Обща информация за метода на щита
Методът на щита е методът за изграждане на тунели с помощта на подвижна механизирана опора - тунелен щит. Тунелният щит е предназначен да предпазва дънната зона от срутване за периода на изпълнение на всички основни операции на производствения процес от разработването на забоя до изграждането на облицовката.
Настройващ щит, като правило, с кръгла форма (по-рядко правоъгълна, дъгообразна и т.н.) се движи след изкопа, изтласквайки се от хидравлични цилиндри от крайната повърхност на облицовката на тунела (специална конструкция, пробита в земята, също може да служи като опора). Очевидно е препоръчително да се използват щитове при прокарване на тунели в нестабилни почви, където се изисква задължително закрепване на дънното пространство.
В момента има десетки видове тунелни щитове за изграждане на тунели с различни диаметри в голямо разнообразие от инженерни и геоложки условия. Въпреки че различните видове тунелни щитове осигуряват различни методи за разработване на лице, отстраняване на разхлабена почва и издигане на облицовка, основната схема остава непроменена, като се предвижда следната процедура на работа (фиг. 2.1). Под защитата на ножовия пръстен (1) в една или няколко стъпки се развива ограничител за ограничител с дължина l, равна на ширината на облицовъчния пръстен, с едновременно почистване на разхлабената почва. След разработката на лицето се включват щитови хидравлични цилиндри (3), разположени по цялата обиколка на опорния пръстен (2). Започвайки от готовата облицовка (5), щитът се придвижва напред в свободното пространство. След това, включително обратния ход, прътите на хидравличните цилиндри се отстраняват в първоначалното им положение и под защитата на защитната обвивка (4) се изгражда облицовка от сглобяеми елементи или от отлят на място пресован бетон, в същото времеразработване на лице за следващото влизане. Такива добре дефинирани цикли водят тунелирането, осигурявайки поточен метод на работа с незабавно издигане на облицовката. От казаното става ясно, че методът на щита, в сравнение с планинския метод, коренно променя организацията на работата по изграждането на тунели в нестабилни почви: няма нужда да се развива лицето на части и да се затрупва с временна облицовка, което значително намалява трудоемкостта на работата и повишава производителността на труда; разликата във времето между отварянето на изработката и изграждането на облицовката се намалява и по този начин се намалява величината на скалния натиск, изместването на съседната почвена маса и валежите на дневната повърхност; съчетават се във времето основните операции на производствения процес и се създават условия за тяхната максимална механизация, което осигурява високи темпове на тунелно строителство; Надеждността на лицевото закрепване и повишената безопасност на работа, присъщи на сондирането на щитове, позволяват изграждането на тунели в трудни геоложки и хидрогеоложки условия. При необходимост пробиването на щита се комбинира със специални методи (използване на обезводняване, сгъстен въздух и др.), което позволява изграждането на тунели във водонаситени пясъци, под речни корита и др.
Ориз. 2.1 - Схема на метода на щита за изграждане на тунел
В транспортното строителство тунелни щитове със среден диаметър (5,6–6 m) се използват за изграждане на тунели на метрото, както с дълбоко, така и с плитко полагане. Щитове със среден диаметър се използват и при изграждането на планински транспортни тунели за прокарване на транспортни, дренажни и вентилационни штолни. Тунелни щитове с голям диаметър (8,5–9,75 m) като правило се изграждат за железопътни и пътни тунели, както и за гарови тунели.тунели на метрото.
Тунелни щитове, в които няма устройства за изкопаване на почвата в лицето, се наричат конвенционални (частично механизирани). Такива щитове изпълняват само функциите на мобилна временна опора и работни скелета. При използване на конвенционални щитове, разработването на лице в меки почви се извършва с ръчни инструменти, ударни чукове или чрез натискане на елементи от ножовия пръстен на щита в почвения масив. При полускалистите и скалистите почви забоят се разработва чрез сондиране и взривяване. Всички други операции от цикъла на тунелиране в такива щитове имат различно ниво на механизация, в зависимост от конструкцията и размерите на щита.
Тунелни щитове, разработването на почвата в които се извършва от специални механизми - работни (изпълнителни) органи, разположени в главата му, се наричат механизирани. В такива щитове всички други операции от цикъла на тунелиране са максимално механизирани. По правило определен тип работен орган на механизиран тунелен щит е адаптиран за работа в почви с определени физични и механични характеристики, т.е. в тесен диапазон от инженерни и геоложки условия. Тази специализация на механизирани тунелни щитове доведе до голямо разнообразие от техните дизайнерски решения.
Организацията на работата по време на изграждането на тунели по метода на щита зависи от вида на възприетия щит, вида и конструктивните характеристики на облицовката на тунела. Комплексна механизация на технологичния процес се постига не само от оборудването, разположено на щита, но и от оборудването, разположено зад щита на технологичната платформа. Такъв частично или напълно механизиран комплекс, който се основава на тунелен щит, се наричащитов комплекс.
С щитПри тунелния метод могат да се разграничат три етапа на работа - подготвителна работа, същинска разработка и демонтаж на оборудването.