Шахтні стовбури і способи їх проходки - студопедія
Проходка шахтних стволів становить невелику частку в загальному обсязі робіт при будівництві метрополітенів, проте швидке і успішне її проведення скорочує загальні терміни будівництва, оскільки через шахтні стовбури здійснюється розворот основних підземних робіт.
Мал. 96. Шахтний ствол:
1 - комір; 2 - вертикальний стовбур; 3 - сполучення стовбура з навколостовбурні виробки; 4 - зумпф
За призначенням розрізняють робочі шахтні стовбури та вентиляційні. Робочі шахтні стовбури служать тільки для будівельних цілей. Після закінчення будівництва їх забучівают (заповнюють кладкою, засипають ґрунтом). Вентиляційні стовбури є постійними спорудами метрополітенів.
У великих вертикальних виробках на зовнішні навантаження краще працюють оброблення кругового обриси. Шахтні стовбури, що використовуються при експлуатації метрополітенів як вентиляційні, знаходяться в умовах знакозмінних температур, і їх оброблення вимагають особливо надійної гідроізоляції. Цим визначається переважне застосування для шахтних стволів обробок із чавунних тюбінгів. Типовий зовнішній діаметр стовбурів при будівництві метрополітенів прийнятий рівним 6 м.
Шахтний ствол (рис. 96) складається з верхньої частини - гирла (форшахти) з коміром, основної частини - вертикальної протяжної закріпленої вироблення, сполучення стовбура з навколостовбурні виробки і нижній частині - зумпфа.
Комір являє собою конструкцію кругового обриси з бетону або залізобетону, яка надійно закріплює верхні кільця стовбура в грунті і сприймає частину ваги оброблення. У комірі іноді розміщують спеціальне обладнання, яке використовується при проходженні ствола. Він захищає гирлі стовбура від стоку поверхневих вод.
Сполучення стовбура з навколостовбурні виробки виконують у вигляді бетонного розтруба.
Зумпф стовбура розташовують на 2-3 м нижче рівня підошви околоствольного двору. Він служить тимчасовим водозбірником.
Комплекс розміщеного в стовбурі обладнання, необхідного для обслуговування підземних робіт протягом усього періоду будівництва, і підтримують його пристроїв називають постійним армуванням стовбура. Перетин ствола поділяється на клітьового, сходовий і лесоспускное відділення, а також відділення для розміщення трубопроводів і кабелів (рис. 97).
До складу постійного армування стовбура входять розстріли - основні підтримуючі пристрої клітьового підйому і обшивки відділень стовбура, провідники - напрямні для клітьового підйому, обладнання сходового і лесоспускного відділень, одна або дві вентиляційні труби, трубопроводи для водовідливу, стисненого повітря і води, а також постійні силові , сигнальні та освітлювальні електрокабелі.
Розстріли встановлюють по висоті стовбура через кожні 3 м і кріплять безпосередньо до обделке. Дерев'яні провідники прикріплюють до розстрілів болтами. Трубопроводи кріплять до обделке стовбура за допомогою хомутів, а електрокабелі - за допомогою спеціальних кронштейнів і скоб. Прискорити підготовку стовбура для ведення подальших підземних робіт дозволяє виконання якомога більшої частини робіт по його армування в процесі проходки.
Шахтні стовбури перетинають зазвичай різнорідні грунтові нашарування, в тому числі слабкі нестійкі і обводнені грунти. Тому при проходженні стволів використовують різні способи і часто застосовують спеціальні способи робіт: заморожування ґрунтів, цементацию і інші види закріплення грунтів, штучне водозниження.
Стовбури споруджують з послідовним монтажем кілець оброблення в привибійної частини виробки (підведенням кілець знизу) або способом опускного кріплення з нарощуванням кілець зверху.
Спосіб підводки кілець знизу (звичайний) застосовують при спорудженні стволів в природно-стійких або штучно закріплених грунтах.
Спосіб опускного кріплення застосовують при проходженні стволів в слабких нестійких грунтах. Однією з різновидів способу є проходка з задавливания кріплення. В цьому випадку оброблення гирла ствола, що має дещо більший діаметр, використовують в якості нерухомої опорної частини, а опускні кріплення збирають в межах нижнього її ділянки. Щоб не допустити оголень вертикальних стінок виробки і випуску грунту в забої, в нижній частині опускного кріплення роблять ножове кільце з листової сталі. Кріплення занурюють, вдалівая гідравлічними домкратами, які встановлюють на верхні фланці тюбінгів чергового зібраного кільця оброблення з упором в пакети з двотаврових балок, розкріплених в оброблення гирла ствола.
Мал. 97. Перетин шахтного стовбура:
1 - сходовий відділення; 2 - лісоспусках: 3 ooo- клітьового відділення (на дві кліті); 4 - відділення для трубопроводів і кабелів; 5 - вентиляційна труба
Спосіб опускного кріплення отримав подальший розвиток у вигляді способу занурення кріплення в тиксотропної оболонці. Сутність його полягає в тому, що в процесі занурення зазор між кріпленням і грунтом заповнюють тиксотропним розчином, різко знижує опір тертя. Тиксотропний розчин готують з спеціальних видів глин. Він має здатність зберігати тривалий час свої властивості, т. Е. Не розшаровується: в ньому не виділяється осад і не відділяється вода. Чинячи тиск на стінки виробки, він запобігає їх обвалення або сповзання.
Застосування тиксотропної оболонки докорінно вдосконалив спосіб опускного кріплення, забезпечило необхідну його надійність, знизило витрати часу на спорудження стовбурів, зменшило трудомісткість робіт, підвищило продуктивність і поліпшило умови праці прохідників.
Необхідною умовою застосування опускного кріплення є наявність водоупора під товщею прохідних нестійких ґрунтів.
Стовбури з нарощуванням оброблення зверху на повну глибину зазвичай не проходять: подолавши товщу слабких нестійких ґрунтів, подальшу проходку в щільних грунтах ведуть звичайним способом з монтажем оброблення підведенням кілець знизу.
Зі спеціальних способів за попередньою закріпленню ґрунтів найбільшого поширення при спорудженні стволів отримало штучне заморожування ґрунтів. Воно ефективно при проходженні стволів в водонасичених пісках, слабких глинистих ґрунтах і пливунах. Цей спосіб успішно застосовують при веденні прохідницьких робіт поблизу від будівель і споруд, дозволяючи забезпечити їх збереження і безпеку робіт.
Цементацію і глінізація застосовують при проходженні стволів в сільнотрещіноватих скельних грунтах, добре проводять воду, і в великоуламкових (наприклад, гравелістих) грунтах з великим припливом води в забій.
Штучне зниження рівня грунтових вод для зниження припливу води при проходженні стволів ведуть за допомогою пробурюють з поверхні свердловин і глибинних насосів.