Ключевые технологии и приемы использования щитовых проходческих комплексов при сооружении туннелей
Шрифт:
Среднемесячное продвижение «Цзинь Юэ» составляет 244 м, уровень точности контроля водно-шламового баланса равен 0.01 МПа, интенсивность аварийного отключения составляет всего 3.6%. Кроме того, многие технические показатели, такие как колебание давления, осадка поверхности и осевая точность, опережают зарубежные аналоги, а комплексные показатели по удобству эксплуатации и стабильности достигли передового международного уровня.
9 сентября 2009 года щит «Цзинь Юэ» завершил свою первую работу – плавное открытие дуплексного туннеля шанхайской дороги Дапу, восполнив пробел в китайской технологии проектирования и производства проходческих щитов с гидропригрузом большого диаметра, изменив ситуацию, когда щиты большого диаметра полностью зависели от импорта.
Китайский самостоятельно разработанный и изготовленный
1.4.3. Период скачка для китайской щитовой технологии
С 2009 года Китай взял курс на «создание лучшего щита в мире», а китайские технологии производства щитов выросли из отличных в выдающиеся и вышли на международный уровень. За этот период Китай значительно улучшил свои независимые инновационные возможности и сделал значительный прорыв в ключевых технологиях, разработке экспериментальной платформы и развитии индустрии щитов.
Что касается ключевых технологий, то на основе проекта «Ключевые технологии для независимой разработки и производства щитового оборудования и индустриализации» были применены три ключевые технологии – стабильности, соответствия и координации, сосредоточенные на трех основных международных проблемах строительства щитов, таких как нестабильность, неисправность и отклонение оси (рис. 1-52).
Для решения вопроса с нестабильностью была разработана система управления динамическим балансом давления для повышения устойчивости сопряжения и эффективного предотвращения обрушения грунта; для решения проблемы с разрушением был разработан метод проектирования соответствия нагрузки для снижения воздействия нагрузки на оборудование; для исправления отклонения оси была разработана технология прогнозирования и коррекции положения щита для повышения точности оси туннеля.
В рамках разработки экспериментальной платформы был разработан ряд научно-исследовательских приборов и оборудования в области щитовых технологий с независимыми правами интеллектуальной собственности. Были созданы две государственные ключевые лаборатории в области передового производства щитовой техники, включая «Государственную лабораторию щитовой конструкции и туннельной техники» (рис. 1-53) и «Государственную лабораторию полнопрофильных туннельных бурильных машин» (рис. 1-54).
В щитовой промышленности были достигнуты значительные успехи в индустриализации щитов с грунтопригрузом, щитов сгидропригрузом, профилированных щитов и буровых станков (ТВМ), а китайские производители щитов быстро развиваются, что обусловлено огромным рыночным спросом на щиты в Китае. В настоящее время в Китае около 30 предприятий: Китайская корпорация железнодорожных инженерных оснащений, Китайская корпорация тяжелой промышленности железнодорожного строительства, Корпорация северной тяжелой промышленности, филиал машиностроения Шанхайского АОО строительства туннелей, ООО машиностроения Чжунцзяо Тянхэ, ООО Промышленности Саньсань провинции Ляонин, Тяжелая промышленность Саньи, Тяжелая промышленность Чжунсинь, Тяжелая промышленность по судостроению, Тяжелое оснащение Китайского судостроения, Жуйчжэн провинции Цзянсу, Дачжун, Дачи, Гуанчжун, Хуасуйтун г. Пекин, Металлургический завод в столице, Тяжелая промышленность Тяньди, Котельный завод г. Ханчжоу, Завод Худун г. Шанхай, Завод тяжелых машин г. Шанхай, Южная корпорация машин г. Чжиян, Туннель Кайгун провинции Цзянсу, Тяжелая промышленность Кайшэн провинции Анхуй, Жуйань г. Чунцин и другие имеют причастность к обрабатывающей промышленности проходческих щитов.
Рис. 1-51. Проходческий щит
Рис. 1-52. Ключевые технологические достижения
Рис. 1-53. Государственная лаборатория щитовой конструкции и туннельной техники
Рис. 1-54. Государственная лаборатория полнопрофильных туннельных бурильных машин
Среди них наиболее конкурентоспособными являются шесть отличных предприятий по разработке и производству щитов, такие как Китайская корпорация железнодорожных инженерных оснащений, Китайская корпорация тяжелой промышленности железнодорожного строительства, Корпорация северная тяжелой промышленности, филиал машиностроения Шанхайского АОО строительства туннелей, ООО Машиностроения Чжунцзяо Тянхэ, ООО Промышленности Саньсань провинции Ляонин и т. д. Показатели эффективности производимых ими щитов соответствуют или превышают показатели международных аналогов, замещают импорт и экспортируются в Сингапур, Малайзию, Израиль, Индию и другие страны.
ГЛАВА 2. МЕТОД ЩИТОВОЙ ПРОХОДКИ И ЩИТОВЫЕ ТУННЕЛИ
2.1. О ЩИТОВОЙ ПРОХОДКЕ
2.1.1. Базовые понятия о щитовой проходке
Метод щитовой проходки – это один из видов технологии подземного землеройного туннельного строительства, при котором прохождение под землей осуществляется с помощью специальной конструкции под названием «щит», который, предотвращая обвал и создавая стабильную поверхность забоя, одновременно производит внутри конструкции безопасную выемку грунта и облицовку внутренних стенок шахты, тем самым формируя готовый туннель.
Согласно этому определению, щитовой метод состоит из трех основных элементов: стабилизации поверхности забоя, выкапывания (выемки) грунта и облицовки (обделки) при помощи конструкции – щита. При выкапывании грунта с помощью щита необходимо решить три главных задачи: выбор рабочей режущей поверхности, способа уравновешивания давления на рабочую поверхность и выгрузки шлаковой почвы из шахты. При выборе режущей поверхности, в одинаковых конструктивных условиях пласта и режущей головки, принципиальной разницы нет, остается решить вопрос балансировки и удаления шлака. Что касается обделки туннеля: во время продвижения щита в грунтовом пласте, окружающие породы поддерживаются защитной оболочкой корпуса щита и тюбингами (сегментами туннельного кольца), таким образом предотвращая обрушение почвы и песчаных масс во время строительства туннеля. Щит закрытого типа с помощью компрессии глины, либо компрессии шламовой жидкости, создает сопротивление давлению земляных пород и давлению воды, тем самым обеспечивая удерживание и стабильность забоя. Щит открытого типа может применяться в случае, если забой является самонесущим, в противном случае требуются дополнительные вспомогательные меры.
Главный принцип щитопроходной технологии – это завершение работ с минимальным, насколько это возможно, колебанием окружающих пород, тем самым максимально снижая воздействие на наземные строения и фундаментные коммуникации.
Первоначально метод щитовой проходки применялся с использованием ручной, либо механической силы при проведении землеройных работ с применением сжатого воздуха для создания устойчивости забоя и выемки грунта. Если окружающие породы были крайне текучими, то для укрепления и предотвращения протечек применялся метод цементирования, при котором в условиях мягких земляных пластов могли проводиться работы закрытого типа.