по бокам.
Для обслуживания и эксплуатации одного большого щита требуется меньше оборудования для вывоза грунта, сокращается и количество сопутствующей инфраструктуры – это освещение, вентиляция, подвоз тюбингов.
Метростроители называют проходческие щиты женскими именами. Этот обычай появился благодаря Ричарду Ловату, основателю и владельцу известной канадской фирмы LOVAT, выпускающей ТПМК. Он решил, что все щиты компании должны носить женские имена в честь покровительницы подземных работ святой Барбары. Традиция распространилась и на машины других производителей. Сегодня московское метро строят «Татьяна», «Лилия», «Ольга», «Любовь», «Полина», «Софья», «Наталья»…
Длина участка составляет 14 км и включает 7 станций: «Нижегородская», «Авиамоторная», «Лефортово», «Электрозаводская», «Сокольники», «Рижская», «Марьина Роща» и соединительную ветку в депо «Нижегородское» (1,9 км).
Строительство участка ведется в три этапа. Участок «Нижегородская – Лефортово» длиной 5,8 км (три станции) открыт 27 марта 2020 года и пока работает в составе Некрасовской линии метро.
Участок «Лефортово – Электрозаводская» длиной 1 км (одна станция) планируется завершить до конца 2020 года.
Участок «Электрозаводская – Савёловская» длиной 7,2 км (три станции) построят в 2021-2022 годах.
Большая кольцевая линия – самый масштабный проект в истории московского метростроения. Его длина составит 70 км.
Начать просмотр
ВОПРОСЫ #5
Большая кольцевая линия метро
Большая кольцевая линия Московского метрополитена – крупнейший в мире проект метростроения. Длина БКЛ составит 70 км с 31 станцией и тремя электродепо.
БКЛ может стать самой длинной кольцевой линией метро в мире, обогнав нынешнего «чемпиона» среди подземных колец – Вторую кольцевую линию Пекинского метро (57 км).
Первые идеи строительства БКЛ в Москве относятся к 1985 году. Но из-за недостатка ресурсов и других причин к реализации проекта не приступали в течение 25 лет. Решение начать строительство БКЛ принял мэр Москвы Сергей Собянин в 2011 году. Работы стартовали в ноябре того же года.
НазадБольшое кольцо соединит все радиальные ветки на расстоянии до 10 км от существующего кольца.
Со станций БКЛ можно будет сделать:
В ходе строительства БКЛ закладываются технические решения, которые позволят присоединить к ней новые радиусы метро:
На БКЛ запущены 9 станций метро.
Первые пять станций открыли в феврале 2018 года: «Деловой центр», «Шелепиха», «Хорошёвская», «ЦСКА» и «Петровский парк». Длина участка – 10,5 км. Его запуск улучшил транспортную ситуацию в четырех районах столицы: Хорошевский, Аэропорт, Тимирязевский, Савёловский и в деловом центре «Москва-Сити».
В декабре 2018 года открылась «Савёловская», одна из самых глубоких и сложных в строительстве станций БКЛ: глубина заложения превышает 65 метров. Метро в шаговой доступности получили почти 240 тыс. жителей районов Беговой, Савёловский, Бутырский, Марьина Роща. Они могут без пересадок добраться от Савёловского вокзала до Новой Москвы (станция метро «Рассказовка»).
29 марта 2020 года открыли еще три станции БКЛ — «Авиамоторная», «Лефортово» и «Нижегородская». Пока не будет полностью готов восточный радиус Большого кольца, они будут работать в составе Некрасовской линии.
Работы по проектированию и строительству развернуты на всех участках БКЛ.
Замкнуть кольцо планируется к 2023 году.
Назад
Вибропути. Поезда ходят по плите, «подвешенной» на вибропружинах. Когда на платформу подъезжает состав, пути амортизируют. Применение этой технологии практически нейтрализует вибрационное воздействие на здания, находящиеся на поверхности.
Колонны дымоудаления. В случае экстренной ситуации они «вытянут» дым с платформы.
Противопожарные «шторы». Так, на станции метро «Петровский парк» они спрятаны на «балконах» у перехода на зеленую ветку. Шторы выдвигаются, если на станции возникнет пожар или задымление. Они сделаны из специальной ткани, и в случае нештатной ситуации смогут отсечь открытые источники огня и не допустить распространения дыма.
Новое кольцо столичной подземки объединит периферийные районы города и сократит время в пути в два раза.
Проходка тоннелей Большой кольцевой линии завершена на 80%, кольцо готово уже на 54%.
Напомним, 18 марта 2020 года в Москве судьей Guinness World Records был зафиксирован мировой рекорд по числу одновременно работающих на строительстве метро тоннелепроходческих щитов.
48 свидетелей одновременно вели съемку 23 тоннелепроходческих механизированных комплексов (ТПМК) на объектах строительства метро. Корреспонденты stroi.mos.ru были в их числе.
15 мая 2020 года Московскому метрополитену исполнилось 85 лет. За эти годы он приобрел статус подземного памятника архитектуры и по праву считается одной из лучших транспортных систем планеты. Представляем рейтинг самых ярких, футуристических и просветительских станций, а также показываем станции с галереями и природным дизайном.
Какие станции метро построят в Москве до конца 2022 года – в спецпроекте портала Стройкомплекса.
Большая кольцевая линия метро готова на 54%
На БКЛ метро построен один из самых длинных тоннелей
Рекорд Москвы по метро отмечен Guinness World Records
Карта столичного метро и 5 линий МЦД
Все о строительстве Большой кольцевой линии метро
Щит проходческий
ЩИТ ПРОХОДЧЕСКИЙ (а. tunnelling shield, drivage shield; н. Vortriebsschild; ф. bouclier d’avancement; и. escudo para avanzar galerias) — перемещаемая призабойная крепь, используемая для проведения горных выработок.
Основной элемент щита проходческого — корпус с щитовыми домкратами и гидрокоммуникациями. Форма его поперечного сечения чаще всего круглая, реже — прямоугольная, эллиптическая, сводчатая (полущиты) и др.; площадь поперечного сечения менее 10 м2 (малые щиты проходческие), 10-16 м2 (средние), свыше 16 м2 (большие щиты проходческие). Корпус щита проходческого состоит из ножевой, опорной и хвостовой частей. Ножевая часть служит для срезания породной кромки по контуру забоя либо для внедрения в забой при проходке выработок методом вдавливания по сыпучим или пластичным глинистым породам. Опорная часть корпуса обеспечивает необходимую прочность и жёсткость всей конструкции и используется для размещения щитовых гидродомкратов перемещения, а в механизированных щитах проходческих — также рабочего органа с приводом (в немеханизированных щитах проходческих разработка забоя, как правило, производится отбойными молотками с рабочих площадок в ножевой части корпуса), погрузочного устройства, щитового перегружателя (конвейера), блокоукладчика для монтажа крепи (обделки) и другого оборудования. Хвостовая часть корпуса служит для защиты кровли и боков выработки от обрушения при монтаже блоков, тюбингов либо монолитной прессованной бетонной обделки внутри хвостовой части щита проходческого. Механизированные щиты проходческие оснащаются различными органами разрушения забоя; активными режущими горизонтальными полками (решётками), штанговыми органами с вращающейся коронкой на конце штанги (рис.), роторными, экскаваторными, гидромеханическими планетарного разрушения и другими органами.
