Строительство транспортных тоннелей

1.

Продолжение
Лекции 1
«Строительство
транспортных тоннелей»
(СТТ)

2.

Заряжание шпуров

3.

Проект производства работ (ППР)
• Проект производства работ разрабатывается в
соответствии с требованиями СП 48.13330.
ППР в полном объеме включает в себя:
• Календарный план производства работ по
объекту;
• Строительный генеральный план;
• График поступления на объект строительных
конструкций, изделий, материалов и
оборудования;
• График движения рабочих кадров по объекту;
• График движения основных строительных
машин по объекту;

4.

ППР в полном объеме включает в себя:
• Технологические карты на выполнение видов
работ;
• Схемы размещения геодезических знаков;
• Пояснительную записку, содержащую:
• - Решения по производству геодезических
работ,
• -Решения по прокладке временных сетей водо, тепло-, энергоснабжения и освещения
строительной площадки и рабочих мест;
• - Обоснования и мероприятия по применению
мобильных форм организации работ, режимы
труда и отдыха;

5.

ППР в полном объеме включает в себя:
• -Решения по производству работ, включая
зимнее время;
• -Потребность в энергоресурсах;
• -Потребность и привязка городков строителей
и мобильных (инвентарных) зданий;
• -Мероприятия по обеспечению сохранности
материалов, изделий, конструкций и
оборудования на строительной площадке;
• -Природоохранные мероприятия;
• -Мероприятия по охране труда и безопасности
в строительстве;
• - Технико-экономические показатели.

6.

7.

Лекция 2
«Строительство транспортных
тоннелей» (СТТ)
1. Циклограммы и графики производства
работ.
2. Организационно-техническая
подготовка строительства
3.Основные принципы строительства.
4. Классификация способов
строительства тоннелей
5. Сооружение тоннелей закрытым
(горным) способом

8.

9.

Циклограммы и графики производства
работ

10.

Циклограмма
• Строительство
тоннелей
осуществляют
циклами, в результате которых забой каждый
раз продвигается вперед на величину заходки, а
бетонная обделка – на длину опалубочных
секций.
• Работа циклами сводится к повторению
основных технологических операций в
определенном порядке, предусмотренным
циклограммами – графиками выполнения
циклов проходки и бетонирования.
• Порядок строительства тоннеля в целом
определяет Календарный план производства
работ по объекту и графиком производства
работ,
составляемым
на
основании
циклограмм.

11.

Циклограммы
• Циклограмма определяет, в каком порядке
должны выполняться технологические операции
цикла, их продолжительность и необходимое
количество рабочих.
• Циклограммы составляют при разработке
ППР на основании норм на стр. –монтажные
работы, например: «ЕНиР (Единые нормы и
расценки на строительно-монтажные работы.
Сб. 36. Горнопроходческие работы. Вып. 2.
Строительство метрополитенов, тоннелей и
подземных сооружений спец. назн.» М.: 1976.
• Старые! Есть и некоторые другие.

12.

Циклограммы проходки
• Циклограмма состоит из таблицы и
графической части.
• Циклограмму необходимо строить так,
чтобы она укладывалась в целое число
смен, тогда каждая бригада и звено
четко знают, какой объем работы они
должны выполнять за смену.
• Оборудование и механизмы для
сооружения тоннелей необходимо
подбирать так, чтобы они позволили
достигать высоких скоростей проходки.

13.

Циклограммы проходки
• При строительстве тоннелей способом
сплошного забоя в устойчивых скальных
грунтах следует ориентироваться на
скорости 120-180 м/месяц.
• В зарубежной практике достигались
скорости 250-300 м/мес.
• Циклограммы проходки рассмотрим на
примере
1-путного ж.д.тоннеля в
грунтах f =7-10 с анкерной крепью и
монолитной бетонной обделкой.

14.

Циклограмма проходки (скорость 2,1 м/сутки)

15.

Циклограмма бетонирования обделки
• Эти циклограммы составляются
аналогично.
• Скорость бетонирования -свода и стен 910 м/сутки (без технологического
перерыва!) -обратного свода (до 20
м/сут).
• Надо добавить технологический перерыв
от 1 до 3 суток (твердение бетона).
• Основное время идет на перестановку
опалубки, укладку бетона – здесь искать
резервы!

16.

Циклограмма бетонирования свода и стен:
1. Укладка направляющих
под опалубку
2. Перестановка опалубки
3. Устан. торц. Опалубки
4. Сборка бетоновода
5. Укладка бетона
6. Разб. бетоновода
7. (Вспомогат. работы) /
всего 5 смен
6 чел.; 2 часа
____ 4 чл; 12 ч.
____ 4 чл; 2,2 ч
___ 3 чл; 2,8 ч
_ 2 чл;9,8 ч
___ 3ч;0,8ч
/
Циклограмма бетонирования свода –
аналогично.

