EA008632B1

EA008632B1 - Способ сооружения плиты проезжей части в тоннеле с двумя и более пролетами под плитой и устройство для его реализации

Info

Publication number: EA008632B1
Application number: EA200501448A
Authority: EA
Inventors: Виктор Васильевич АНТИПОВ; Юрий Васильевич АНТИПОВ; Владимир Борисович Богданов; Илья Израилевич Браккер; Рустам Рузимуратович Туловов; Борис Иванович Яцков; Геннадий Яковлевич Штерн
Original assignee: Оао "Московский Метрострой"; Ооо "Скуратовский Машиностроительный Завод"
Priority date: 2005-02-17
Filing date: 2005-09-15
Publication date: 2007-06-29
Also published as: EA200501448A1; RU2269004C1

Abstract

Изобретение относится к подземному строительству, а именно к сооружению и обустройству, преимущественно транспортных, тоннелей большого диаметра. Цель - увеличение темпов строительства за счет пространственного расчленения процесса на более простые операции, одновременного выполнения несвязанных непосредственно работ (последовательного их выполнения в пространстве по длине тоннеля) и повышения уровня механизации. Сущность способа заключается в том, что сооружение плиты проезжей части в тоннеле с двумя и более пролетами под плитой осуществляют с опорой на продольные стены пролетов после их бетонирования и предварительной выстойки, перестановку секционных опалубок выполняют блоками, длина которых минимизирована, а демонтаж и перенос вдоль оси тоннеля опалубок плиты выполняют посекционно с установкой на опорные балки. Устройство (комплекс оборудования) для реализации способа состоит из грузовой платформы с краном, технологических платформ, оснащенных манипуляторами и раздатчиками бетона, перестановщиков опалубки плиты, установленных с возможностью передвижения по вспомогательным рельсовым путям, причем соединение магистрального бетоновода и раздатчиков бетона платформ выполнено в виде секций трубопровода, соединенных шарнирным устройством между собой, с магистральным бетоноводом и бетонораздатчиком платформы. Реализация изобретения позволяет увеличить темпы строительства, повысить уровень механизации выполняемых работ и снизить металлоемкость применяемого оборудования и стоимость комплекса.

Description

Изобретение относится к подземному строительству, а именно к сооружению и обустройству, преимущественно транспортных тоннелей большого диаметра.

Известны способы сооружения плиты проезжей части, в тоннеле с двумя и более пролетами под плитой. Эти способы (как, например, применявшийся при сооружении Лефортовского тоннеля в г. Москва) предусматривают применение передвижной опалубки опорных стен тоннеля, которая удерживается от смещения весом технологической платформы, опалубки плиты с пролетом равным ширине проезжей части, опирающейся на опорные стены тоннеля, бетонирование и перестановку опалубки одним перестановщиком, а затем возведение продольных стен пролетов под уже сформированной плитой проезжей части.

Недостатками такого способа являются невозможность использования (перемещения) технологической платформы для выполнения других работ в течение времени предварительной выстойки бетона с опалубкой, то есть в течение порядка четырех суток;

бетонирование плиты по ширине тоннеля без промежуточных опор приводит к необходимости существенного увеличения толщины плиты проезжей части и, соответственно, несущей способности конструкции опалубки;

большие габариты перестановщика и сложность перестановки опалубки большой продольной длины и пролета;

возведение продольных стен пролетов после формирования плиты на всей ширине тоннеля без принятия специальных мер не обеспечивает увеличения несущей способности плиты проезжей части.

Известны также способы сооружения в перегонных тоннелях метрополитена перекрытия, опирающегося на формируемые той же опалубкой (одновременно по всей высоте) продольные стены тоннеля. При этом примененяется переставная складывающаяся опалубка, которая устанавливается на опорные части выполненного заранее лотка тоннеля (Е.А. Величкин, П.Т. Ленец «Строительство тоннелей и метрополитенов», изд. «Транспорт», М. 1971 г., стр. 355).

Недостатками такого способа являются одновременное бетонирование продольных стен тоннеля и плиты, что приводит к увеличению времени предварительной выстойки бетона в опалубке;

большой размер вертикальных (шарнирных) элементов опалубки, не позволяющих, при предельно допустимых углах их поворота существенно сократить размер опалубки по ширине и опустить ее для последующего ее переноса вдоль тоннеля с достаточными зазорами;

усложненная (консольная) конструкция перестановщика (по той же причине).

Целью изобретения является увеличение несущей способности конструкции (при уменьшении толщины плиты проезжей части тоннеля) за счет опирания плиты на продольные стены пролетов, а также увеличение темпов строительства за счет пространственного распределения выполнения технологических операций процесса, одновременного выполнения не связанных непосредственно операций и повышения уровня механизации выполняемых работ.

Поставленная задача решается тем, что сооружение плиты проезжей части в тоннеле с двумя и более пролетами под плитой осуществляют с опорой на продольные стены пролетов после их бетонирования и предварительной выстойки, перестановку секций опалубок и бетонирование плиты выполняют блоками, длина которых минимизирована, а демонтаж и перенос вдоль оси тоннеля опалубок плиты выполняют посекционно с установкой на переставляемые опорные балки, закрепленные на стенах.