Погрузка разрушенной породы в механизированные щиты проходческие осуществляется автономно работающими ковшовыми погрузочными машинами либо вмонтированными в щит устройствами в виде кольцевых ковшовых грузчиков, устройств в виде парных нагребающих лап, погрузочными устройствами других типов.
Устройства для монтажа сборной блочной (тюбинговой) обделки, вмонтированные в корпус щита, представляют собой радиальные эректоры, кольцевые либо дуговые укладчики; устройства для укладки и прессования монолитного бетона оснащаются секциями скользящей либо переставной металлической опалубки. К щитам проходческим прикрепляется и перемещается вместе с ним технологическая платформа, на которой размещается разминовка для обменно-транспортных операций, полки для чеканки швов сборной обделки, оборудование для тампонажа закрепного пространства цементно-песчаным раствором, а также электрооборудование всего щитового комплекса и другое вспомогательные оборудование.
Туннельный щит | инжиниринг | Британика
Туннельный щит , машина для прокладки туннелей в мягких грунтах, особенно под реками или в водоносных слоях. Проблема туннелирования под рекой столетиями бросала вызов инженерному воображению из-за сложности предотвращения просачивания грязи и воды в русло туннеля и его разрушения. В 1818 году Марк Исамбар Брюнель, эмигрантский офицер французского военно-морского флота в Англии, наблюдал за действиями крошечного морского бурильщика, корабельного червя, чьи панцири позволили ему пробиться сквозь древесину и вытолкнуть опилки за собой.Брунел построил гигантский железный корпус или щит, который можно было протолкнуть вперед через мягкую землю с помощью винтовых домкратов, в то время как шахтеры рыли сквозь отверстия затвора в лице.
Туннельный щит для метро Сан-Франциско. Предоставлено Elgood-Mayo Corp., Lancaster, PA.Подробнее на эту тему
тоннелей и подземных выработок: Щитовые тоннели
Риск потери земли также можно уменьшить, используя щит с отдельными карманами, из которых рабочие могут добывать впереди; это может быстро…
Прямоугольный в плане щит Брунеля был успешно использован для вождения первого в мире подводного туннеля под Темзой в Лондоне в 1825–42 годах. В 1865 году Питер Барлоу из Лондона запатентовал гораздо более простой щит круглого сечения, диаметром 2,5 м (8 футов), с помощью которого Джеймс Генри Грейтхед проехал небольшой туннель под Темзой менее чем за год по скромной цене. Одновременно Альфред Эли Бич из Нью-Йорка изобрел щит, также круглый в поперечном сечении, который он использовал для управления коротким экспериментальным метро под Бродвеем.В 1880-х годах Грейтхед успешно использовал сжатый воздух за своим щитом в туннеле лондонского метро, чтобы предотвратить затопление во время установки облицовки. Комбинация щита и сжатого воздуха сделала возможным туннелирование под крупнейшими реками.
Современные туннельные щиты, по сути, такие же, как и дизайн Greathead; это мощные стальные цилиндры, толкаемые вперед гидравлическими домкратами. Диафрагма или штора спереди имеет дверь, которая может открываться, чтобы люди могли работать перед щитом, или она может быть закрыта, когда щит проталкивается через очень мягкое основание.Перед диафрагмой цилиндр удлиняется круглой режущей кромкой, которая выступает дальше вверху, образуя защитный кожух для тех, кто работает перед экраном. За диафрагмой монтажный кронштейн, дополнение к щиту, создает футеровку туннеля, последовательно устанавливая сегменты стальных колец на месте. Сталь позже покрыта каменной кладкой. Гидравлические домкраты для продвижения щита располагаются на конце готовой облицовки.
Узнайте больше в этих связанных статьях Britannica:
,Wikizero — туннельный щит
Вид сбоку туннельного щита (крайний справа), использованного для строительства туннеля Темзы; постоянная кирпичная несущая конструкция строится сразу за ней. 
Туннельный щит — это защитная конструкция, используемая при выемке больших искусственных туннелей. При выемке грунта, который является мягким, жидким или нестабильным, существует опасность для здоровья и безопасности работников и самого проекта из-за падающих материалов или обвалов.Туннельный щит функционирует как временная опорная конструкция. Он находится на месте в течение обычно короткого времени с момента вскрытия туннельной секции до тех пор, пока он не будет облицован постоянной несущей конструкцией. Постоянная конструкция может состоять из кирпича, бетона, чугуна или стали, в зависимости от периода. Хотя современные щиты обычно имеют цилиндрическую форму, первый «щит», спроектированный Марком Исамбардом Брунелем, на самом деле представлял собой большую прямоугольную, похожую на строительные леса конструкцию из железа с тремя уровнями и двенадцатью секциями на уровне и прочной несущей крышу.Структура, тем не менее, защищала людей от обвалов, когда они трудились в нем, выкапывая туннель перед собой.
История [править]
Первый успешный прямоугольный туннельный щит был разработан Марком Исамбардом Брюнелем и запатентован им и лордом Кокрейном в январе 1818 года. Марк Брюнель и его сын Исамбард Королевство Брюнель использовали его для раскопок туннеля Темзы, начиная с 1825 года ( хотя тоннель не был открыт до 1843 года). [1] Говорят, что Брунел был вдохновлен в своем дизайне панцирем корабельного червя Teredo navalis , моллюска, эффективность которого при бурении в затопленной древесине он наблюдал, работая на верфи. [1] Щит был построен компанией Maudslay, Sons & Field of Lambeth, Лондон, которая также построила паровые насосы для обезвоживания туннеля.
В 1840 году Альфред Эли Бич, редактор журнала Scientific American , предположил, что дизайн круглого щита будет лучше, чем прямоугольный, и в 1868 году Бич построил круглый щит, изображение которого было напечатано в нью-йоркской новостной статье о его идея пневматической туннельной системы. Дизайн был основан на решетчатой решетке Брунеля и завинчивался вперед, когда лицо продвигалось вручную.