17.

Графики производства работ
• Они составляются на основе циклограмм.
• На графиках показывают порядок
строительства отдельных сооружений
тоннеля, продвижения забоев и других
работ, определяющих сроки
строительства.
• Для сложных объектов составляют
сетевые графики, для «линейных» более простые: графики в
горизонтальных и наклонных линиях.
• Пример графика см. Уч. Храпова стр.152
- Самостоятельно.
• .

18.

Графики производства работ
• График производства работ составляют при
разработке ПОС.
• График вывешивается в конторе
начальника участка и цветными маркерами
отмечается его фактическое выполнение.
• Кроме того разрабатывают:
• -график движения рабочей силы,
• график потребности механизмов,
• график потребности конструкций,
• график потребности стойматериалов,
• графики потребности снабжения энергией и
др.

19.

20.

2. Организационно-техническая подготовка
строительства.
• На этом этапе:
– определяют условия использования и
строительства новых транспортных и
инженерных коммуникаций, баз
стройиндустрии, местных строительных
материалов и др.;
– определяют организации – участники
строительства, заключают договоры,
открывают финансирование;

21.

– Затем:
– выполняют строительство
– подъездных ж/д и а/д,
– линий связи и ЛЭП,
– сетей водо-снабжения и канализации;
– строительство жилых поселков и
производственных баз.
– создают разбивочную геодезическую
основу;
– выполняют инженерную подготовку
территории стройплощадки и их
оборудование, со строительством
необходимых объектов;

22.

– разрабатывают подходные выемки и
подготавливают территории для
отвала грунта.
– На лобовых откосах, откуда начнется
проходка, при необходимости
устанавливают крепление- «врезку» (см.
Храпов, с.78) Самостоятельно!
– Подробнее по разделу– в дисциплине
ОПУС «Организация, планирование и
управление строительством
тоннелей и метрополитенов».

23.

4.Основные принципы строительства.
– горнопроходческое оборудование и
выбранный способ строительства
должны обеспечивать максимальные
темпы строительства;
– это достигается за счет применения
высокопроизводительного оборудования,
которое имеет большие габариты;
– для обеспечения максимальных темпов
строительства требуется вести проходку
так, чтобы выработки были как можно
больших размеров и не были загромождены временной крепью;

24.

– но, чем больше размеры выработки,
тем труднее обеспечить ее
устойчивость.
– Безопасность работ – главный
принцип!
– При проектировании необходимо
обеспечить возможность
видоизменения способа строительства
и приспособления его к изменяющимся
инженерно-геологическим условиям.

25.

• Проходку тоннелей ведут не широким
фронтом, а с «головы» с портала.
• Чтобы сократить сроки и ускорить
строительство, применяют разные
схемы развития фронта работ.
• К ним относят:
• Строительство тоннеля с двух
порталов
• Строительство тоннеля с
промежуточными забоями
• Строительство тоннеля с
применением шахтных стволов

26.

Схема строительства тоннеля с одного
портала – при Lt до 1км.
• Предпочтительней проходка на подъем – «сухим
забоем»

27.

Строительство тоннеля с двух порталов –при Lt
от 1 до 2,5-3 км.
• Особенно хорошо, если тоннель двухскатный –
оба забоя «сухие».
• Но при необходимости можно проектировать
односкатный профиль - с водоотливом «мокрого»
забоя.

28.

Строительство тоннеля с промежуточными
забоями – при Lt >2 км.
• Для этого
сооружают
опережающую
штольню.
• Она же служит и
разведочной и
транспортнодренажной, а
после окончания
строительства –
сервисной.!

29.

Строительство тоннеля с применением шахтных
стволов – при Lt >2 км..
• Вертикальные
стволы (
спуск-клеть);
• Наклонные
стволы – скип,
• Примеры:
• схемы забоев
Байкальского
и СевероМуйского
тоннелей.

30.

Классификация способов строительства тоннелей
подразделяются на:
закрытый, полузакрытый и открытый
Закрытый
Щитовой
Горный
Основные
Спецспособы
Вспомагательные
Сплошного забоя
Опертого свода
Уступный
Опорных стен
Новоавстрийский тоннельный
метод (NATM);
ADECO-RS –
(Итальянский вариант
способа сплошного забоя)
На полный профиль
по частям

31.

Сооружение тоннелей закрытым (горным)
способом
• Способы сооружения участков тоннелей
глубокого заложения, которые могут
иметь место при строительстве тоннелей
большой протяженности (более 1 км),
должны назначаться в зависимости:
• от длины этих участков,
• инженерно-геологических условий
строительства
• и других факторов, определяющих
возможности механизации проходческих
работ.

