Портал о строительстве и ремонтных работах

Архивы за 10.10.2015

Торкретирование или устройство набрызгбетона применяют при возведении с односторонней опалубкой тонкостенных железо­бетонных конструкций (резервуаров, сводов-оболочек) и для без­опалубочного закрепления туннельных выработок, образования плотного поверхностного слоя в сооружениях с повышенными тре­бованиями к водонепроницаемости, замоноличивания швов, устра­нения дефектов в бетоне при ремонтно-восстановительных рабо­тах.

Торкретирование заключается в нанесении на поверхность бе­тона, железобетона, скалы под давлением сжатого воздуха одного или нескольких слоев цементно-песчаного раствора (торкрета), устройство набрызгбетона — в нанесении бетонной смеси. Торкре­тирование и устройство набрызгбетона выполняют цементными смесями на плотных или пористых заполнителях по неармирован­ной или армированной поверхности.

В состав раствора входят цемент, песок или гравий предельной крупностью до 5 мм (в виде исключения допускается применять заполнитель крупностью до 8 мм), а также добавки, ускоряющие схватывание и твердение его, в состав бетонной смеси, помимо цемента и песка, — крупный заполнитель размером не более 20 мм. Растворы или бетонные смеси приготовляют на портландцементах любых видов марки не ниже 400, а также на расширяющемся и безусадочном цементах.

Из ускорителей схватывания и твердения цемента применяют хлористый кальций, жидкое стекло и другие добавки, вводимые в воду затворения.

Толщина слоев, одновременно наносимых при торкретировании, должна быть не более 15 мм при нанесении раствора на горизон­тальные потолочные (снизу вверх) или вертикальные неармиро­ванные поверхности, 25 мм — на вертикальные армированные по­верхности, а при набрызгбетоне 50 мм при нанесении бетонных смесей на горизонтальные потолочные поверхности (снизу вверх), 75 мм — на вертикальные поверхности. При нанесении растворных или бетонных смесей на горизонтальные поверхности сверху вниз толщина слоя не ограничивается.

Число и толщина слоев, характер смеси (раствор или бетонная смесь, вид и максимальная крупность заполнителя и др.), тип ар­мирования определяются проектами сооружения и производства работ.

Оборудование для торкретирования и устройства набрызгбето­на. Раствор наносят цемент-пушкой непрерывного действия СБ-117
(рис. 63) производительностью 2 м3/ч по сухой смеси. Дальность подачи сухой смеси по горизонтали — 45 м, по вертикали—10 м. Для нанесения бетонной смеси (безопалубочное бетонирование) применяют машину СБ-67А (рис. 64) производительностью 4 м3/ч сухой смеси. Дальность подачи сухой смеси по горизонтали до 200 м, по вертикали до 35 м.

Оборудование для торкретирования или устройства набрызг — бетона (рис. 65) состоит из машины для набрызга 4, компрессо­ра 1, воздухоочистителя 3, бака 8 для воды, шлангов 2, 5 и 7, соп­

Рис. 63. Цемент-пушка СБ-117

ла 6. Загруженная в машину 4 сухая смесь цемента и заполнителя под давлением сжатого воздуха от 0,15 до 0,35 МПа поступает по шлангу 5 к соплу 6 и смешивается с водой, образуя растворную (бетонную) смесь, а затем с большой скоростью вылетает из соп­ла наружу. Сжатый воздух поступает от компрессора.

Приготовляют сухую смесь в смесителях.

Вода подается к соплу шлангом 7 под давлением, превышаю­щим на 0,05—0,15 МПа давление воздуха в машине. Частицы раствора (бетонкой смеси), вылетая из сопла, ударяются о торк­ретируемую поверхность и остаются на ней, образуя плотный слой торкрета (набрызгбетона). Некоторая часть раствора (бетонной смеси), называемая отскоком и состоящая главным образом из песчинок и гравия, отскакивает от поверхности и падает.

Расход воды регулируют с таким расчетом, чтобы свежеприго­товленная смесь для набрызга не сползала с вертикальных поверх­ностей, а отскок частиц был минимальным. Уменьшение отскока достигается также регулированием давления воздуха в машине.

Для уменьшения отскока и улучшения смачивания сухой сме­си в сопле применяют поверхностно-активные добавки (например, мылонафт) в количествах, определяемых предварительными опы­тами.

Машины БМ-68 и БМ-70 предназначены не только для иабрыз — га, но и для подачи бетонной смеси за опалубку. Производитель­ность машин при набрызге достигает 6 м3/ч, а при укладке бетон­ной смеси за опалубку соответственно 14 и 12 м3/ч.

Машины БМ-68 и БМ-70 позволяют применять заполнители с максимальным размером зерен до 40 мм при укладке бетонной смеси за опалубку.

Рис. 65. Схема расположения оборудования для торкретирования: / — передвижной компрессор, 2—шланги для подачи воздуха. 3 — воздухоочи­ститель, 4 — машина для набрызга, 5 — шланг для подачи материала, 6 — сопло, 7 — шланг для подачи воды, 8 — бак для воды

Максимальная дальность подачи сухой смеси по горизонтали машиной БМ-68 составляет 300 м, машиной БМ-70 — 200 м, а по вертикали соответственно—100 и 50 м.