Первоначальный дизайн Брунеля был существенно улучшен Джеймсом Генри Грейтхедом в ходе строительства в 1870 году башни метро под Темзой в центре Лондона. В то время как многие объясняют переход от прямоугольного к цилиндрическому к Барлоу, Грейтхед был первым когда-либо строить запатентованный цилиндрический туннельный щит. Стало ясно, что Бич первым предложил круговой дизайн. Вероятно, наиболее важным нововведением запатентованной конструкции Питера В. Барлоу в 1864 году было то, что он имел круглое поперечное сечение (в отличие от Брунеля, имевшее прямоугольную конструкцию), что сразу сделало его теоретически более простым по конструкции и лучше выдерживающим вес окружающая почва; теоретически, потому что Барлоу никогда не строил свою запатентованную идею, в то время как Грейтхед делал.
Великий Щит был 7 футов 3 дюйма (2,21 м) в диаметре.
Патент Барлоу 1864 года был усовершенствован и получил предварительный патент в 1868 году, но так и не был ратифицирован, так как Барлоу умер вскоре после этого. Грейтхед самостоятельно придумал свои собственные проекты и получил два последовательных патента на различные конструкции щитов, один из которых был предназначен для строительства городской и южной лондонской железной дороги (сегодня часть северной линии лондонского метро) в 1884 году с туннелями 10 футов 2 дюйма. (3.10 м) в диаметре.
Система Грейтхеда также использовалась для проезда беговых туннелей диаметром 3 фута (3,702 м) диаметром 12 футов 1 3 дюймов (3,702 м) для Ватерлоо и городской железной дороги, которая открылась в 1898 году; Барлоу был совместным инженером [с Грейтхедом?] В проекте до его смерти. Туннели станции на станции Сити (ныне известной как Банк) были в то время туннельными щитами самого большого диаметра в мире, достигая 23 футов (7,0 м).
Большинство туннельных щитов все еще слабо основаны на дизайне Великих щитов. [2] Грейтхед запатентовал три конструкции щита, которые описаны в статье на его имя. Кроме того, он изобрел концепцию цементного раствора для стабилизации земляных работ с помощью дробового бетона. Об этом свидетельствует его патент на конструкцию второго туннельного щита с лотком для песка, который гидравлически впрыскивает армирующий раствор между сконструированной облицовкой и стенкой туннеля.
Оригинальный Щит Великой Головы, используемый при раскопках глубоких линий Лондонского Метрополитена, остается на месте в заброшенных туннелях под станцией Моргейт.. [3] . Хотя у Барлоу была идея, он фактически никогда не создавал ни свою запатентованную конструкцию щита, ни свой более поздний предварительный патентный дизайн, который никогда не был ратифицирован. Хотя это не полная история туннельных щитов, поскольку каждый год из цифровых архивов по всему миру публикуется все больше свидетельств, в результате график их развития становится более последовательным и ясным, чем когда-либо прежде.
Ручное туннелирование щита [править]
Туннельный щит Великой Головы используется на Ватерлоо и городской железной дорогеПри раннем туннелировании щит работал как способ защиты рабочих, которые выполняли рытье и перемещали щит вперед, постепенно заменяя его на предварительно построенные секции туннельной стены. Ранние глубокие туннели для лондонского метро были построены таким образом. Щит разделил рабочую поверхность на перекрывающиеся части, которые мог выкопать каждый рабочий.
Современные туннельные сверлильные станки [править]
Туннельные сверлильные станки (TBM) состоят из щита (большой металлический цилиндр) и прицепных опорных механизмов.
Вращающийся режущий диск расположен в передней части экрана. За режущим колесом находится камера, в которой выкопанный грунт либо смешивается с пульпой (так называемая пульпа TBM), либо остается как есть (баланс давления грунта или щит EPB), в зависимости от типа TBM. Выбор типа TBM зависит от условий почвы.Системы также присутствуют для удаления почвы (или почвы, смешанной с жидким навозом).
За камерой находится набор гидравлических домкратов, поддерживаемых законченной частью туннеля, которые используются для продвижения ТВМ вперед. После того, как определенное расстояние было выкопано (примерно 1,5–2 метра (5–7 футов)), с помощью эректора строится новое туннельное кольцо. Сборщик представляет собой вращающуюся систему, которая собирает железобетонные сегменты и размещает их в нужном положении.
За щитом, внутри готовой части туннеля можно найти несколько опорных механизмов, которые являются частью TBM: удаление грязи, шламовые трубопроводы, если применимо, диспетчерские, рельсы для транспортировки сборных сегментов и т. Д.
Облицовка туннеля — это стена туннеля. Обычно он состоит из сборных железобетонных сегментов, которые образуют кольца. Чугунные накладки традиционно использовались в лондонских подземных туннелях, тогда как стальные накладки иногда использовались в других местах. Концепция использования сборных секций футеровки не нова и была впервые запатентована в 1874 году Джеймсом Генри Грейтхедом. [требуется цитирование ]
Щиты в Японии [править]
В Японии существует несколько инновационных подходов к туннелированию щитов, e.грамм. Double-O-Tube или DOT-туннель. Этот туннель выглядит как два перекрывающихся круга. Существуют также щиты с компьютеризированным оружием, которые можно использовать для рытья туннеля практически любой формы. [4]
Ссылки [править]
Внешние ссылки [править]
.Ниже приведен неисправленный машинно-читаемый текст этой главы, предназначенный для того, чтобы предоставить нашим собственным поисковым системам и внешним механизмам очень богатый, представительный для главы текст для поиска каждой книги. Поскольку это НЕкорректированный материал, рассмотрите следующий текст как полезный, но недостаточный прокси для авторитетных страниц книги.
