Прямоугольный проходческий щит – Проходческие щиты — новости строительства и развития подземных сооружений

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.

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.

www.findpatent.ru

Проходческий щит — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Прохо́дческий щит — подвижная сборная металлическая конструкция, обеспечивающая безопасное проведение горной выработки и сооружение в ней постоянной крепи (обделки). Проходческий щит применяется при сооружении тоннелей различного назначения, при разработке месторождений полезных ископаемых подземным способом. Проходческий щит является элементом конструкции некоторых видов тоннелепроходческих комплексов (ТПК).

Впервые проходческий щит был применён в Великобритании Марком Брюнелем при сооружении тоннеля под рекой Темзой (1825). С их помощью сооружено большинство тоннелей метрополитенов.

Диаметр получаемых тоннелей может варьироваться от одного до 19 метров. Самый большой диаметр, 17,6 м^[1], у проходческого щита, работающего на строительстве автомобильного тоннеля в Гонконге.

Для создания тоннелей малого диаметра применяется горизонтальное бурение — длина до 2 км, диаметр до 1,2 м.

ru.wikipedia.org

3. Основные элементы современных проходческих щитов и их назначение

Форма поперечного сечения проходческого щита зависит от формы поперечного сечения сооружаемого тоннеля. Современные проходческие щиты имеют самые разнообразные формы поперечного сечения: круглую, прямоугольную, подковообразную, эллиптическую, двух- или трёхсводчатую и другие. Исторически сложилось так, что преимущественное применение имеют щиты кругового очертания, что объясняется возможностью применения сборной обделки из минимального количества типов элементов и использования достаточно простой кинематической схемы исполнительного органа механизированного проходческого щита. Поэтому знакомство с основными элементами проходческих щитов, их функциональным назначением и конструкцией будет происходить на примере щитов круговой формы с диаметром, соответствующим диаметру перегонного тоннеля метрополитена. Такие щиты условно относятся к щитам среднего диаметра (рис. 3.1.).

Рис. 3.1. Общий вид проходческого щита:

1. опорное кольцо; 2-ножевое кольцо; 3-вертикальная перегородка;

4-выдвижная платформа; 5-горизонтальная перегородка; 6-платформенный

домкрат; 7-забойный домкрат; 8-накладка; 9-оболочка; 10-щитовой домкрат;

11-опорная пята щитового домкрата

Несущую конструкцию щита составляют жёстко соединённые между собой ножевое и опорное кольца, а также горизонтальные и вертикальные перегородки. Конструкция основных элементов щитов больших и средних диаметров проектируется сборной из литых или сварных стальных элементов.

Конструкция ножевого кольца проектируется аналогично конструкции чугунной тюбинговой обделки и состоит из10-18 элементов (рис. 3.2.).

Рис. 3.2. Конструкция ножевого кольца проходческого щита:

1-нормальные элементы; 2-скошеные элементы; 3-ключевой элемент; 4-аванбек;

5-кольцевая шпонка; 6-ребро жёсткости

В каждом элементе ножевого кольца устраиваются продольные рёбра жёсткости, располагающиеся напротив щитовых домкратов.

В пределах ножевого кольца немеханизированных щитов при помощи вертикальных и горизонтальных перегородок создаются рабочие площадки, с которых ручным механизированным инструментом ведётся разработка грунта в забое и осуществляется его крепление. Для предохранения забоя от вывалов грунта в верхней части ножевого кольца устраивается выдвижной козырёк (аванбек).

В механизированных проходческих щитах в пределах ножевого кольца располагается исполнительный орган для механизированной разработки грунта.

Опорное кольцо состоит из такого же числа элементов, что и ножевое, соединяемых между собой болтами (рис. 3.3.).

Рис. 3.3. конструкция опорного кольца проходческого щита:

а- расположение элементов в кольце; б- продольный разрез элемента;

1-нормальные элементы; 2-скошенные элементы; 3-ключевой элемент

Для совместной работы ножевого и опорного кольца помимо болтовых связей между ними в элементах опорного кольца устраивается кольцевой паз, в который плотно входит кольцевая шпонка ножевого кольца.

На большей части наружной поверхности опорного кольца имеется выемка, в которую входят листы хвостовой оболочки. В дальних от забоя кольцевых полках опорного кольца имеются отверстия, соответствующие наружному диаметру щитовых домкратов.

