Рис. 4.50. Схема установки с раскатчиком грунта для проходки горизонтальных

Скважин

Маслостанция состоит из гидравлического насоса с приводным двигателем, бака для масла и пускорегулирующей аппаратуры. Ста­нок для подачи раскатчика на забой сообщает рабочему органу че­рез штангу определенное усилие и включает основание, каретку с механизмом ее перемещения и направляющую, по которой двигает­ся каретка. На каретке установлен гидромотор для привода раскат­чика.

Перед началом работ по проходке станок устанавливают на предварительно спланированной площадке с последующей фикса­цией его положения анкерами. Направляющую ориентируют винто­вым регулировочным механизмом по проектной оси будущей сква­жины. Затем включают механизм перемещения каретки и вдавливают раскатчик в грунт с одновременным включением гидро­мотора привода раскатчика.После внедрения раскатчика на всю длину привод раскатчика выключают, отсоединяют каретку от раскатчика и возвращают ее в исходное положение. Затем раскатчик и гидромотор его привода со­единяют промежуточной штангой и повторяют цикл проходки. По мере внедрения раскатчика в грунт штангу наращивают инвентар­ными секциями. Установка обеспечивает проходку горизонтальных скважин диаметром 50...230 мм на расстояние до 50 м.

Установка комплектуется набором раскатчиков диаметром 50 80, 140, 200 и 230 мм. Грунтопроходные установки с раскатчиками грунта постоянно совершенствуются, расширяются их технические возможности. В перспективе предусмотрено создание раскатчиков для проходки скважин диаметров до 2,0 м.

При прокладывании трубопроводов способом прокола возни­кают значительные радикальные усилия, поэтому необходимо обес­печивать определенное удаление трубопроводов от земной по­верхности, а также подземных сооружений и коммуникаций. В зависимости от материала коммуникации эти расстояния должны составлять: для стального газопровода или водопровода — не менее 0,8 м; до водопровода из чугунных труб — не менее пяти диаметров (d) прокладываемой трубы; до железобетонных и керамиковых труб — не менее bd\ до водостока из бетонных труб — не менее 4d: до электрических кабелей — не менее 0,6 м.

Продавливанием прокладывают в грунтах I...III категории стальные трубопроводы диаметром 529... 1720 мм, а также сборные железобетонные коллекторы и туннели различного назначения на длину до 60...80 м. При продавливании трубопровод (футляр) вдав­ливают в массив грунта открытым концом, снабженным кольцевым ножом, а грунт, поступающий внутрь головного звена, разрабаты­вают и удаляют через прокладываемый трубопровод ручным или механизированным способом. В качестве продавливающих уст­ройств применяют насосно-домкратные установки, включающие четное число однотипных домкратов грузоподъемностью 170...500 т каждый с ходом штоков 1150...1600 мм. Усилия от домкратов пере­даются прокладываемой трубе через задний ее торец с помощью стальной нажимной рамы (траверсы) или стального нажимного кольца, равномерно распределяющих давление по периметру торца трубопровода. Для передачи усилий от домкратов на торец ззена трубы после продавливания трубопровода в грунт на длину хода штоков домкратов применяют нажимные патрубки. Длина нажим­ных патрубков должна быть равна или кратна длине хода штоков домкратов.

Разработку грунта, входящего в открытый конец трубы, произ­водят вручную (при больших ее диаметрах) с применением ручных машин ударного действия и шанцевого инструмента или с помощью механических рабочих органов ковшового, совкового и фрезерного типа, виброударных желонок и грейферов. Ручная разработка грунта характеризуется высокими трудоемкостью, стоимостью и малой производительностью. Удаление грунта из труб диаметром 500...800 мм осуществляется преимущественно гидравлическим спо­собом. Для удаления грунта из трубопроводов большего диаметра используют вагонетки, бадьи, челноки, перемещаемые с помощью канатов и лебедок, самоходные электрокары и тележки со съемны­ми или саморазгружающимися кузовами, ленточные и скребковые конвейеры переменной длины и т. д.

Транспортные средства загружают вручную (при диаметре труб 1000... 1200 мм) или малогабаритными породопогрузочными маши­нами. Плотные грунты перед погрузкой разрезают на брикеты с помощью режущих решеток, помещенных сразу же за ножевым кольцом, разрабатывают вручную или малогабаритными автомати­ческими гидроэкскаваторами. Несвязные водонасыщенные грунты поступают на транспортирующие устройства самостоятельно (без применения ручного труда и машин) через люки стальных диа­фрагм, отделяющие ножевую секцию от остальных секций трубо­провода. Количество поступающего грунта регулируется специаль­ными затворами.