59 A.1 Типы туннелей В этом разделе описываются различные типы автомобильных туннелей. Эти типы туннелей описаны их формой, типом лайнера, инвертированным типом, методом строительства и отделкой туннеля. Так должно быть отметил, что другие типы могут существовать в настоящее время или будут построены в будущем как новые технологии становятся доступными. Цель этого раздела — посмотреть на типы, которые чаще всего используется в строительстве туннелей, чтобы помочь инспекторам правильно классифицировать любой туннель. В целом В качестве ориентира, минимальная длина 100 м (~ 300 футов) была использована при определении туннеля для инвентаризации цели.Эта длина используется в основном для исключения длинных подземных переходов; Однако другие причины с использованием туннельной классификации может существовать, например, наличие освещения или системы вентиляции, который может отменить ограничение длины. А.1.1 Формы Как показано на рисунках с A-1 по A-4, существует четыре основных формы туннелей шоссе: круговая, прямоугольная угловой, подкова и овал / яйцо. Различные формы обычно относятся к методу и грунтовые условия, в которых они были построены.Хотя многие туннели изнутри прямоугольные, из-за горизонтальных проезжей части и потолочных плит внешняя форма туннеля определяет его тип. Некоторые туннели могут быть построены с использованием комбинаций этих типы из-за различных условий почвы по всей длине туннеля. Еще одно возможное шоссе Форма туннеля, которая не показана, представляет собой одну коробку с двунаправленным трафиком. A.1.2. Типы лайнера Типы туннельных лайнеров могут быть описаны с использованием классификаций: • Без подкладки скала или скальная подкладка, • Системы укрепления горных пород, • торкрет, • ребристые системы, • Сегментные накладки, • бетон и • Стены из навозной жижи.Без подкладки рок или подкладка Как следует из названия, туннель без горной породы — это тот, в котором нет подкладки. Подкладки других типы могут существовать на порталах или в ограниченных зонах слабого камня. Этот тип лайнера был распространен у пожилых железнодорожные туннели в западных горах, некоторые из которых были превращены в шоссе туннели для локального доступа. ПРИЛОЖЕНИЕ Описание типов туннелей и системы
60 Руководство по сохранению систем автомобильных туннелей Системы укрепления камней Системы укрепления горных пород используются для придания дополнительной устойчивости горным туннелям, в которых В породе существуют дефекты.Цель этих систем — объединить куски породы, чтобы получить композитное сопротивление внешним силам. Системы армирования включают использование металлических ремней и шахтные стяжки с помощью коротких болтов, стальных дюбелей без натяжения или стальных болтов с натяжением. Чтобы предотвратить маленький осколки скалы от отслоения облицовки, проволочной сетки, торкретирования или тонкой бетонной облицовки могут использоваться в сочетании с этими системами. Рисунок А-1. Круговой тоннель с двумя полосами движения и одна безопасная прогулка. TU N N EL ЧАС EI грамм HT БЕЗОПАСНОСТЬ WALK VE р TI Калифорния L CL Е.А. р CE CENTERLINE ДОРОГИ ШИРИНА ТУННЕЛЯ ГОРИЗОНТАЛЬНОЕ ОФОРМЛЕНИЕ * * АЛЬТЕРНАТИВА ПОТОЛОЧНАЯ ПЛАТА ЭТО ПРЕДОСТАВЛЯЕТ ПРОСТРАНСТВО ДЛЯ ВОЗДУХА ПЛЕНУМ И УТИЛИТЫ ВЫШЕ CENTERLINE ТУННЕЛЬ Источник: Руководство FHWA по проверке автомобильных и железнодорожных транзитных туннелей.Рисунок А-2. Прямоугольный туннель с двумя ящиками и двумя полосами безопасности ходить в каждой коробке. БЕЗОПАСНОСТЬ ХОДИТЬ ГОРИЗОНТАЛЬНОЕ ОФОРМЛЕНИЕ ОБЩАЯ ТУННЕЛЬНАЯ ШИРИНА В.Е. р TI Калифорния L CL Е.А. р CE CENTERLINE ДОРОГИ CENTERLINE ТУННЕЛЬ CENTERLINE ДОРОГИ ГОРИЗОНТАЛЬНОЕ ОФОРМЛЕНИЕ В.Е. р TI Калифорния L CL Е.А. р CE Источник: Руководство FHWA по проверке автомобильных и железнодорожных транзитных туннелей.
Описание типов туннелей и систем 61 Рисунок А-3. Подковообразный туннель с двумя полосами движения и одной безопасной прогулкой.TU Н.Н. EL ЧАС EI грамм HT БЕЗОПАСНОСТЬ WALK VE р TI Калифорния L CL Е.А. р CE ШИРИНА ТУННЕЛЯ ГОРИЗОНТАЛЬНОЕ ОФОРМЛЕНИЕ * * ЦЕНТР ЛИНИИ ДОРОЖНОЕ ЦЕНТР ЛИНИИ TUNNEL АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ ПОТОЛОК ПЛАН, КОТОРЫЙ ПРЕДОСТАВЛЯЕТ ПРОСТРАНСТВО ДЛЯ ВОЗДУШНОГО ПЛЕМЕНА И УТИЛИТЫ ВЫШЕ Источник: Руководство FHWA по проверке автомобильных и железнодорожных транзитных туннелей. Рисунок А-4. Овальный / яичный тоннель с тремя полосами движения и двумя дорожками безопасности. R1 R2 ШИРИНА ТУННЕЛЯ * * ГОРИЗОНТАЛЬНОЕ ОФОРМЛЕНИЕ TU Н.Н. EL ЧАС EI грамм HT В.Е. р TI Калифорния L CL Е.А. RA Северная Каролина Е ЦЕНТР ЛИНИИ ДОРОЖНОЕ АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ ПОТОЛОК ПЛАН, КОТОРЫЙ ПРЕДОСТАВЛЯЕТ ПРОСТРАНСТВО ДЛЯ ВОЗДУШНОГО ПЛЕМЕНА И УТИЛИТЫ ВЫШЕ ПРИМЕЧАНИЕ: ИНВЕРТНАЯ СТРУКТУРА В СЖИЖЕНИЕ ПОЧВЫ Источник: Руководство FHWA по проверке автомобильных и железнодорожных транзитных туннелей.
