Инж. Е. ДИМЕНШТЕЙН
I. Ручной способ
Техника прокладки тоннелей метро разнообразна.
Различаются два основных способа работ — открытый и закрытый. При открытом способе — прямо с поверхности, с улицы, широким котлованом вскрывают почву. Выводят бетонные или каменные стены, потолок перекрывают железобетонными балками и плитами. Когда тоннель при неглубоком заложении должен пройти под домами, не далеко от их фундаментов, — применяют траншейный способ Сначала роются узкие траншеи для каждой стены тоннеля отдельно. В траншеях возводятся бетонные стены. Стены перекрываются балками и сооружается железобетонное перекрытие. 3атем вынимают между готовыми стенами и под перекрытием грунт (ядро), укладывают бетоном пол (лоток), и тоннель готов.
При закрытом способе у линии, по которой должен быть проложен тоннель, проходят вертикальный колодец-шахту, на глубину от 15 до 40 метров. Шахта эта закрепляется в зависимости от устойчивости проходимых грунтов деревом, намнем, бетоном и железобетоном.
Шахта делится на разделы. По одним поднимают грунт и опускают необходимые материалы. Другие снабжены лестницами, по которым рабочие впускаются в шахту и поднимаются из нее. Третьи служат для проводки электрических кабелей. Четвертые — для проводки труб — водоотливных от насосов, откачивающих подземную воду, воздушных, по которым нагнетается сжатый воздух для работы механизмов, а также труб, по которым вентиляторами нагнетают в шахту свежий воздух для дыхания.
По окончании шахты приступают и строительству тоннеля.
Сооружение тоннеля закрытым способом осуществляется разнообразными методами, бельгийским, немецким, австрийским, щитовым.
Первые три метода разрабатывают сразу не весь профиль тоннеля, не все его сечение, диаметр которого в московском метрополитене равен 5,6 метра.
1. По «бельгийскому» методу проходятся параллельные горизонтальные выработки штольни — верхняя и нижняя.
2. Тоннель проходит по разным грунтам. Мягкие грунты, пески, глины вынимаются лопатой. Более твердые грунты откалываются киркой, кайлом. А крепкие породы — известняки, песчаники — рвутся взрывчатыми материалами — порохом, динамитом, амоналом. Чаще всего грунт разрабатывают с помощью отбойного молотка, работающего сжатым воздухом, который под давлением 4—5 атмосфер подводится к молотку от железных труб через резиновый шланг.
Отбойный молоток — это большое долото весом около 9 килограмм. Рабочий, надавливая рукояткой, нажимает долотом на породу, а поршенек, заключенный в молотке, благодаря сжатому воздуху, заставляет насаженный на конец молотка зубок — пику делать по породе 1100—1200 ударов в минуту. Порода откалывается.
3. В забое нижней штольни отбойка грунта производится двумя «проходчиками» с помощью отбойных молотков. Отбитый грунт — порода откидывается и грузится в вагонетки. Вагонетки откатываются к шахте и подымаются на поверхность для разгрузки.
4. Для того, чтобы штольня не обрушилась, ее закрепляют деревянными рамами из четырех столбов. Рамы называются «дверными окладами». Кругом столбов рамы обтягиваются затяжками — «марчеванами» из досок толщиной 40 см. Для стока подземной воды в полу штольни прокладывается канава, в которую вкладываются деревянные рештаки, лотки.
5. Первая стадия крепления штольни — это укладка нижнего бруса, так называемого лежака. Штольня должна проходиться точно на определенной глубине и по определенному направлению. Поэтому с помощью измерительных инструментов устанавливается точное положение лежака и направление штольни.
6. Внутреннее очертание тоннеля при закрытом способе работ представляет собой окружность. В этой окружности различают: верхнюю часть — свод, боковые стороны — стены и нижнюю часть — обратный свод, лоток. Для того, чтобы устроить свод, от верхней штольни проходят в стороны выработку — «каллоту». «Каллоту» разрабатывают вдоль штольни в 2—3—4 метра шириной, в зависимости от устойчивости грунта. «Каллоту» так же, как и штольню, во избежание обрушения, крепят деревянными рамами. При этом им придают форму полукруга. После того, как «каллота» пройдена и закреплена, — устанавливаются кружала, т. е. деревянные разбирающиеся окружности, на которые укладывается бетон. Кружала покрываются опалубкой из досок. А пространство между крепью «каллоты» и опалубкой кружал заполняется бетоном, толщиной в 55—60 см. Таким образом сооружается свод.
