Выбор типа щита

Немеханизированные щиты могут быть применены в различных грунтах, начиная от неустойчивых водонасыщенных (один из специальных способов проходки) и кончая скальными грунтами, разрабатываемыми буровзрывным способом.

Конструкции немеханизированных щитов изготавливаются как с открытой, так и закрытой головной частью. Щиты с открытой головной частью используются в самых разнообразных инженерно-геологических условиях, в том числе в слабоустойчивых грунтах естественной влажности. В этом случае головная часть щита оснащается приспособлениями для крепления забоя: забойными щитовыми гидроцилиндрами для реализации шандорного крепления, жесткими площадками, разделяющими ее на ярусы для формирования нескольких более мелких осыпей, режущими решетками.

В обводненных неустойчивых грунтах применяют щиты с закрытой головной частью, отделенной от опорного кольца герметичной диафрагмой.

Применение механизированных щитов рационально для тоннелей значительной протяженности (длиной более 500 м) в однородных грунтах с f = 0, 6…7. Конструкция механизированных щитов специализирована, т. е. предназначена для определенных геологических и гидрологических условий, в которых их работа экономически эффективна.

При выполнении курсового проекта выбор щита может производиться по табл. 5.1 в зависимости от области его рационального применения в конкретных инженерно-геологических условиях.

Щиты с роторным исполнительным органом получили наибольшее распространение среди механизированных щитов и применяются в различных инженерно-геологических условиях, начиная от нескальных грунтов с f ≥ 0, 5 до скальных с f = 4…6. Исполнительные органы роторных щитов могут быть двух типов: дисковые и лучевые. Основные технические характеристики щитов с роторным исполнительным органом представлены в табл. 2 и 3 Приложения. Конструктивные решения щитов роторного типа приведены в [1, с. 231–233; 6, с. 142–143].

При проходке тоннелей в сухих и плотных суглинках, глинах, мергелях и глинистых сланцах с коэффициентом крепости грунта 1 < f < 2, 5 нашли применение щиты с планетарным и экскаваторным исполнительными органами. Основные технические характеристики щитов представлены в табл. 4 Приложения. Конструктивные решения щитов таких типов приведены в [1, с. 233–236; 6, с. 140–147].

В грунтах с изменяющимися физико-механическими свойствами рекомендуется применять щиты со сменным исполнительным органом. Так, например, при проходке в скальных грунтах экскаваторный орган может быть заменен на фрезерный. Основные технические характеристики таких щитов представлены в табл. 4 Приложения и в [6]. Конструктивные решения щитов приведены в [1, с. 236–237; 6, с. 140, 147].

При проходке в сыпучих и малоустойчивых песчаных грунтах естественной влажности нашли применение щиты с комбинированными горизонтальными площадками. Основные технические характеристики таких щитов представлены в табл. 4 Приложения. Конструктивные решения щитов такого типа приведены в [1, с. 226–228; 6, с. 141].

Для проходки тоннелей в сложных инженерно-геологических условиях, в обводненных грунтах используются специальные щиты с активным пригрузом забоя. В зависимости от особенностей грунтов, величин горного и гидростатического давлений, глубины заложения и прочих факторов в изолированной призабойной камере этих щитов создается пригруз сжатым воздухом (воздушный пригруз), уплотненной грунтовой пробкой (грунтовый пригруз) или раствором бентонитовых глин (гидропригруз), уравновешивающий гидростатическое давление на забой и препятствующий его обрушению.

Таблица 5.1