62 Руководство по сохранению систем автомобильных туннелей торкрет Торкрет является привлекательным типом облицовки благодаря простоте применения и короткому времени простоя. Торкрет-бетон в основном используется в качестве временного применения перед установкой окончательного вкладыша или как локальное решение нестабильности в горном туннеле. Тем не менее, торкрет-бетон может быть использован в качестве окончательной подкладки. В этом случае он обычно размещается слоями и может иметь металлический или произвольно ориентированный синтетические волокна в качестве армирования.Внутренняя поверхность может быть гладкой, как с обычной бетон; поэтому трудно определить тип футеровки, не зная о метод строительства. Ребристые системы Ребристые системы, как правило, представляют собой двухпроходные системы для прокладки туннеля для бурения и взрывных работ. Первый Проход состоит из деревянных, стальных или сборных железобетонных ребер, обычно с блокировкой между ними. это обеспечивает структурную устойчивость туннеля. Второй проход обычно состоит из заливного бетона это находится внутри ребер.Другое применение этой системы заключается в формировании ребер с использованием предварительно изготовлены арматурные каркасы, встроенные в несколько слоев торкретирования. Еще один мягкий грунт Приложение заключается в размещении бочкообразного бруса между ребрами. Сегментные накладки Сегментные футеровки в основном используются в сочетании с туннельно-расточной машиной (TBM) в мягкие грунтовые условия. Сборные сегменты футеровки устанавливаются внутри цилиндрического хвоста Щит ТБМ. Эти сборные сегменты могут быть изготовлены из стали, бетона или чугуна и обычно скрепляются болтами, чтобы сжать прокладки для предотвращения проникновения воды.Бетон Укладочные бетонные накладки, как правило, являются окончательными накладками, которые устанавливаются поверх любого из предыдущих методы начальной стабилизации. Их можно использовать в качестве тонкого покровного слоя поверх основного вкладыша для смотри готовую поверхность внутри туннеля или наложи гидроизоляционную мембрану. Они могут быть усиленный или неармированный. Они могут быть выполнены как неструктурный элемент отделки или как основной структурная опора для тоннеля. Навозной жижи Типы конструкции навозной жижи варьируются, но обычно изготавливаются путем выкапывания траншеи Предлагаемый настенный профиль.Эта траншея постоянно заполнена буровым раствором во время тион, который стабилизирует боковые стенки. Армирующая клетка затем опускается в шлам или солдат сваи забиваются с заданным интервалом, и, наконец, тримобетон укладывается в Vation, которая вытесняет буровой раствор. Эта процедура повторяется в указанных длинах панели, которые разделены водонепроницаемыми швами. A.1.3 Инвертировать типы Инверт туннеля — это плита, на которой поддерживается проезжая часть.Есть два основных методы поддержки проезжей части; Одним из них является размещение дороги прямо на трассе у конструкции туннеля, а другой — перекрыть проезжую часть между боковыми стенками, чтобы обеспечить пространство под проезжей частью для вентиляции и коммунальных услуг. Первый метод также используется во многих автодорожные туннели над землей, где вентиляция осуществляется над уровнем проезжей части. Второй метод обычно используется в туннелях с круговым шоссе, которые должны обеспечивать поверхность проезжей части зоны достаточно широка, чтобы можно было проехать не менее двух полос движения; следовательно, дорожная плита подвешен к нижней части туннеля на определенном расстоянии.Пустота затем используется для вентиляции пленум и другие коммунальные услуги. Дорожные плиты во многих старых автодорожных туннелях в Нью-Йорке
Описание типов туннелей и систем 63 Город поддержан, помещая конструкционные стальные балки, заключенные в бетон, которые охватывают поперек к длине туннеля и расположены на расстоянии от 750 мм (30 дюймов) до 1500 мм (60 дюймов) по центрам. Более новые тоннели, подобные второму тоннелю Хэмптон-Роудс в Вирджинии, обеспечивают структурную железобетонные плиты, которые охватывают необходимое расстояние между опорами.Необходимо определить тип дорожного полотна, используемого в данном туннеле, потому что более Для структурной плиты требуется более тщательный осмотр, чем для плиты по уклону. Примеры строения Туральные плиты в общих туннельных формах показаны на рисунках с A-5 по A-7. А.1.4 Методы строительства Как упоминалось ранее, форма туннеля в значительной степени зависит от метода, используемого для построить тоннель. В таблице A-1 перечислены шесть основных методов, используемых для строительства туннелей с Форма, которая обычно приводит.Краткое описание методов строительства приведено ниже. Вырезать и накрыть Этот метод включает в себя раскопки открытой траншеи, в которой туннель построен до дизайн отделки возвышения и впоследствии покрыты различными уплотненными земляными материалами и почвы. Некоторые варианты этого метода включают использование свай и отстающих, привязных анкеров или системы навозной жижи для строительства стен туннеля. Рисунок А-5. Круговой туннель со структурной плитой, которая обеспечивает пространство для воздушной камеры ниже.Источник: Руководство FHWA по проверке автомобильных и железнодорожных транзитных туннелей. ЦЕНТР ЛИНИИ ДОРОЖНОЕ ВЫТЯЖНОЙ ВОЗДУХОВОД СВЕЖЕГО ВОЗДУХА ЦЕНТР ЛИНИИ TUNNEL КОНСТРУКЦИИ SLAB
64 Руководство по сохранению систем автомобильных туннелей ВЫТЯЖНОЙ ВОЗДУХОВОД СВЕЖЕГО ВОЗДУХА ЦЕНТР ЛИНИИ TUNNEL КОНСТРУКЦИИ SLAB ЦЕНТР ЛИНИИ ДОРОЖНОЕ Источник: Руководство FHWA по проверке автомобильных и железнодорожных транзитных туннелей. Рисунок А-6. Однобоксовый туннель со структурным плита, которая обеспечивает пространство для воздушной камеры ниже.ВЫТЯЖНОЙ ВОЗДУХОВОД СВЕЖЕГО ВОЗДУХА ЦЕНТР ЛИНИИ TUNNEL КОНСТРУКЦИИ SLAB ЦЕНТР ЛИНИИ ДОРОЖНОЕ Источник: Руководство FHWA по проверке автомобильных и железнодорожных транзитных туннелей. Рисунок А-7. Подковообразный тоннель со структурным плита и воздушная камера ниже.