7. Чтобы усилить крепость свода тоннеля, когда, например, под ним будет проходить тоннель другой линии метрополитена, — бетон свода усиливают железными стержнями — арматурой. В этом случае получается железобетон.
8. Когда свод сделан, проходят выработку от нижней штольни в стороны — «штроссу». «Штроссы» имеют ширину по направлению нижних штолен в 2—3—4 метра. Сделав эту выработку, ставят кружала вертикально, заполняя бетоном пространство между опалубкой этих кружал и грунтом — сооружают стены.
9. Остается выбрать оставшуюся в середине породу — «ядро». Рабочие вынимают «ядро» также в зависимости от крепости грунта — лопатами, кайлами, отбойными молотками, или же при помощи взрывчатых материалов.
10. Таким образом вынимается весь оставшийся внутри тоннеля грунт — «ядро». Открываются бетонные, или каменные свод и стены. Нужно, наконец, вынуть грунт в нижней части тоннеля в виде обратного опрокинутого свода, заполнить этот свод по кружалу бетоном. Получается полный профиль тоннеля, сооруженный так называемым «бельгийским» способом.
Вынув ядро, уложив бетон нижнего, обратного свода, получаем готовый вчерне тоннель. Но тоннели проходят в большинстве случаев в водоносных грунтах. С целью защиты тоннеля от воды и сырости, его покрывают гидроизоляционным слоем, состоящим из четырех слоев специальных картонов — рубероида и пергамина. Слои эти приклеиваются к бетону тоннеля и друг к другу смолой из нефтяных остатков «битума». Над этим слоем сооружается железобетонная оболочка, рубашка, толщиною в 20 см.
Тоннель готов для настилки на нем рельсовых путей, проводки электрических кабелей и другого оборудования.
Описанный способ проходки тоннелей — «бельгийский» — является одним из ручных способов работы. Сюда же должны быть отнесены и «немецкий» и «австрийский». Как видно было выше, для получения полного профиля тоннеля необходимо проходить целый ряд вспомогательных выработок — штольни, каллоты, штроссы, вынимать оставшееся ядро, вынимать грунт для обратного свода—лотка. Это требует исключительно большого расхода леса, который почти на 50 проц. остается в шахте. Чтобы получить нужную толщину свода и стен, выбирают больше грунта, чем требуется, за счет толщины леса, идущего на крепление выработки. Помимо этого тратится лишний бетон, заполняющий пространство между крепями.
Большое количество выработок, разбросанных в разных точках верхней и нижней штолен не дает возможности механизировать отдельные процессы — разработку грунта, уборку, его отправку. Приходится все работы производить лопатой, кайлой — вручную. Таким образом, отписанный способ работ является кустарным, отсталым. Наконец, разбросанность работ не дает возможности как следует организовать труд.
II. Щитовой способ
Осваивая новую область строительства — строительство метро — партия и правительство ставят задачу — производить работы самым совершенным техническим способом. Таким способом в настоящее время является сооружение метро при помощи щитов.
Чтобы пройти 1 метр однопутного тоннеля горным способом, надо вынуть 48 кубометров земли, уложить 25 кубометров бетона и железобетона, израсходовать более 8,5 кубометров леса и более 900 килограммов металла.
При проходке того же тоннеля щитовым способом, надо вынуть 32 кубометра земли, уложить 5 кубометров бетона и железобетона, израсходовать 3,5 кубометра леса и только 80 килограммов металла.
Для проходки в одно и то же время 1 км тоннеля при горном способе надо поставить 4 шахты, а при щитовом способе только одну.
Уже на первой очереди строительства московского метрополитена работают два щита. Один получен из Англии, другой построен советскими заводами из советских материалов. Щитовой метод, в отличив от других, разрабатывает сразу весь профиль. Все сечение тоннеля закрепляется сразу специальными бетонными блоками, или чугунными, стальными сегментами — тюбингами.
1. Диаметр щита — 6,5 метров. Передняя его часть представляет собой стальной козырек, нос, или, как говорят, аванбек. За ними следует чугунное опорное кольцо, имеющее 24 отверстия, в которые вставлены 24 гидравлических домкрата. Эти домкраты — мускулы щита, с помощью которых он передвигается. Сзади к основному кольцу прикрепляется «хвост» из железных или стальных листов на всю окружность (на рисунке собрана часть «хвоста»). Вертикальные и горизонтальные перегородки делят щит на 9 частей-ячеек, в которых находятся рабочие, разрабатывающие грунт с помощью отбойных молотков, лопат или кайл.