Производительность установок для проходок способом продав- ливания зависит от физико-механических свойств грунта, диаметра и протяженности трубопровода, мощности домкратов, скорости хо­да их штоков, а также от способа разработки и удаления грунта и составляет в среднем 0,5...1,5 м/ч.

Рассмотрим в качестве примера устройство и рабочий процесс установки для прокладки стальных трубопроводов (футляров) диа­метром 1220 и 1420 мм на длину до 60 м способом продавливания с механизированной разработкой грунта.

Установка (рис. 4.51) состоит из четырех основных частей: на- сосно-домкратного агрегата для продавливания трубопровода, ра­бочего органа для разработки и удаления грунта, устройства для пе­редачи нажимных усилий домкратов и ножевой секции 1 со сменными ножами. Гидравлические домкраты 13 и насосная стан­ция 11 смонтированы на основной раме 14. Нажимные усилия дом­кратов передаются на торец прокладываемого звена трубопровода 5 через нажимную траверсу 9, шарнирно связанную со штоками домкратов. При втягивании (обратном ходе) штоков траверса воз­вращается вместе с ними в исходное положение. Для передачи на­жимных усилий трубе после ее продавливания на длину хода штока домкратов служит вторая траверса 7, передвигающаяся по направ­ляющей раме 15, и нажимные патрубки 5, длина которых (1500 и 3000 мм) кратна ходу штоков домкратов. Реактивные усилия дом­кратов воспринимает опорный башмак 12.

Продавливание производят в такой последовательности. Сна­чала головное звено вдавливают в грунт на длину хода штоков домкратов, а затем возвращают штоки с траверсой 9 в исходное положение. В промежуток между траверсами 7 и 9 укладывают на направляющую раму 15 нажимные патрубки 8 (длина патрубка равна ходу штоков домкратов) и повторяют цикл вдавливания.

10 Строительные машины и основы авточати1;шии

Рис. 4.51. Установка для прокладки трубопроводов продавливаиием с механизированной разработкой грунта

on

После второго цикла ранее установленные патрубки заменяют другими, длина которых соответствует уже двойному ходу штоков домкратов и т. д. Процесс смены нажимных патрубков повторяет­ся до тех пор, пока все звено не будет вдавлено в грунт. Нажим­ные патрубки удаляют, и в освободившееся пространство перед домкратами устанавливают на направляющие очередное звено трубопровода и сваривают его с предыдущим. Сменный рабочий орган включает ковш 2 со сплошной режущей кромкой, работаю­щий по принципу обратной лопаты экскаватора, механизм приво­да ковша и скребок-клапан 16 для удаления грунта из трубопровода. Перемещение и действие рабочего органа обеспечи­ваются двухбарабанной лебедкой 10 с электроприводом с помо­щью рабочего 6 и тягового 4 канатов. При натяжении каната 6 связанный с ним системой рычагов 3 и цепной передачей 17 ковш движется сверху вниз и разрабатывает грунт, который ссыпается в нижнюю часть прокладываемой трубы. Удаление грунта осуществ­ляется скребком-клапаном 16, поворачивающимся относительно оси крепления и связанным с механизмом привода ковша. Скре­бок-клапан может отклоняться вверх и в сторону устья скважины при эвакуации грунта. Установка комплектуется двумя сменными рабочими органами для прокладки трубопроводов 1220 и 1420 мм

и позволяет обеспечить при работе в песчаных, суглинистых и гли­нистых грунтах скорость прокладки до 8.4 м/смен.

Щитовую проходку применяют при строительстве на глубине 8... 10 м и более магистральных канализационных и водосточных коллекторов, а также туннелей, в которых прокладывают одновре­менно трубопроводы и кабели различного назначения. Щитовая проходка возможна практически в любых грунтах и осуществляет­ся с помощью специального проходческого щита круглой, прямо­угольной, эллиптической или подковообразной (в поперечном сечении) формы, под защитой которого производятся разработка грунта, погрузка его в транспортные средства и устройство стенок (обделки) подземного сооружения. Наибольшее распространение получили цилиндрические щиты, внутренний диаметр которых принимается в соответствии с требуемым наружным диаметром со­оружаемого коллектора или туннеля. Щит вдавливается в грунт по оси проходки гидравлическими домкратами, расположенными по его Периметру. Опорой для гидродомкратов служит обделка со­оружения. Разработка грунта, поступающего внутрь щита, произ­водится в головной его части, а сооружение обделки — в хвостовой.