Описание типов туннелей и систем 65 Щит ведомый Этот метод включает в себя толкание щита в мягкую землю впереди. Материал внутри щит удаляется, и система подкладки строится до того, как щит продвигается дальше.Скучать Этот метод относится к использованию механического TBM, в котором анфас туннеля пересекает Разрез раскопки за один раз с использованием различных режущих инструментов, которые зависят от условий грунта (мягкая земля или камень). TBM предназначен для поддержки прилегающей почвы до временного (и соответственно постоянные) накладки установлены. Дрель и взрыв Альтернативой использованию TBM в горных условиях является ручное бурение и взрывная обработка породы и удалите его, используя обычные методы конвейера. Этот метод обычно использовался для пожилых туннели и все еще используется, когда это определено рентабельно или в трудных грунтовых условиях.Погруженная пробка Когда необходимо пересечь канал, русло, реку и т. Д., Этот метод часто используется. траншею вырывают на дне воды, а сборные туннельные сегменты делают водонепроницаемыми и утоплен в положение, где они соединены с другими сегментами. После этого траншея может быть засыпана землей, чтобы покрыть и защитить туннель от движения по воде (например, корабли, баржи и лодки). Последовательные раскопки Почва в некоторых туннелях может иметь достаточную прочность, так что выкапывание грунта Оборудование с небольшими приращениями возможно без прямой поддержки.Этот метод раскопок называется методом последовательных раскопок. После раскопок поверхность почвы затем поддерживается используя торкретирование, и раскопки продолжаются для следующего сегмента. Сплоченность камень или почва могут быть увеличены путем закапывания в грунт до раскопок этого сегмент. Джекпед Туннели Метод подъема большого туннеля под определенными препятствиями (шоссе, здания, и т. д.), которые запрещают использование типичных методов резки и покрытия для неглубоких туннелей, были успешно используется в последние годы.Этот метод считается, когда препятствие не может быть переехал или временно нарушен. Сначала строятся ямы для поднятия. Затем туннельные секции сконструированы в яме для поднятия и с помощью больших гидравлических домкратов проталкиваются в мягкую почву, который систематически удаляется перед секцией вторжения туннеля. Иногда, если Почва над предлагаемым туннелем бедна, она стабилизируется с помощью различных средств, таких как или замораживание. Таблица А-1. Методы строительства. Круглая Подкова Прямоугольная Вырезать и накрыть X Щит ведомый X Скучно х Дрель и взрыв X X Погружная труба X X Последовательные раскопки X Гнездовые туннели X X
66 Руководство по сохранению систем автомобильных тоннелей A.1.5 Тоннельная отделка Внутренняя отделка туннеля важна для общей функции туннеля. Отделка должна соответствовать следующим стандартам для обеспечения безопасности туннеля и простоты обслуживания. Туннель заканчивается должно быть: • Предназначен для улучшения освещения и видимости туннеля, • Огнестойкие, â € from исключены из токсичных паров во время пожара, • Способен ослаблять шум и • Легко чистить. Дано краткое описание типичных типов отделки туннелей, которые существуют в туннелях шоссе. В следующих.Керамическая плитка Этот тип отделки туннелей наиболее широко используется владельцами туннелей. Туннели с бетоном или Внутренняя облицовка торкретбетоном способствует укладке плитки благодаря гладкой поверхности. керамический плитки чрезвычайно огнеупорны, экономичны, легко моются и хорошо отражают свет благодаря к гладкой, глазурованной внешней отделке. Однако они не являются хорошими шумоглушителями. В новом туннели, это было решено с помощью других средств. Обычно плитки имеют площадь 106 мм (4 дюйма). и можно заказать в любом желаемом цвете.Они отличаются от обычной керамической плитки тем, что они требуется более безопасное соединение с прокладкой туннеля, чтобы предотвратить падение плитки на проезжая часть ниже. Даже при более безопасном соединении, возможно, потребуется заменить плитки из-за нормального износа. Дополнительные плитки обычно приобретаются во время строительство, так как они специально сделаны для этого туннеля. Дополнительная сумма куплена может составлять до 10% всей плиточной поверхности. Эмалированные фарфором металлические панели Фарфоровая эмаль представляет собой сочетание стеклянных и неорганических цветных оксидов, которые сплавлены с металлом при чрезвычайно высоких температурах.Этот метод используется для покрытия большинства бытовых приборов. Институт Эмали Фарфора (PEI) установил руководящие принципы для работы фарфора Эмаль через следующие публикации. Эти: • Свойства внешнего вида (PEI 501), • Механические и физические свойства (PEI 502), • Устойчивость к коррозии (PEI 503), • Высокотемпературные свойства (PEI 504) и • Электрические свойства (PEI 505). Фарфоровая эмаль обычно наносится на стальные панели холодной штамповки или на экструдированный алюминий. панели.Для потолков панели часто заполнены легким бетоном; для стен, стеклопластик доски часто используются. Атрибуты фарфоро-эмалированных панелей аналогичны керамическая плитка, обсуждавшаяся ранее; они долговечны, легко моются, отражают и могут быть цветов. Как и в случае с керамической плиткой, эти панели не подходят для ослабления звука. Бетон с эпоксидным покрытием Эпоксидные покрытия использовались во многих туннелях во время строительства, чтобы снизить затраты. долговечный краски также были использованы.Эпоксидная смола — это термореактивная смола, которая химически сформулирована для его прочность, сильная адгезия, отражающая способность и низкая усадка. Опыт показал, что эти покрытия не выдерживают суровых условий окружающей среды туннеля, а также других, что приводит к необходимости ремонта или реабилитации чаще.
Описание типов туннелей и систем 67 Разное Отделка Существует множество других видов отделки, которые можно использовать на стенах или потолках туннелей.Некоторые из этих отделок становятся все более популярными из-за их улучшенных звукопоглощающих свойств, простота замены и возможность использовать преимущества некоторых из упомянутых материалов ранее. Некоторые из систем перечислены ниже. Панели с покрытием из цементной доски. Эти панели не широко используются в американских туннелях. время, но они предлагают легкий, армированный волокном цементный щит, который покрыт обожженной эмалью. Панели из сборного железобетона. Этот тип панели часто используется в качестве альтернативы металлическим панелям; однако, комбинация этих двух также возможна, когда металлическая панель применяется в качестве шпона.Как правило, керамическая плитка отливается в нижней части панели в качестве окончательной отделки. Металлочерепица. Эта система плиток необычна, но успешно использовалась в некоторых Нел приложения. Металлочерепица покрыта фарфоровой эмалью и аналогично укладывается в ступке к керамической плитке. А.2 Вентиляционные системы А.2.1 Типы Туннельные системы вентиляции можно разделить на пять основных типов или любую комбинацию эти пять Пять типов: • Естественная вентиляция, • Продольная вентиляция, • Полупоперечная вентиляция, • Полная поперечная вентиляция и • Одноточечная добыча.Следует отметить, что системы вентиляции в большей степени применимы к автомобильным тоннелям из-за высокие концентрации загрязняющих веществ. Для получения дополнительной информации о системах вентиляции туннелей обратитесь к NFPA 502. Естественная Вентиляция Туннель с естественной вентиляцией так же прост, как следует из названия. Движение воздуха ограничено под влиянием метеорологических условий и эффекта поршня, создаваемого движением спертый воздух через туннель. Этот эффект минимизируется при наличии двунаправленного трафика. метеорологические условия включают перепад высот и температуры между двумя порталами а также ветер, дующий в туннель. Рисунок A-8 показывает типичный профиль естественной вентиляции туннель. Другая конфигурация будет состоять в том, чтобы добавить центральный вал, который позволяет еще один портал какой воздух может войти или выйти из туннеля. Многие естественные вентилируемые туннели более 180 м На длине есть механические вентиляторы, установленные для использования во время пожара. Продольная вентиляция Продольная вентиляция аналогична естественной вентиляции, но с добавлением механической вентиляторы, либо в портальных зданиях, в центральном валу, либо вмонтированные внутри туннеля.продольный вентиляция часто используется внутри прямоугольных туннелей, которые не имеют дополнительного пространства над потолок или ниже проезжей части для воздуховодов. Кроме того, более короткие круглые туннели могут использовать тудинальная система, так как там меньше воздуха для замены и нет необходимости равномерного распределения воздуха через воздуховод. Вентиляторы могут быть реверсивными и использоваться для перемещения воздуха в туннель или из него. На рисунке A-9 показаны две различные конфигурации продольно вентилируемых туннелей.