Сухая бетонная смесь транспортируется по шлангу под давле­нием сжатого воздуха до 0,5 МПа.

Машина БМ-70 оборудована поворотным гидравлическим грей­ферным устройством для загрузки сухой бетонной смеси в прием­ный бункер.

Производство работ. Для обеспечения хорошего сцепления раствора или бетонной смеси с торкретируемой поверхностью с последней удаляют крупные неровности, заполняют большие вы­валы породы в скальных выработках, насекают бетонную поверх­ность пневматическими отбойными молотками, очищают и промы­вают водой под давлением.

До начала работ устанавливают арматуру, закрепляя ее от смещений, и защитные щитки на прилежащих к торкретируемым площадям сооружениях. Регулируют подачу воды и величину дав­

ления воздуха в машине пробным нанесением смеси на перенос­ной щит.

При нанесении раствора сопло цемент-пушки держат на рас­стоянии 0,7—1 м от торкретируемой поверхности, а при нанесении бетонной смеси сопло машины СБ-67А — на расстоянии 1—1,2 м. Струю направляют перпендикулярно поверхности. Во время рабо­ты сопло непрерывно перемещают круговыми движениями.

На вертикальные, наклонные и криволинейные поверхности раствор или бетонную смесь наносят снизу вверх. Толщину нано­симого слоя контролируют по маякам. Пр и нанесении нескольких слоев каждый последующий слой наносят с таким интервалом, что­бы под действием свежей смеси не разрушался предыдущий слой. Максимально допускаемый перерыв не должен превышать време­ни схватывания цемента, чтобы обеспечить втапливание свежего слоя в предыдущий и хорошее сцепление между ними. Величины допускаемых перерывов перед нанесением очередных смежных слоев устанавливает строительная лаборатория. Если поверхность конструкции большая и необходимо устройство швов, то работы выполняют участками между швами послойно на всю проектную толщину, а стыки отдельных слоев располагают вразбежку (с не­большим смещением один относительно другого), образуя ступен­чатый рабочий шов.

Поверхность нанесенного слоя обрабатывают (выравнивают или затирают) после его затвердения.

Торкретирование и устройство набрызгбетона выполняют так­же способом «пневмобетон», основанным на транспортировании мелкозернистых бетонных смесей во взвешенном состоянии, уклад­ке и уплотнении смесей в бетонируемой конструкции.

Смесь, подлежащая транспортированию и укладке с помощью установки «пневмобетон», должна быть однородной, нерасслоив­шейся по структуре в момент использования, иметь требуемую под­вижность. Поскольку в процессе набрызга часть воды затворения из смеси удаляется вместе со сжатым воздухом, готовят смесь подвижностью примерно на 5 см выше требуемой. Максимальная крупность зерен заполнителя не должна превышать 8 мм. Зерно­вой состав смеси определяется расчетом в строительной лаборато­рии.

Установка «пневмобетон» включает в себя питатель (плунжер­ный растворонасос производительностью 2; 4 или б м3/ч), раство­росмеситель и компрессор. Питатель предназначен для равномер­ного шлюзования смеси в трубопровод, компрессор — для снаб­жения сжатым воздухом, с помощью которого смесь транспортиру­ется по трубопроводу во взвешенном состоянии, укладывается и уплотняется в конструкции.

Для качественного уплотнения смеси, наибольшего ее обезво­живания и получения минимального отскока частиц сопло в про­цессе работы держат на расстоянии 75—80 см от бетонируемой по­верхности.

Подводным бетонированием называют укладку бетонной смеси под водой без производства водоотливных работ. Его применяют при строительстве подводных частей опор мостов, фундаментов, опор линий электропередач, строительных и ремонтных работах на гидротехнических сооружениях.

Для подводного бетонирования применяют различные методы: верти­кально перемещающейся трубы (ВПТ), восходящего раствора (ВР), укладки бункерами, втрамбовывания бетонной смеси, укладки бетонной сме­си в мешках.

Метод ВПТ. Это наиболее совер­шенный метод подводного бетонирова­ния на глубинах от 1,5 до 50 м. Таким методом конструкции бетонируют в котловане, огражденном от проточной воды.

В качестве ограждения применяют либо специально изготовленную опа­лубку 2 (рис. 66, а) в виде пространст­венных блоков (ящиков) из дерева, железобетона или металла, либо кон­струкции сооружения (плиты-оболоч­ки, стены массивов-гигантов, опускных колодцев, свай-оболочек, оболочек большого диаметра, ряжей), либо шпунтовое ограждение. Конструкция опалубки должна быть непроницаемой для раствора и цементного теста.