32.

ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ
способа разработки грунта и раскрытия
выработки
• В скальных грунтах возможно использование
горных способов работ
• с раскрытием больших выработок сразу на
полный профиль и разработкой грунта
буровзрывным способом (БВС).
• Основными
вариантами
горного
способа
являются способы:
• -сплошного забоя и
• -нижнего уступа.

33.

ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ
способа разработки грунта и раскрытия выработки
• На коротких участках при проходке
тоннелей допускается применение
• вспомогательных способов:
• Опертого свода;
• Опорных стен или
• -Раскрытия на полный профиль по
частям

34.

• При проходке горных выработок больших
сечений порядок разработки определяется
в зависимости:
• - от применяемого горнопроходческого
оборудования,
• - горно-геологических условий
• - и типа обделки.
• Способы проходки подземных выработок,
величина
отставания
постоянной
и
временной крепи от забоя и технология их
сооружения определяются в ПОС.

35.

• В слабых и неустойчивых грунтах
отставание временной крепи от забоя
не допускается.
• При проектировании и ведении работ в
подземных
условиях
следует
руководствоваться требованиями
• ПБ 03-428-02 Правила безопасности при
строительстве подземных сооружений

36.

37.

Лекция 3
«Строительство транспортных
тоннелей» (СТТ)
1. Способ сплошного забоя на полный
профиль
2. Уступный способ раскрытия сечения
выработки (способом нижнего уступа)
3. Новоавстрийский тоннельный метод
(NATM)
3. Итальянский вариант способа
сплошного забоя (ADECO-RS )

38.

Схема проходки подземной выработки:
• а – сплошным забоем;
• б – способом нижнего
уступа;
• 1 – выработка; 2 – заходка;
3 – направление проходки;
4,5 – фактический и
проектный контур контур
выработки; 6 - превышение
проектного размера
выработки на
сторону(«перебор»); L –
длина полигона (заходки)
уступа

39.

• При проектировании и возведении конструкций
крепления из набрызг-бетона, анкеров, арок
или их комбинаций в выработках тоннелей
следует руководствоваться требованиями ВСН
126-90 «Крепление выработок набрызг –
бетоном и анкерами при строительстве
транспортных тоннелей и метрополитенов».
• Размер выработок в проходке в
неустойчивых грунтах необходимо назначать
с учетом строительного запаса не менее 100
мм в целях исключения деформации
временной крепи в теле постоянной обделки.
• В слабоустойчивых грунтах необходимо
предусматривть крепления лба забоя фибергласовыми анкерами с набрызг-бетоном.

40.

В курсовой работе
способ сооружения тоннеля
должен выбираться
для заданного типа инженерногеологических условий
• или по заданию преподавателя.

41.

Начало
Лекции 3
«Строительство
транспортных тоннелей»
(СТТ)

42.

Проходка тоннелей в скальных грунтах
• 1. Способ сплошного забоя
• 2. Уступный способ раскрытия
сечения выработки

43.

Схема проходки подземной выработки:
• а – сплошным забоем;
• б – способом нижнего
уступа;
• 1 – выработка; 2 – заходка;
3 – направление проходки;
4,5 – фактический и
проектный контур контур
выработки; 6 - превышение
проектного размера
выработки на
сторону(«перебор»); L –
длина полигона (заходки)
уступа

44.

Способ сплошного забоя
• Сущность способа - грунт разрабатывают
сразу на все сечение выработки, и после
полной или частичной уборки грунта у забоя
устанавливают временную крепь -также по
всему сечению.
• Его стремятся применять всегда, когда
позволяют инженнерно-геологические условия
и возможности применяемой техники.
• Грунты должны быть устойчивыми, так как
пока не установлена временная крепь,
рабочие в забое не защищены от обрушений.
Способ сплошного забоя рекомендуется
применять при проходке ж.д. и а.д.
тоннелей в грунтах с f>=4 при высоте
выработки до 10 м.

45.

Расположение всех строительных механизмов и
оборудования от забоя до готовой обделки
показывают на технологической схеме,
в виде продольного разреза по длине тоннеля и
характерных разрезов по видам работ
Основные операции проходческого цикла
при сооружении тоннеля БВР:
а) бурение шпуров;
б) заряжание и взрывание;
в) проветривание забоя;
г) погрузка и транспорт грунта;
д) установка временной крепи
(иногда совмещается с бурением);
е) Бетонирование обделки

46.

47.

48.

Цельносекционная опалубка

49.