68 Руководство по сохранению систем автомобильных туннелей Полупоперечная вентиляция Полупоперечная вентиляция также использует механические вентиляторы для движения воздуха, но это не использует сам конверт проезжей части в качестве воздуховода.Отдельный пленум или воздуховод добавляется либо над, либо под туннелем с дымоходами, которые обеспечивают равномерное распределение воздуха в туннель или из него. Этот пленум или воздуховод обычно расположены над подвесным потолок или ниже структурной плиты в туннеле с круглым поперечным сечением. Рисунок А-10 показывает один пример полупереходной системы приточного воздуха и один пример вытяжного воздуха полупоперечная система. Следует отметить, что существует много вариаций полуперек Рисунок А-8.Естественная вентиляция. Источник: Руководство FHWA по проверке автомобильных и железнодорожных транзитных туннелей. ВОЗДУХ ТЕЧЬ ВОЗДУХ ТЕЧЬ ПОТОК ДВИЖЕНИЯ ВОЗДУХА ТЕЧЬ ВОЗДУХ ТЕЧЬ ДЛИНА ТУННЕЛЯ Рисунок А-9. Продольная вентиляция. Источник: Руководство FHWA по проверке автомобильных и железнодорожных транзитных туннелей. ПОТОК ДВИЖЕНИЯ ПОПЕРЕЧНОЕ СЕЧЕНИЕ ВЕНТИЛЯТОР (ТИП) ВОЗДУХ ТЕЧЬ ВОЗДУХ ТЕЧЬ ВЕНТИЛЯТОР (ТИП) ДЛИТЕЛЬНАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ ВОЗДУХ ТЕЧЬ ВОЗДУХ ТЕЧЬ ПОТОК ДВИЖЕНИЯ ВОЗДУХ ТЕЧЬ ВОЗДУХ ТЕЧЬ ВОЗДУХ ТЕЧЬ ПОКЛОННИК ВОЗДУХ ТЕЧЬ ВОЗДУХ ТЕЧЬ ДЛИНА ТУННЕЛЯ ДЛИНА ТУННЕЛЯ
Описание типов туннелей и систем 69 система.В одном таком варианте половина туннеля использует систему приточного воздуха, а другая половина — вытяжная система. Другой вариант заключается в размещении вентиляторов приточного воздуха на обоих концах пленум, который толкает воздух непосредственно в камеру, к центру туннеля. Один последний вариант необходимо иметь систему, которая может использовать отработанный или приточный воздух с помощью реверсивных вентиляторов или система жалюзи в воздуховоде, которая может изменить направление воздуха. Во всех случаях воздух или входит или выходит на обоих концах туннеля (двунаправленный поток трафика) или только на одном конце (однонаправленный транспортный поток.) Полная поперечная вентиляция При полной поперечной вентиляции используются те же компоненты, что и при поперечной вентиляции, но она включает в себя приточный и вытяжной воздух вместе по одинаковой длине туннеля. Этот метод используется в основном для более длинных туннелей с большим количеством воздуха, которые необходимо заменить, или для туннели с большой проходимостью, которые производят большое количество загрязняющих веществ. Наличие поставок и вытяжные каналы позволяют перепаду давления между проезжей частью и потолком; следовательно, воздух течет поперек длины туннеля и циркулирует чаще.Эта система может также включают приточную или вытяжную трубу вдоль обеих сторон туннеля, а не сверху и снизу. На рисунке A-11 показан пример полностью поперечной вентиляционной системы. Извлечение одной точки В сочетании с полу- и поперечно-поперечной вентиляцией, одноточечная вытяжка может использоваться для увеличения потенциала воздушного потока в случае пожара в туннеле. Система работает позволяя увеличить размер отверстия некоторых выпускных дымоходов во время аварийной ситуации.Это может быть Рисунок А-10. Полупоперечная вентиляция. Источник: Руководство FHWA по проверке автомобильных и железнодорожных транзитных туннелей. ВОЗДУХ ТЕЧЬ ПОТОК ДВИЖЕНИЯ ПОКЛОННИК ТЕЧЬ искусственный интеллект р Флорида OW ВОЗДУХ ТЕЧЬ ВОЗДУХ ТЕЧЬ ПОКЛОННИК ВОЗДУХ ТЕЧЬ ВОЗДУХ ТЕЧЬ ВОЗДУХ ТЕЧЬ ПОТОК ДВИЖЕНИЯ ВОЗДУХ ТЕЧЬ ВОЗДУХ ТЕЧЬ ДЛИНА ТУННЕЛЯ ДЛИНА ТУННЕЛЯ
70 Руководство по сохранению систем автомобильных туннелей сделано механическим открытием жалюзи или созданием частей потолка из материала это могло бы перейти от твердого тела к газу во время пожара, обеспечивая тем самым большее отверстие.Оба эти методы довольно дороги и редко используются. Новые туннели достигают тех же результатов просто предоставляя большие порты извлечения через определенные промежутки времени, которые подключены к вентиляторам через воздуховод А.2.2 Оборудование Поклонники Осевая. Существует два основных типа осевых вентиляторов (см. Рисунок A-12) — трубчатые осевые вентиляторы и лопасти осевые вентиляторы. Оба типа перемещают воздух параллельно валу крыльчатки, но разница между двумя — это установка направляющих лопаток на одной или обеих сторонах крыльчатки для лопастных осевых вентиляторов.Эти дополнительные лопасти позволяют вентилятору подавать давление примерно в четыре раза больше, чем в обычном трубный осевой вентилятор. Два наиболее распространенных применения осевых вентиляторов — это их горизонтальная установка на потолок с заданными интервалами вдоль туннеля или для вертикальной установки в вентиляционной шахте который выходит на поверхность. Источник: Руководство FHWA по проверке автомобильных и железнодорожных транзитных туннелей. искусственный интеллект р Флорида О W ПОКЛОННИК ПОТОК ДВИЖЕНИЯ искусственный интеллект р Флорида О W ПОКЛОННИК ДЛИНА ТУННЕЛЯ ВЫПУСКНАЯ ПОСТАВКА Рисунок А-11. Полная поперечная вентиляция.Источник: Руководство FHWA по проверке автомобильных и железнодорожных транзитных туннелей. Трубный осевой вентилятор лопастной осевой вентилятор Рисунок А-12. Осевые вентиляторы.