Для подачи бетонной смеси в кот­лован устанавливают стальные бес­шовные трубы диаметром 200—300 мм, состоящие из отдельных звеньев дли­ной 1—3 м. Трубы подвешивают к кра­ну или к лебедкам, закрепленным за надстройку ограждения кот­лована. Сверху трубы заканчиваются воронкой, снизу во избежа­ние заполнения водой их закрывают металлическими клапанами, открываемыми с подмостей. Радиус действия трубы не более 6 м. Число труб, устанавливаемых в котловане, определяют с учетом обязательного перекрытия всей площади бетонирования круговыми зонами действия труб. Опущенные до дна трубы с закрытыми ниж­ними клапанами заполняют доверху бетонной смесью. При откры­тии клапанов бетонная смесь, выходя из труб, растекается по дну котлована и поднимается выше нижнего конца труб. Бетонная смесь, которую продолжают подавать, выходя из труб, выжимает кверху бетон, частично размытый водой.

Смесь подают бетононасосами, пневмонагнетателями либо не­посредственно из бетоносмесителей. Трубы должны быть все время погружены в бетон: не менее чем на 0,8 м при глубине бетонирова­ния до 10 м и не менее чем на 1,5 м при глубине до 20 м. По мере бетонирования трубы поднимают краном и верхние звенья снима­ют, следя за тем, чтобы вода не прорвалась в трубу. Когда слой подводного бетона достигает проектной толщины, трубы извлека­ют из него.

Бетонная смесь по методу ВПТ, укладываемая с вибрацией, должна иметь подвижность, измеряемую осадкой конуса 6—12 см, укладываемая без вибрации—16—20 см. Приготовляют ее на гравии или смеси гравия с 20—30% щебня, обязательно вводя пластифицирующие добавки.

При объеме бетонного массива более 200 м3, а для несущих конструкций независимо от объема бетонированию методом ВПТ должно предшествовать изготовление под водой опытных блоков объемом 3 м3, на которых проверяют технические характеристики бетонной смеси, принятые режимы бетонирования и качество бетона.

Метод ВР. В каменную наброску 5 (рис. 66, б) или щебеноч­ную отсыпку через установленные непосредственно в отсыпку трубы 4 диаметром 38—100 мм нагнетают под давлением цемент­но-песчаный раствор, цементный раствор без песка или цементный раствор с добавками. Раствор, поднимаясь снизу вверх, вытесняет из пустот в наброске воду и создает монолит (инъекционный метод напорного бетонирования).

Если бетонируют с установкой труб в ограждающих шахтах, то сначала в пространство, огражденное опалубкой 2, устанавли­вают вертикальные шахты 6 с решетчатыми стенками, которые мо­гут быть сварены из стальных рельсов или проката. Затем в опа­лубку засыпают крупный заполнитель. По окончании отсыпки в шахты опускают трубы для заливки раствора. В этом случае раствор в крупном заполнителе растекается под давлением столба раствора в шахте, а напор в трубах не используется (гравитацион­ный метод безнапорного бетонирования).

По мере заливки раствора трубы поднимают, не допуская про­рыва в них воды или воздуха. Это обеспечивается постоянным заглублением труб в укладываемый раствор во время бетонирова­ния не менее чем на 0,8 м. Радиус действия труб определяют бето­нированием опытных блоков. Практически при заливке каменной наброски радиус действия принимают не более 3 м, а при заливке щебеночного заполнителя — не более 2 м.

Метод ВР с заливкой наброски из крупного камня цементно­песчаным раствором применяется на глубинах не более 20 м для получения бетона, требования к которому не превышают требова­ний, предъявляемых к бутовой кладке.

Метод ВР с заливкой щебеночного заполнителя цементно-пес­чаным раствором используют на глубинах не более 20 м, когда к бетону предъявляются требования, соответствующие требовани­

ям к обычному монолитному бетону. Метод ВР с заливкой щебе­ночного заполнителя цементным раствором без песка или цемент­ного раствора с добавками применяют при глубинах бетонирования от 20 до 50 м и вне зависимости от глубины (но не более 50 м) при высоких требованиях к прочности и однородности бетона в ответ­ственных конструкциях (густоармированные и малогабаритные конструкции, водонепроницаемые подушки и оболочки, стыки омо- ноличивания).

Метод ВР имеет ряд преимуществ по сравнению с методом ВПТ: вместо бетонного завода пользуются растворосмесительной уста­новкой меньшей производительности; транспортирование бетонной смеси заменено раздельной подачей крупного заполнителя и раст­вора, что исключает возможность расслоения бетонной смеси.

К недостаткам метода ВР можно отнести необходимость тща­тельного подбора зернового состава песка, увеличенное число труб, недостаточно надежное заполнение пустот раствором.

Этот метод применяют, когда по условиям производства работ или по размерам бетонируемой конструкции невозможно или эко­номически нецелесообразно применять метод ВПТ: при ремонте сооружений в стесненных условиях, при бетонировании сооружений малого объема с густым армированием и сооружений, а также их частей из бутовой кладки.

Бетонированию методом ВР при объемах 200 м3, а для несущих конструкций при любых объемах должно предшествовать изготов­ление опытных блоков объемом 5 м3 для бетона с заливкой крупно­го камня и 3 м3 для бетона с заливкой щебеночного заполнителя.