Уступный способ проходки
• Уступный способ (У.С) – более трудоемкий и
менее производительный, чем метод
сплошного забоя.
• У.С. применяют при пониженной прочности
и повышенной трещиноватости грунтов,
чтобы в этих «ухудшенных» условиях
сохранить устойчивость выработки до
установки временной крепи.
Из многочисленных вариантов уступного
способа наиболее распространен способ
нижнего уступа.
• Его применяют при f>4 и h>10 м
или
при 2<f<=4 и h<= 10 м

50.

Технологии Горного способа
проходка верхнего уступа (калотты)

51.

Сущность способа
• Сущность способа:
выработку делят по
высоте на две части
(2/5:3/5 или 1:1) и
каждую из них проходят
по отдельности.
Высоту калотты определяют по условиям
размещения бурового оборудования
(3,5-4 м)

52.

53.

Технология
• Верхний и нижний уступы проходят каждый
по отдельности с установкой в них временной
(арочной крепи),
• а обделку бетонируют на всё сечение сразу,
как в способе сплошного забоя.
• Для разработки грунта в нижнем уступе
можно бурить скважины станком (сверху
вниз), либо буровым агрегатом
установленным в нижнем уступе.
• В 1–м случае скважины – почти вертикальны (
грунт разлетается по горизонтали),
во втором – шпуры горизонтальны (выброс
грунта вверх).

54.

Технологическая схема сооружения тоннеля:
а) Проходка верхнего уступа (калотты)
- как по способу сплошного забоя
1-Бур.установка; 2 -Погр.машина; 3 -Транспорт;
4 -Бетоно-укладочное оборудование;
5 -Опалубка свода; 6 -Обделка свода;
7-Пандус для въезда

55.

Технологическая схема сооружения тоннеля:
I вариант - Проходки нижнего уступа
(Для неустойчивых грунтов f<3, обделка свода
бетонируется с небольшим (до 30 м)
отставанием от забоя)
• 2 -Погр.машина; 3 -Транспорт; 4 -Бетоно-укладочное
оборудование; 6 -Обделка с уширенными пятами свода
0.8-1.0 м; 8 -Бур.станок; 9 -Опалубка стен;
• 10 -Обделка стен; 11 -обратный свод.

56.

Технологическая схема сооружения тоннеля:
II вариант -Проходки нижнего уступа
(Для грунтов f=3-4: если арочная крепь достаточна для
поддержания выработки в устойчивом состоянии на
протяжении нескольких недель и месяцев)
• 1 -Бур.установ; 2 -Погр.машина; 3 -Транспорт; 4 Бетоно-укладочное оборудование; 6 -Обделка с
уширенными пятами свода 0.8-1.0 м; 8 -Бур.станок;
9 -Опалубка стен; 12 -Транспортёры; 13 – опалубка.

57.

С южного портала а.д. тоннеля велась разработка грунта
нижнего уступа проходческими комбайнами или подземным
экскаватором «Liebherr» оборудованным гидромолотом.

58.

Техн. схема проходки уступом:
БВР с защитным слоем с доработкой комбайном

59.

Современные способы проходки
тоннелей в неустойчивых грунтах.
• 1. Новоавстрийский (NATM)
• 2. Итальянский (ADECO-RS)

60.

Новоавстрийский способ ( NATM)
• основан на том, что при проходке выработок,
вследствие податливости крепи, напряжения
в горном массиве перераспределяются.
• Чем больше свободные деформации, которые
происходят в массиве до установки крепи, тем
большую часть нагрузки возьмут на себя
приконтурные слои грунта и тем меньшая ее
часть придется на обделку.
• Но это связано с риском:
не прозевать бы !
• Большие деформации
опасны, они связаны
с обрушениями
выработок.

61.

• Новоавстрийский способ – это не
способ в прямом смысле,
это – концепция.
• Она заключается в том, чтобы,
применяя податливую крепь допустить
повышенные деформации контура
выработки, но не позволить им
превысить критические пределы.
• В результате достигается экономия за
счет применения более легких
конструкций обделок.

62.

Примеры применения
новоавстрийского способа:
а) При способе сплошного
забоя: -применение временной
крепи в виде покрытия из
набрызг-бетона по
металлической сетке
с одновременным контролем
деформаций;
• -если надо - 2-й слой, и т.д.
-наконец, последний защитный
слой, и все это – обделка !
• На практике обычно – 1-й слой
это временная крепь, потом 2-й
слой обделка.

63.

ADECO-RS – (Анализ и контроль
деформаций), (Итальянский вариант
способа сплошного забоя)
• Впервые в России применён при строительстве
автодорожного тоннеля -8а на дублере
Курортного проспекта в СОЧИ.
• Главная особенность метода заключается
в том, что при проходке основное
внимание уделяется контролю
деформаций, происходящим в грунте
(особенно впереди забоя) и применению
различных технологических мероприятий
повышающих устойчивость окружающего
массива грунта и ядра впереди забоя.