Описание типов туннелей и систем 71 Центробежные. Этот тип вентилятора (см. Рисунок A-13) выпускает воздух в направлении, которое составляет 90 ° к направление, в котором получается воздух. Воздух входит параллельно валу лопастей и выходит перпендикулярно к этому. Для туннельных применений центробежные вентиляторы могут быть изогнуты назад или воздушной фольги.Центробежные вентиляторы преимущественно расположены внутри вентиляционных или портальных и подключены к приточному или вытяжному воздуховоду. Они обычно выбираются над осевым вентиляторы из-за их более высокой эффективности, с меньшей потребляемой мощностью и, следовательно, с меньшими затратами Сиве, чтобы работать. Дополнительное оборудование Motors. Электродвигатели обычно используются для привода вентиляторов. Они могут работать в любом постоянная или переменная скорость в зависимости от типа двигателя. По данным National Electric Ассоциация производителей, двигатели должны быть в состоянии выдерживать регулирование напряжения и частоты ± 10%.Вентиляторы Двигатель может быть подключен к вентилятору прямо или косвенно. Прямые приводы где вентилятор находится на одном валу с двигателем. Непрямые приводы обеспечивают гибкость двигателя и соединены с валом крыльчатки ремнями, цепями или зубчатыми колесами. Тип используемого привода может также вызвать изменение скорости для системы вентиляции. Звуковые аттенюаторы. Некоторые туннельные выхлопные системы расположены в регионах, где требуется шум генерируется поклонниками, которые будут уменьшены. Это может быть достигнуто путем установки цилиндрических или прямоугольных аттенюаторы, установленные непосредственно на вентилятор или внутри воздуховода вдоль системы.Демпферы. Объекты, используемые для контроля потока воздуха внутри воздуховода, считаются амортизаторами. Они обычно используются в полностью открытом или полностью закрытом положении, но также могут работать в некоторых положениях. между ними для регулирования потока или давления в системе. Источник: Руководство FHWA по проверке автомобильных и железнодорожных транзитных туннелей. Рисунок А-13. Центробежный вентилятор.
72 Руководство по сохранению систем автомобильных туннелей А.3 Системы освещения А.3.1 Типы Существуют различные источники света, которые используются в туннелях для создания систем освещения туннелей.К ним относятся флуоресцентный, HPS, натрий низкого давления, металлогалогенные лампы и освещение труб, которое является система, которая может использовать один из предшествующих типов источников света. Системы выбираются исходя из их стоимость жизненного цикла и количество света, необходимое для ночного и дневного освещения. Более короткие туннели потребуют меньше дневного освещения из-за воздействия света на порталы оба конца, в то время как более длинные туннели потребуют интенсивного освещения как ночью, так и днем условия.В сочетании с системой освещения, высоко отражающей поверхности на стенах и потолок, такой как плитка или металлические панели, могут быть использованы. Люминесцентные лампы обычно располагаются по всей длине туннеля, чтобы обеспечить количество света. На концах проезжей части тоннеля натриевые лампы низкого давления или высокого давления натриевые лампы часто сочетаются с люминесцентными лампами, чтобы обеспечить лучшую видимость при глаза водителей приспосабливаются к уменьшению естественного света. Необходимая длина перехода туннеля для того, чтобы иметь более высокую мощность освещения варьируется от туннеля к туннелю и зависит от того, какой код дизайнер использует.Как лампы HPS, так и металлогалогенные лампы также обычно используются для выравнивания всей длины автодорожные туннели. Кроме того, освещение труб, как правило, состоит из ГЭС или металлогалогенных ламп и продольные акриловые трубки на каждой стороне ламп, используются для равномерного рассеивания света вдоль длина туннеля.
,представляет собой подвижную сборную металлическую конструкцию, которая обеспечивает безопасную езду в подземных выработках и позволяет устанавливать прокладки в выработке. Туннельный щит впервые был использован в 1825 году в Великобритании М. И. Брунеем для строительства туннеля под Темзой. В СССР туннельные щиты использовались с 1932 года. Они использовались для строительства большинства тоннелей метро в Москве, Ленинграде, Киеве и других городах.Туннельные щиты используются при строительстве различных типов туннелей и при подземной разработке месторождений полезных ископаемых.
Немеханизированные туннельные щиты классифицируются в соответствии с формой и размером поперечного сечения и методом, используемым для отделения лицевой поверхности от остальной части туннеля. Поперечное сечение может быть круглым, эллиптическим, в форме подковы или прямоугольным. Размер поперечного сечения может составлять 8,5–9,75 м (большой), 5,7–6,7 м (средний) или 2,6–3,6 м (небольшой). Лицевая сторона может быть отделена от остальной части туннеля с использованием или без использования отсекающей стены с помощью перегородок или с помощью водонепроницаемой переборки.
В немеханизированном туннельном щите (см. Рисунок 4 в ТУННЕЛЬ ) режущая кромка щита предотвращает попадание в грунт и используется для частичной резки мягкой или рыхлой породы. Движители домкраты, домкраты для лица, трубопроводы и элементы управления расположены на опорном кольце щита. Выступающая часть щита защищает место, где установлена подкладка. Горизонтальные и вертикальные переборки делят щит на рабочие отсеки, которые необходимы для проезда в туннеле методом полного лица.Экран перемещается с помощью толкающих домкратов, которые давят на передний конец подкладки. Лицевые гнезда поддерживают лицо; Гнездо Jumbo продвигает Jumbo или каретку.
Механизированные туннельные щиты используются во всем мире. Они классифицируются в зависимости от области применения, метода, используемого для разрушения породы, и типа используемого инструмента. Механизированные туннельные щиты могут использоваться в нестабильных, слабых или устойчивых породах различной твердости. Камень может быть сломан с помощью бритья, ротационной резки, сверления или откола.Инструмент может быть вращательного, качающегося, планетарного или комбинированного типа. Основные размеры механизированного туннельного щита зависят от диаметра футеровки, геологических условий и типа используемого механизированного оборудования.
Скорость продвижения зависит от типа и размера поперечного сечения используемого туннельного щита. При благоприятных условиях скорость продвижения может достигать нескольких сотен метров в месяц. Например, при строительстве Ленинградского метрополитена тоннели проезжали со скоростью 600 м / месяц.
Конструкция туннельных щитов может быть улучшена путем разработки как сменных инструментов, так и стандартизированных режущих инструментов и загрузочных ковшей.
ЛИТЕРАТУРА
Тоннели и метрополитены , 2-е изд. М., 1975.Малевич, Н. А. Горнопроходческие машины и комплексы . Москва, 1971..