Метод укладки бункерами. Бетонную смесь опускают под воду на основание бетонируемого элемента в бункерах (раскрывающих­ся ящиках, бадьях или грейферах) и разгружают через раскрытое дно или затвор. Обычно применяют бункера вместимостью от 0,2 до 3 м3, закрытые сверху и имеющие уплотнение по контуру рас­крывания, которые препятствуют вытеканию цементного теста и проникновению воды внутрь бункера. Бетонную смесь выпускают при минимальном отрыве дна бункера от поверхности уложенного бетона, исключая тем самым возможность свободного сбрасывания бетонной смеси через толщу воды.

Преимущество метода укладки бункерами заключается в воз­можности бетонирования на любой глубине, в производстве работ без подмостей, в возможности укладки бетонной смеси на неровное основание с большими углублениями и возвышениями.

Однако при бетонировании бункерами происходит частичный размыв смеси при разгрузке бункера и появляется некоторая сло­истость укладки.

Этот метод применяют, если марка укладываемого бетона не выше 200.

Метод втрамбовывания бетонной смеси (рис. 67). Из бетонной смеси создают островок с последующим распространением бетон­ной смеси в блоке втрамбовыванием или вибрацией. Применяют этот метод при глубине воды до 1,5 м для конструкций больших
площадей при марке бетона до 300. Конструкции бетонируют до от­метки, расположенной выше уровня воды, причем один из разме­ров блока в плане должен быть больше двойной глубины бетониро­вания.

Применяют бетонную смесь с осадкой конуса 5—7 см. Бетонный островок создают в одном из углов блока с помощью трубы из спе­циальной бадьи (бункера), выводя его не менее чем на 30 см выше поверхности воды. Подводный откос островка, с которого начина­ют втрамбовывание, должен образовать при этом под водой угол 35—45° к горизонтали. Новые порции бетонной смеси втрамбовы­

вают в островок равномерно с интенсивностью, не нарушающей процесса твердения уложенного бетона, не ближе 20—30 см от кромки воды. Этим приемом обеспечивается зашита от соприкосно­вения с водой новых порций бетонной смеси.

Метод укладки бетонной смеси в мешках. Под воду опускают бетонную смесь в завязанных мешках объемом 10—15 л из редкой, но прочной ткани. Бетонная смесь должна иметь осадку конуса 1—5 см при максимальной крупности заполнителя 20 мм.

Этот метод применяют как вспомогательный для уплотнения щелей в местах примыкания опалубки к неровному дну, вместо опалубки для подводного бетонирования на глубину до 2 м и ог­раждения от волн и сильного течения, а также в случае аварии.

Натяжение арматуры на стенде осуществляется преимущест­венно натяжными гидравлическими машинами. Находят примене­ние также машины механического действия (винтовые). Однако винтовые машины применяются преимущественно при малых уси­лиях натяжения для проволочных пакетов с малым числом прово­лок.

В ряде случаев стендовое натяжение арматуры на полигонах выполняется при помощи грузовых натяжных станций.

На рис. 81 приведена натяжная машина гидравлического дей­ствия (гидравлический домкрат СМ-5131 конструкции Гипростром — маш[8]). Машина состоит из гидравлического домкрата, смонти­рованного на тележке вместе с насосом высокого давления, гид­равлическим подъемным механизмом и электродвигателем. Мак­симальное усилие домкрата 60 г.

Натяжная машина размещается с одной стороны стендов и передвигается по рельсовому пути в поперечном направлении. Подъемный механизм дает возможность поднимать и опускать домкрат на раме по вертикали. Таким образом, домкрат может быть установлен последовательно по оси всех натягиваемых стержней или проволочных пакетов на стенде. Ход плунжера дом­крата 800 мм. При таком ходе плунжера возможно натяжение высокопрочной проволоки за один прием без перехватов при боль­шой длине стендов (до 100 М),

Рис. 81. Натяжная стендовая машина с тяговым уси-
лием 60 т

/ — рабочий цилиндр; 2 — насосная установка; 3 — подъемная рама, 4 — гидравлический подъемник: 5 — тележка для передви­жения машины поперек стенда; 6 — траверса; 7 — анкерный болт; 8 — рама для захвата пакета проволок; 9 — пакет прово­лок; 10 — упорные балки стенда

Шток гидравлического домкрата заканчивается двумя щеками і с отверстиями, к которым подсоединяется болт, проходящий сквозь упорную конструкцию стенда и связанный с захватом натягиваемой арматуры. Усилие натяжения передается на упоры стенда через опорные части машины, выступающие в направлении стенда.

Натяжение арматуры домкратами рекомендуется производить на 5—10% выше заданного контролируемого напряжения и вы­держивать под этим напряжением в течение 3 мин — После такой выдержки следует снизить натяжение до требуемого контролиру­емого напряжения и в таком состоянии закрепить арматуру на упорах стенда. Это мероприятие снижает потерю предваритель­ного напряжения вследствие релаксации стали.

