Углубить и расширить

Выполнение работ по прокладке подземных транспортных артерий и инженерных коммуникаций требует использования высокотехнологичной проходческой техники и оборудования. Производительность и безопасность – их главные козыри.

Тоннелепроходческие механизированные комплексы (ТПМК) зачастую изготавливаются на заказ с учетом особенностей и условий предстоящих работ.
Крот бы позавидовал
При строительстве подземных магистралей железно- и автодорожного транспорта используются большие ТПМК, для трассировки инженерных сетей – установки с малым диаметром проходки. Как правило, ТПМК состоят из рабочего режущего органа, привода, платформы технологической части, зоны устройства обделки. Выдвижные устройства (грипперы) обеспечивают ТПМК надежный упор в стенки выработки, что дает возможность цилиндрам подачи развивать большее усилие. Со стороны лба забоя ТПМК имеет рабочий орган, вращающийся со скоростью до 6 оборотов в минуту. Упирающиеся в лоб забоя дисковые резцы, или шарошки, дробят скальную породу на куски. По площади рабочего органа размещены также скреперные, или зачищающие, резцы, которые захватывают каменную мелочь и направляют во внутреннюю часть рабочего органа. Там разработанный материал попадает на ленточный конвейер и удаляется за пределы ТПМК. Для того чтобы удерживать щит в новом положении (по мере достижения поршнями цилиндров максимума своего хода), вначале убирают поршни подачи, затем выводят из рабочего положения грипперы, и ТПМК продвигается вперед до упора в грунт. После этого начинается следующий цикл проходки. Непосредственно за рабочим органом в ТПМК предусмотрена зона устройства крепи, состоящей из армирующей сетки и скальных анкеров, иногда с использованием торкрет-бетона и металлических арок. ТМПК могут использоваться и для сооружения наклонных ходов. Например, по заказу петербургских метростроителей фирма Herrenknecht модернизировала свой горизонтальный аналог специально для проходки в условиях смешанных грунтов под углом 30°. Этот щит (диаметр 10,7 м) с успехом был применен при сооружении наклонного хода (эскалаторного тоннеля) станции «Обводный канал». Технология обеспечила безопасность окружающей застройки, исключив риск подвижки грунтов, неизбежно присущий традиционной технологии с заморозкой грунта. Кроме того, на проходку тоннеля ушло менее 2 месяцев, в то время как по традиционной технологии проходки с заморозкой грунта потребовалось бы 8-9 месяцев.
«Мелкокалиберные» собратья
Для проходки тоннелей под трубопроводы ЖКХ-профиля в сложных или изменчивых геологических условиях используются универсальные установки AVN. Такие ТПМК обеспечивают продавливание труб внутренним диаметром 0,25–3,5 м в неоднородном грунте – от глины и суглинков до скальных пород. Разработанный грунт смешивается с поступающей по питающему трубопроводу водой или бентонитовой суспензией, измельчается в конусной дробилке и подается на поверхность по транспортному трубопроводу. Далее грунт и жидкость разделяются в сепарационной установке. Для более сложных водопроницаемых непрочных грунтов целесообразно применять модифицированные установки AVND. Такие щиты с гидропригрузом обеспечивают продавливание труб внутренним диаметром 1,6–3,5 м. В процессе эксплуатации в изменчивых геологических условиях установку типа AVND можно переключать из обычного режима в режим щита с гидропригрузом. При необходимости она создает пригруз на груди забоя с помощью бентонитовой суспензии и дополнительной воздушной подушки в призабойной камере. Для мягких грунтов применяют установки типа EPB. Поверхностно-активная пена, подающаяся за рабочий орган, придает разработанному грунту пластичность, что позволяет точно регулировать опорное давление в призабойной камере и предотвращать проникновение грунта. При прокладке трубопроводов в твердых породах больше подходят ТПМК типа TBM. Разработанный грунт по транспортерной ленте, доходящей до призабойной камеры, поступает в вагонетку в задней части установки, а оттуда выносится на поверхность. Диаметр разработки для TBM варьируется от 1,2 до 4,2 м. При отсутствии доступа в тоннель управление ТПМК осуществляется дистанционно.