Опорное кольцо непосредственно примыкает к ножевому и предназначено для размещения в его пределах силовой и пускорегулирующей аппаратуры, щитовых домкратов и других механизмов и оборудования.

Хвостовая оболочка щита представляет собой конструкцию, собираемую из лекальных стальных листов, соединяемых между собой накладками с болтами. При помощи оболочки в хвостовой части щита создаётся ограждённая зона, в которой осуществляется возведение обделки. Оболочка может быть однослойной или многослойной, то есть состоять их двух или трёх слоёв стальных листов толщиной 18=20 мм, отвальцованных по нужному диаметру (рис. 3.4.).

Рис. 3.4. Конструкция хвостовой оболочки проходческого щита:

а- сечение по опорному кольцу и оболочке; б- вид сбоку; в- сечение по оболочке;

1-стальной лист; 2-накладка; 3-опорное кольцо

Однослойная оболочка крепится только к опорному кольцу, в многослойной оболочке к опорному кольцу крепятся все слои, а наружный – ещё и к ножевому.

К элементам несущей конструкции щита относятся горизонтальные и вертикальные перегородки. Кроме того, установкой перегородок во внутреннем пространстве щита создаются рабочие ячейки в пределах ножевого кольца немеханизированного щита и площадки для установки необходимого оборудования и механизмов в опорном кольце. Перегородки в ножевом кольце механизированных щитов не устанавливаются.

Перегородки изготавливаются из стальных листов толщиной 18-20 мм и крепятся к рёбрам жёсткости ножевого или опорного кольца при помощи болтов (рис. 3.5.). В пределах ножевого кольца перегородки – трёхслойные, в опорном кольце они одно- или двухслойные.

Рис. 3.5. Конструкция перегородок проходческого щита:

1. перегородка опорного кольца; 2-перегородка ножевого кольца

Горизонтальные перегородки в несущей конструкции щита выполняют функции затяжек, а вертикальные – распорок. Как правило, роль вертикальных перегородок в статической работе щита при расчётах не учитывается, что идёт в запас прочности.

Важным элементом проходческих щитов являются щитовые домкраты, при помощи которых происходит передвижение щита. Щитовые домкраты – это гидравлическая машина двойного действия, штоки которой имеют прямой и обратный ход. Эти домкраты располагаются по периметру опорного кольца в соответствии с конструкцией применяемой обделки.

В немеханизированных щитах для обеспечения работы проходчика в забое устраиваются выдвижные платформы (рис. 3.6.), перемещаемые на забой при помощи платформенных домкратов.

Рис. 3.6. Конструкция выдвижной платформы:

1. стальной лист; 2-уголок; 3-ребро жёсткости; 4-швеллер; 5-платформенный домкрат

Крепление забоя в таких щитах производится при помощи забойных домкратов, устанавливаемых на вертикальных перегородках щита.

studfiles.net

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.

vse-lekcii.ru

Проходческий щит

Изобретение относится к подземному строительству, а именно к проходческим щитам с экскаваторным исполнительным органом. Проходческий щит содержит исполнительный орган, установленный с возможностью продольного перемещения и установки в головой части 1 корпуса щита посредством направляющих 21, в которых на ползуне 23 шарнирно закреплен поворотный кронштейн с шарнирно закрепленной на ней стрелой 11 исполнительного органа. Для повышения удобства эксплуатации в щитах малого диаметра стрела 11 выполнена V-образной формы и усавновлена между щек 13 поворотного кронштейна, выполненного П-образной формы, а рукоять 16 с непосредственно рабочим элементом закреплена шарнирно на стреле 11 и имеет гидроцилиндр 18 поворота рукояти, который размещен внутри стрелы. Гидроцилиндр 19 поворота стрелы в вертикальной плоскости размещен между щек 13 и поворотного кронштейна 14, а гидроцилиндр 28 поворота стрелы в горизонтальной плоскости закреплен одним концом на поворотном кронштейне, а другим концом на ползуне 23. Щеки 13 поворотного кронштейна выполнены со стороны головной части корпуса щита со скошенными поверхностями. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к подземному строительству, а именно к проходческим щитам с исполнительным органом экскаваторного типа.