Если изготовление предварительно напряженных конструкций производится с пропаркой на стенде, то арматура, закрепленная в натянутом состоянии между упорами, нагревается и удлиняется, вследствие чего снижается данное при натяжении напряжение. Для компенсации потери напряжения от нагрева при пропарке из­делий натяжение арматуры на стенде должно быть соответственно увеличено, если оно дано проектом без учета этого фактора. Уве­личение контролируемого напряжения арматуры равйо 20Д/ кг/см2, где At—превышение температуры прогрева над температурой при натяжении.

Контроль напряжения арматуры при натяжении гидравлически­ми машинами производится по величине давления рабочей жидко­сти в цилиндре домкрата, измеряемого манометром.

Так как величина усилия натяжения зависит не только от ве­личины давления и площади поршня, а также от трения в домкра­те, маслопроводах и других частях машины, необходимо произ­водить тарирование последней с данным манометром. При тари­ровании составляется таблица или график для перехода от пока­заний манометра к величинам усилий.

Тарирование гидравлических машин рекомендуется произво­дить не реже одного раз в месяц.

Контроль напряжения арматуры при натяжении машинами ме­ханического действия (винтовыми домкратами) может произво­диться при помощи динамометров. Динамометр включается меж­ду натяжной машиной и захватом арматуры. При малых величи­нах усилий, что характерно для применения механических натяж­ных машин, использование динамометров не встречает затруд­нений. Для измерения удлинения арматуры может быть применен весьма простой прибор, приведенный на рис. 82. Прибор состоит из двух втулок с зажимами, при помощи которых он закрепляет­ся на арматуре так, что расстояние между точками закрепления равно 500 мм. На этой длине производится измерение удлинения индикатором, снабженным удлинительной штангой. Поскольку це­на деления индикатора равна 0,01 мм, точность измерения удли­нения таким прибором вполне удовлетворительна.

При контроле напряжения путем измерения удлинения рекомені

дуется производить предварительное испытание данной партии ар­матуры с определением фактического модуля упругости.

Измерение напряжения проволоки может быть произведено также после натяжения специальными приборами.

Эти приборы производят оттяжку натянутой проволоки на оп­ределенном участке с определенным усилием, обусловленным

Рис. 82. Прибор для измерения удлинения проволоки при натя­жении / — индикатор; 2 — втулки с прижимом для закрепления прибора на про­волоке; 3 — стопорный винт; 4 — винт для установки индикатора на О; 5 —> удлинительная штанга; б — проволока

пружиной, и по величине прогибов оценивают напряжение. При­бор снабжается данными тарировки, позволяющими перейти от прогиба проволоки к ее предварительному напряжению.

На рис. 83 приведен такой прибор, разработанный Институтом ВНИИЖелезобетон (проволочный динамометр ПД-500). Измере­ние прогиба производится на длине 500 мм между призматичес­кими упорами прибора в проволоку. Загружение осуществляется пружиной, которая при повороте рычага оттягивает проволоку при

Рис. 83. Прибор для измерения напряжения натянутой проволоки по ее прогибу 1 — индикатор; 2 — эксцентрик; 3 — пружина призмы; 4 — призма; 5 — ры­чаг; б — проволока; 7 — крючок; 8 —* корпус; 9 — силовая пружина

помощи крюка. Прогиб измеряется индикатором. Прибор дает устойчивые показания для проволоки диаметром до 6 мм.

При натяжении арматуры на стенде необходимо соблюдать )сторожность, чтобы обезопасить рабочих от несчастных случаев, могущих иметь место в случае обрыва проволоки. В период натя­жения арматуры на стенде не должно производиться других работ и не должны находиться рабочие. Рабочее место машиниста, ве­дущего натяжение арматуры, следует защищать соответствующим ограждением из деревянных щитов, металлической сеткой и т. п.

Персонал, производящий работы на стенде после натяжения арматуры, должен быть снабжен сетчатыми шлемами и брезен­товыми костюмами.

В зимних условиях производства работ натяжение арматуры может быть произведно при отрицательной температуре. При этом для гидравлических натяжных машин и домкратов следует при­менять не густеющее на морозе масло.

Необходимо также учитывать повышенные потери напряжения вследствие большой разности температуры натяжения и пропари­вания. При температуре ниже —10° натяжение арматуры произво­дить не следует.

Для получения неразъемных соединений деталей конструкций или со­оружений из металлов применяют сварку. По виду используемого источника энергии различают сварку газовую и электрическую. Работы по выполнению га­зовой или электрической сварки называются сварочными.

Этим методом вдавливают открытым концом стальные трубы диаметром от 529 до 1620 мм в грунты 1-ІЙ групп. Грунт, заполняющий при этом трубу, периодически или непрерывно удаляют

гидромеханизированным способом или вручную.

Если установить в лобовой части трубы стальную ножевую секцию, имеющую серповидную или цилиндрическую кромку, скошенную под углом 15-22°, то так можно укладывать и железобетонные трубы различного сечения. Диаметр секции должен быть больше диаметра прокладываемой трубы на 30-60 мм.