2. За щитом двигается на рельсах платформа— «эректорная тележка». «Эректор» — это специальный кран, мощная стальная рука щита, которая аккуратно укладывает в свод, стены и лоток тоннеля бетонные блоки, весом в 1,3 тонны. Эта рука (на рисунке не видно) свободно вращается в любую сторону. Может укорачиваться, удлиняться, подвигаться тележкой вперед и назад. На эректорной платформе устроены кружала с железными блоками, которыми подпираются при укладке блоки свода, чтобы они не упали до замыкания их в последнем своде блоком, так называемым «замковым» блоком.
На платформе сзади находятся растворо-нагнетатели, с помощью которых за блоки нагнетается раствор из цемента и песка, заполняющий пустоты между блоками и грунтом.
3. Рука эректора на своем конце имеет два мощных «пальца» — клещи, которые захватывают блоки, имеющие для этого захвата специальные дыры — «ласточкины гнезда». В эти гнезда заходят пальцы рук эректора и зажимаются.
4. Вес бетонных блоков достигает 1,3 тонны. Ширина их — 75 см. Толщина 50 см. Длина 161 см. Для передвижения блоков на поверхности устраиваются специальные электрические подъемники — тельфера, которые двигаются по балкам. В одном кольце тоннеля помещается 12 блоков.
5. Разработку грунта рабочие производят с помощью отбойных молотков, находясь в отдельных ячейках щита. Таким образом, щит— это готовая временная металлическая крепь. Для закрепления вынутой впереди породы грунта применяются гидравлические «забойные» домкраты, которые выдвигают стержни—штоки и прижимают доски к породе.
6. Когда порода вынута на глубину 75 см. (ширина блока) пускаются в действие щитовые гидравлические домкраты — мускулы щита. С помощью штоков они прижимаются своими башмаками к уложенным блокам, отжимаются, передвигая таким образом весь щит вперед на 75 см.
7. Блоки, уложенные в верхней части тоннеля — своде, должны быть распределены так, чтобы получался полный диаметр тоннеля 5,5 метра. С помощью кружальных балок и специальных винтов рабочие подымают блоки вверх.
8. Тоннель, выложенный из блоков с помощью щита, получается сразу в полном своем сечении вчерне. Поверхность блоков надо оклеить битуминозной оклейкой, соорудить внутреннюю железобетонную оболочку — рубашку и тоннель готов.
9. На пути щита встречаются необычайно мелкие пески с примесью глины, насыщенные водой — «плывуны». Проходить такие грунты без специальных приспособлений очень трудно. Потоки воды с песком хлынут в тоннель, затопит людей, образуется провал, т. е. воронка до самой поверхности, в которую могут обрушиться здания и поверхностные сооружения. В борьбе с плывунами приходится огораживать тоннель металлическими перегородками, получается шлюзовая камера или кессон. В нее непрерывно накачивается сжатый воздух. Воздушным давлением вода из плывуна отжимается, и рабочие вынимают сухой песок.
Чтобы пройти от нормального давления к повышенному (сверх нормального до 3 атмосфер), в тоннеле рабочие проходят через шлюзовой аппарат. Работать в условиях повышенного давления может только здоровый человек, имеющий разрешение врача. Перед входом в шлюзовой аппарат рабочий должен предъявить специальный пропуск от врача.
Рабочих впускают через первые двери в аппарат — камеру. Аппаратчица постепенно впускает в камеру сжатый воздух до повышенного давления в рабочей части тоннеля. После уравнения давления открываются вторые двери в рабочую часть тоннеля. По окончании работы вся процедура проделывается в обратном порядке.
Получить сжатый воздух более высокого давления, чем атмосферный, можно с помощью специальных машин — компрессоров. Компрессоры засасывают воздух и сжимают его до необходимого давления. На строительстве метро устраиваются специальные компрессорные станции.
Сжатый воздух высокого давление (5—8 атмосфер) служит для работы отбойных и бурильных молотков и других механизмов, требующих энергии сжатого воздуха.
Сжатый воздух низкого давления (до 3 атмосфер) служит для нагнетания в шлюзовые камеры (кессоны).
Так новейшая техника успешно борется с грозой подземных работ — плывунами.
Теперь нам должны быть ясны преимущества щитового способа работ перед ручным.
Щит сразу дает готовый закрепленный тоннель; щит не требует такого большого количества леса. На щите все работы по проходке тоннеля концентрируются в одном месте.
Сама машина требует дисциплины в работе, четкости, последовательности процесса за процессом: вынуть грунт, передвинуть щит, уложить блоки. Все это дает возможность вдвое меньше тратить рабочей силы на один погонный метр тоннеля, чем при других способах работ.
Комментариев нет:
Отправить комментарий