Туннельную обделку сооружают сборной из железобетонных блоков или тюбингов и монолитно-прессованной бетонной или железобетонной. Перед началом щитовой проходки сооружают вертикальный шахтный ствол, обычно круглого сечения, диамет­ром 5...8 м, глубина которого соответствует глубине заложения коллектора (туннеля). Ствол шахты используют для устройства монтажной камеры щита, эвакуации грунта на поверхность средст­вами вертикального транспорта, передвижения людей и транспор­тирования материалов в процессе проходки подземного сооруже­ния. На строительстве коллекторов и туннелей применяют несколько типов проходческих щитов с наружным диаметром 2...5,2 м.

Различают немеханизированные щиты, рабочий процесс кото­рых связан с применением ручного труда при разработке грунта, погрузке его в средства внутритуннельного транспорта, устройстве обделки сооружения, и механизированные щиты, у которых опера­ции разработки грунта, эвакуации его на поверхность и устройства туннельной обделки механизированы.

Механизированные щиты снабжены активными ра­бочими органами периодического и непрерывного действия для разработки грунта и оборудованием для укладки блоков обделки сооружения и транспортирования разработанного грунта через щит на погрузочные средства. Такие щиты применяют на строи­тельстве коллекторов и туннелей диаметром 2...5,2 м. Рабочие ор­ганы щитов могут быть роторными (фрезерными), штанговыми,

экскаваторными, гидромеханическими и т. п. Наибольшее распро­странение получили щиты с роторными и экскаваторными рабочи­ми органами.

а> ' г г ¥ 5

На рис. 4.52, а показан цилиндрический механизированный щит диаметром 2,56 м с роторным рабочим органом, состоящим из ро­торной части и неповоротного цилиндра. Роторная часть включает передний конус 7 со сменными резцами 8 для рыхления грунта и же­стко связанный с ним спиральными лопатками 10 зубчатый венец 5 с внутренним зацеплением, которому передается вращение с часто­той 0,16...0,2 с¹ от электродвигателя 3 через систему передач. Непо­воротный цилиндр 11 вместе с роторной частью может перемещать­ся по направляющим 12 вдоль оси щита, получая возвратно-посту­пательное движение от 16 размещенных по периметру корпуса 2 щи­

та гидравлических домкратов 4 с ходом штоков 1000 мм. Под дейст­вием домкратов, развивающих суммарное усилие до 5200 кН, рабо­чий орган может выдвигаться вперед на расстояние до 1 м независи­мо от движения щита.

При вращении роторной части разрушенный резцами грунт не­прерывно подхватывается спиральными лопатками 10 и перемеща­ется ими по поверхности неповоротного цилиндра 9 к приемному окну 6, через которое грунт поступает в направляющую воронку ленточного конвейера-перегружателя 1, загружающего тележки 13 со съемными кузовами. После разработки забоя на длину одного кольца обделки 14 рабочий орган отводится назад, щит продвигает­ся гидродомкратами вперед и в хвостовой части с помощью блоко- укладчика укладывается очередное кольцо обделки из железобетон­ных трапецеидальных блоков. В свободное пространство между обделкой и грунтом растворонасосом нагнетается цементный рас­твор, заполняющий пазухи.

Эвакуация грунта на поверхность и подача материалов (элемен­тов сборной обделки, цемента и т. д.) к щиту производятся средства­ми горизонтального внутритуннельного (двухосные тележки со съемными кузовами, вагонетки, тележки-блоковозки, электрокары) и вертикального (клетьевые подъемники, стреловые краны и т. д.) транспорта.

Роторный рабочий орган может быть выполнен в виде винто­вой двух- или трехзаходной планшайбы, оснащенной сменными резцами. Планшайба приводится во вращение гидромотором че­рез систему передач или попеременно действующими через храпо­вое устройство двумя или тремя парами гидравлических домкратов, получающих питание от насосной станции. Разрабо­танный грунт грузится в вагонетки винтовым или ленточным конвейером.

На рис. 4.52, б показан механизированный щит диаметром 2,05 м с экскаваторным рабочим органом, работающим по принципу об­ратной лопаты. Рабочий орган 18 смонтирован в опорной и ноже­вой частях корпуса 15 щита, имеет гидравлический привод и авто­номную систему управления. Грунт из ковша рабочего органа выгружается на ленточный конвейер 17, загружающий тележки внутритуннельного транспорта. Щит передвигается шестнадцатью гидравлическими домкратами 16 грузоподъемностью 125 т каждый. В хвостовой части щита расположен блокоукладчик для сооруже­ния туннельной обделки.

В проходческом щите диаметром 2,56 м поворотная лопата для разработки забоя установлена на телескопической стреле, повора­чивающейся в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

Скорость проходки туннеля механизированными щитами со­ставляет 3...7 м/смен.