Для продавливания труб применяют нажимные насосно-домкратные установки из двух, четырех, восьми и более гидродомкратов усилием по 500-3000 кН каждый с ходом штока 1,1-2,1 м, работающие от насосов высокого давления. Количество домкратов в установке зависит от необходимого нажимного усилия для продавливания трубопровода.

Способ продавливания бывает с ручной разработкой грунта и меха­нической (рис. 3.29). С помощью установки СКВ Главмосстроя можно продавливать трубопроводы диаметром до 920 мм в грунтах 1-ПІ групп.

Ножевую секцию длиной 930 мм с диффузором приваривают к пе­реднему концу прокладываемой трубы. При вдавливании ножа в грунт он проходит через диффузор и поступает в телескопический ковш, который тросом извлекают из трубопровода через отверстие з траверсе и после отсоединения от троса удаляют из котлована. Опорожненный ковш затем снова укладывают в корпус рабочего органа и с помощью каната подают в забой.

Рис. 3.29. Установки для прокладки труб методом продавливания: а — продавливание с ручной разработкой грунта; б — продавливание установкой СКБ Главмосстроя с механизированной разработкой ірунта; 1- насосная станция; 2 — трубопровод; 3 — рабочий котлован; 4 — водоотводный лоток; 5 — трубопровод (футляр); 6 — лобовая обделка (нож); 7 — приемный котлован; 8 — приямок для сварки труб; 9 — направляющая рама; 10 — нажимной патрубок; 11 — нажимная заглушка; 12 — гидродомкраты; 13 — башмак; 14 — упорная стенка; 15, 18 — канаты; 16 — ролики; 17 — ковш; 19 — барабан-накопитель; 20 — уравнитель; 21 — нажимные штанги; 22 — траверса; 23 — поворотные фланцы; 24 — лебедка; 25 — шпалы направляющей рамы

Установкой У-12/60 конструкции Гипронефтеспецмонтажа (рис. 3.30, а) при усилии продавливания 3400 кН можно продавливать трубы диаметром до 1420 мм на длину 60 м. Головку установки приваривают к продавливаемому трубопроводу для восприятия лобового сопротивления грунта. Грунт удаляется челноком, находящимся внутри головки.

Работа установки заключается в периодическом вдавливании про­кладываемой трубы на длину хода домкрата (1000 мм) с последующим извлечением челнока из трубы и его разгрузкой в отвал или на транспорт.

Виброударной установкой УВГ-51 (рис. 3.30, б) можно продавливать трубы (кожухи) диаметром 530-1020 мм на длину до 50 м.

Внутрь трубы помещают виброударную желонку (рис. 3.30, в). При проходке труба (кожух) открытым концом внедряется в грунт на определенное расстояние (заходку), а затем желонка подается канатом к ее забойному концу, внедряется с помощью вибромолота в грунт, забирает его и с помощью каната перемещается к разгрузочным окнам, где под дейстзием ударов вибромолота грунт высыпается через окна желонки в разгрузочные окна кожуха на дно траншеи.

а Рис. 3.30. Установка У-12/60 для продавливания труб больших диаметров и виброударная установка УВГ-51:1- гидропривод; 2 — упорный башмак; 3 — гидродомкрат; 4 — нажимной патрубок; 5 — труба (футляр); 6 — головка; 7 — направляющая; 8 — лебедка; 9 — конусный наконечник; 10 — передвижная электростанция; 11- корпус установки с расположенным внутри него вибромолотом горизонтального действия; 12 — электродвигатель; 13 — портальная рама; 14 — неподвижный блок; 15 — стакан; 16 — вибромолот с электроприводом; 17- канаты для перемещения желонки внутри трубы (футляра); 18 — окно для разгрузки грунта

Процесс проходки состоит из отдельных периодически повторяю­щихся циклов, в которых каждое внедрение в грунт трубы на 1-5 диаметров чередуется с выбором грунтового керна виброударной желонкой.

Применяют также способы с разработкой грунта гидроразмывом и удалением его из забоя в виде пульпы. Возможна также разработка грунта в забое гидромонитором и удалением его с помощью шнека. С помощью такой установки можно прокладывать трубы диаметром 400-1220 мм на длину до 100 м при средней скорости 12-15 м в смену.

Этот способ состоит в одновременном бурении горизонтальной скважины и прокладки в ней трубы. Скважину создает буровая коронка, насаженная на вал шнекового конвейера, который предназначен для удаления грунта из трубы и вращается с частотой 5,1-31,9 об/мин. Труба подается в скважину полиспастом и лебедкой, приводимой в действие двигателем внутреннего сгорания. Все узлы такой установки, получившей общее название машины горизонтального бурения типа УТБ или ГБ, смонтированы на общей раме. Установка горизонтального бурения типа «Запорожье» показана (рис. 3.31). С помощью этой установки прокладывают трубы диаметром от 100 до 1000 мм на длину 20-45 м в песчаных грунтах и до 100 м — в глинистых.

Рис. 3.31. Схема установки «Запорожье»: 1 — режущая головка; 2 — совок; 3 — лебедка подачи трубы; 4 — упор лебедки; 5 — трехроликовая обойма блоков; 6 — захват; 7 — направляющие; 8 — скиповый подъемник; 9 — тяговая лебедка; 10 — кабина управления

В ходе прокладки непрерывное механическое бурение скважины осуществляется фрезерной головкой, а удаление разрыхленного г рунта — винтовым конвейером. На рис. 3.32, б показана установка УТБ, смонтированная на базе трактора Т-100М.

Применяют машины разных типов, отличающихся методом разработки грунта, способами его транспортированная внутри трубы и удаления из котлована, а также конструкцией буровой коронки. Грунт разрабатывают резанием или резанием и размывом водой под давлением.

Рис. 3.32. Бестраншейная прокладха труб способом горизонтального бурения установками типа УГБ и ГБ (а), УГЕ на тракторе (б) и ПМ-800-1400 (в): 1 — режущая головка; 2 — упорный якорь; 3 — полиспаст; 4 — шнек; 5 — рама; 6 — лебедка; 7- карданный вал; 8 — двигатель внутреннего сгорания; 9 — вал привода шнека; 10 — хомуты; 11 — прокладываемая труба; 12 — кран — трубоукладчик; 13 — тяговое устройство на тракторе; 14 — сварочный генератор; 15 — коробка отбора мощности; 16 — опорная плита; 17 — люнет; 18 — рабочий орган; 19 — совок; 20 — обойма блока; 21 — опорная стенка; 22 — направляющая рама; 23 — захват; 24 — лебедка подачи; 25 — разгрузочно­тяговое устройство; 26 — емкость; 27 — разгрузочный обратный клапан

Этот метод широко применяют для протяженной проходки значительного поперечного сечения на глубине от 6 до 25 м. Образуемые проходкой туннели используют под самотечные каналы и коллекторы, для прокладки трубопроводов и кабелей, а также как транспортные.

Щитовая проходка состоит в разработке грунта под прикрытием щита и закреплении туннеля сборными чугунными, железобетонными, керамическими блоками или монолитной обделкой.

Щитовой комплекс (КЩ) представляет собой цилиндрическую передвижную металлическую конструкцию диаметром 2; 2,56, 3 к 3,6 м из сварных и литых стальных элементов, собранных на болтах. Он состоит из режущей (Р), опорной (О) и хвостовой (X) частей (рис. 3.33, а). Режущая часть имеет выступающий козырек-нож, позволяющий ей легко врезаться в породу и предупреждать ее обвал внутрь щита. Продвижение щита осуществляется гидравлическими домкратами, расположенными в его средней опорной части (рис.3.33, в.) и упирающимися в блочную обделку выработки, которую выкладывают под прикрытием хвостовой части щита.

Рис. 3.33. Устройство транспортного тоннеля щитовым способом (размеры в м): а — схема механизированного щита с плоской планшайбой; 6 — общий вид головной части щита с планшайбой; в — общая схема щитового способа проходки тоннеля: 1- корпус щита; 2 — планшайба; 3 — упорные ролики; 4 — привод; 5 — подвижная станина; 6 — отвальный мост; 7- непод­вижная станина; 8 — домкрат подачи: 9 — транспортер; 10 — резцовые окна; 11 — корпус щита; 12 — блокоукладчики; 13 — транспортер; 14 — обделка стен тоннеля; 15- вагонетки; 16- электровоз; 17 — крепление шахтного отвала; 18 — металлическая рама

Щитопроходческие работы осуществляют в три стадии.

На первой стадии (подготовительной) устраивают монтажную шахту для опускания щита в забой; подводят электроэнергию, сжатый воздух, пар; устраивают вентиляцию; укладывают пути для откатки вагонеток с фунтом; монтируют морозильные и другие станции. Из забоя щит выводят и поднимают на поверхность через демонтажную, или конечную шахту. Кроме того, устраивают еще промежуточные шахты для подачи материалов, выдачи грунта и вентиляции забоя. Их совмещают с местами расположения смотровых и других колодцев возводимого сооружения (обычно через каждые 100 — 200 м).

Шахты раскрепляют бревенчатыми рамами с дощатыми стенками- забирками, а при переоборудовании их под смотровые колодцы — облицовывают бетонными и железобетонными блоками.

Завершают работы первой стадии подготовкой в шахте песчаной постели и свайного упора для установки вводимого в забой щита на проектной отметке.

На второй стадии осуществляют проводку-передвижку щита. Процесс щитовой проходки включает разработку грунта в забое, транспорт грунта на поверхность, продвижение щита, сборку блочной обделки тоннеля и замоноличивание — нагнетание раствора за блочную обделку.

Разработку грунта в забое ведут специальным рабочим механизмом, оснащенным режущей головкой — ротором, расположенным в ножевой части щита. В слабых фунтах (I фуппы) для предупреждения обвалов лоб забоя крепят щитами из досок толщиной 50-60 мм и забойными домкратами. Удаляют фунт из забоя ленточным конвейером с последующей откаткой за пределы тоннеля узкоколейным транспортом. На дневную поверхность фунт поднимают подъемниками в бадьях или вагонетках.

Щитовой комплекс (КЩ) передвигают на длину кольца обделки, после укладки которого производят новую передвижку щита. Положение щита проверяют нивелиром и уровнем и выправляют домкратами.

В твердых фунтах, когда невозможно использовать комплексы (КЩ), проходка ведется с ручной разработкой грунта (рис. 3.34, б) при помощи отбойных молотков либо взрывной технологией.

В слабых водонасыщенных грунтах, когда водопонижение невозможно или неэффективно, грунт замораживают или химически закрепляют, а в ряде случаев проходку ведут щитом с офаждением ковшо­вого или грейферного типа — «закрытой фудью». При работе в таких условиях в тоннеле за пределами щита примерно в 20 м устанавливают спасательный экран, а в 40 м — передвижную металлическую перегородку с аварийным шлюзом. Это предохраняет тоннели от внезапных прорывов породы.

Рис. 3.34. Схемы организации площадки при щитовой проходке тоннеля
(коллектора) и щитопроходнеских работах:
а — организация стройплощадки; б — проходка немеханизированным щитом
с ручной разработкой грунта; в — проходка коллектора диаметром 4,1 м
механизированным щитовым комплексом с обделкой из монолитного пресс-
бетона; г — монтаж обделки коллектора; д — трапециевидные блоки; е — железо-
бетонные тюбинги; 1 — отвал грунта; 2 — складирование тюбингов; 3 — растворо-
смеситель; 4 — бак для воды; 5 — емкость для цемента; 6 — рабочее место кранов-
щика; 7 — кран; 8 — место сигнальщика; 9 — табличка с перечнем сигналов;

10 — компрессор; 11 — доска замера газа; 12 — пункт электропитания; 13 — венти-
ляционная установка; 14 — немеханизированный щит; 15 — вагонетка с бадьями;
16 — электровоз; 17 — рельсовый путь; 18 — насосная установка для откачки
воды; 19 — шахта; 20 — приямок; 21 — камера; 22 — механизированный щит;

23 — секция опалубки; 24 — механизм перемещения опалубки; 25 — цистерна;
26 — транспортер выдачи грунта; 27 — вагонетки бункерного типа для загрузки
с транспортера; 28 — бетонопровод; 29 — механизм передвижения платформы;

30 — транспортерный мост; 31 — блоки обделки; 32 — замковый блок

Сборные железобетонные блоки обделки (крепи) укладывают на цементном растворе (1:1; 1:2) специальным блокоукладчиком. Предвари­тельно блоки подбирают, нумеруют; очищают хвостовую часть щита и поверхность ранее уложенных блоков от грязи. Сначала укладывают нижний блок лотка тоннеля, а затем поочерёдно — боковые. Последним укладывают замковый, т. е. верхний блок.

Чугунные фасонные блоки (тюбинги) соединяются на болтах.

Сразу после сборки очередного кольца, не допуская осадки породы (но после устранения всех неплотностей между блоками), в заблочное пространство через нижние контрольные отверстия, оставляемые в обделке тоннеля, нагнетают сначала цементно-песчаный раствор под давлением 0,2-0,3 МН/м2. (2-3 атм.) до появления раствора из верхних отверстий, потом под давлением 0,5-0,6 МН/м2 (5-6 атм.) цементный раствор.

На третьей стадии работ, если тоннель используется как трубо­провод (канализационный коллектор), внутри него устраивают лоток, а поверх сборной крепи — железобетонную монолитную обделку толщиной 10-15 см.

Вместо монолитной обделки применяют и сборную — из отдельных железобетонных колец. Свободное пространство между обделкой тоннеля и кольцами (3-4 см) замоноличивают, нагнетая цементный раствор или бетон (1:2:3) с мелким щебнем.

Применяют также обделку тоннелей монолитным прессованным железобетоном. Бетонная смесь, приготовляемая в этом случае на бетонном узле, размещаемом во вспомогательной шахте, выгружается из бункера в прессовочное устройство, а затем сжатым воздухом подается в опалубку. Здесь в течение трех минут она прессуется щитовыми домкратами одновременно с перемещением щита. После повторного прессованная уложенной смеси в течение 20 мин устанавливают новую секцию опалубки, и цикл бетонирования повторяется. Общая длительность цикла — 2-2,5 ч. Снижение трудоемкости работ (по сравнению со сборной крепью) — 20-22 %, стоимости — до 28 %.

Если тоннель предназначен для других прокладок, в нем монтируют соответствующие трубопроводы (например, водоводы).

Щитопроходческие работы весьма трудоемки. Средняя скорость проходки щитом диаметром 2,56 м в зависимости от грунтовых условий и принятого метода устройства обделки составляет 1,5-6 м в смену.