При этом длину блоков принимают не менее величины суточного продвижения фронта работ по сооружению плиты, а количество блоков при установившемся процессе принимают численно равным или более времени предварительной выстойки бетона (в сутках).

Предусматривается вариант, при котором переставные секции опалубок плиты устанавливают на технологические железобетонные уступы на стенах пролетов, выполняющие роль опорных балок.

Устройство (конструкция оборудования комплекса) для реализации способа состоит из грузовой и технологических платформ, оснащенных манипуляторами и раздатчиками бетона, перестановщиков опалубок плиты, установленных с возможностью передвижения по вспомогательным рельсовым путям, а также магистрального бетоновода, причем соединение магистрального бетоновода и раздатчиков бетона платформ выполнено в виде двух (и более) секций трубопровода соединенных шарнирными устройствами между собой, с магистральным бетоноводом и бетонораздатчиком платформы, каждый перестановщик опалубки автономен и снабжен манипуляторами для демонтажа и установки опорных балок с продольными относительно оси тоннеля или (вариант исполнения) вертикальными осями поворота.

На фиг. 1а-ж показано пространственное размещение основного оборудования комплекса (технологических платформ и перестановщиков опалубки) вдоль тоннеля, в соответствии с выполнением основных технологических операций способа;

на фиг. 2 - поперечное сечение тоннеля с тремя пролетами под плитой, установленными секциями опалубки плиты и одна из технологических платформ, непосредственно обеспечивающая укладку арматурных каркасов плиты и ее бетонирование;

на фиг. 3 и 4 показаны варианты конструкции и закрепления опорных балок для установки опалу

- 1 008632 бок плиты;

на фиг. 5 приведено продольное сечение тоннеля и платформы, обеспечивающей сооружение плиты проезжей части;

на фиг. 6 - вид в плане на эту платформу и на секционный шарнирный трубопровод (с двумя секциями) для подключения бетонораздатчиков платформ;

на фиг. 7 - поперечное сечение нижних пролетов тоннеля с перестановщиком центрального пролета, секциями опалубки плиты и манипуляторами (для демонтажа, переноса и установки опорных балок), которые установлены на горизонтальных осях параллельных оси тоннеля;

на фиг. 8 - вариант перестановщика центрального пролета с дополнительными манипуляторами (для переноса опорных балок), установленными с возможностью поворота вокруг вертикальных осей.

Основное оборудование комплекса, показанное на фиг. 1а-ж, состоит из транспортной грузовой платформы 1, грузового крана 2 и локомотива 3;

технологической платформы №1, (поз. 4), оснащенной манипулятором 5 и перемещающейся по широкой рельсовой колее центрального пролета;

двух технологических платформ №2 и 3 (поз. 6 и 7), также перемещающихся по широкой рельсовой колее центрального пролета, оснащенных манипуляторами 5 и бетонораздатчиками 8;

технологической платформы №4 (поз. 9 фиг. 1в, 2, 5 и 6), также оснащенной манипулятором 5 и бетонораздатчиком 8 и перемещающейся по рельсовой колее, проложенной на уровне плиты проезжей части;

перестановщиков 10 опалубок плиты центрального (фиг. 7) и боковых (на фигурах не показаны) пролетов, перемещающихся по рельсовым путям соответственно центрального и боковых пролетов и оснащенных механизмами 11 для установки и демонтажа опалубок 12, 13 и 14 плиты в центральном и боковых пролетах, а также манипуляторами 15 (фиг. 7 и 8) для демонтажа и перестановки опорных балок.

Технологические платформы и перестановщики опалубки оснащены электрогидроприводами хода, перемещения стрел манипуляторов и бетонораздатчиков (на фигурах не показаны). Конструкция рамы перестановщика 10 центрального пролета обеспечивает свободный проход локомотива 3 с грузовой платформой 1 и краном 2, что позволяет доставлять к любому месту комплекса технологическую оснастку и материалы, необходимые для работы, а также оборудование для ремонта.

Технологические платформы №2 и 3 (поз. 6 и 7) одинаковы, а платформа №4 (поз. 9) конструктивно им аналогична и отличается колеей и расположением рельсового пути, по которому перемещается при работе.

Энергоснабжение оборудования комплекса обеспечивают электрокабели 16 с клеммными разъемами (на фигурах не показаны), проложенные по тоннелю (фиг. 2) и нижним (фиг. 7) пролетам и кабельные барабаны 17 с токосъемниками, установленные на платформах и перестановщиках для подключения электродвигателей привода насосов (на фигурах не показаны) гидропривода платформ и перестановщиков при их перемещениях.

Подача бетона с поверхности к осуществляется автобетоновозами 18 по вертикальному участку бетоновода, далее автобетоновозами к бетононасосу 19, который подает бетон в магистральный бетоновод 20 (фиг. 1а-д, 5 и 6) и далее через устройства для подключения трубопроводов подачи бетона к бетонораздатчикам платформ №№ 2, 3 и 4 (поз. 6, 7, 9).

Устройства для подачи бетона к бетонораздатчикам, на платформах №№ 2, 3 и 4, в свою очередь выполнены, например, в виде двух секций трубопровода (поз. 21 и 22, фиг. 5 и 6), которые соединены шарнирными устройствами 23 между собой, с магистральным бетоноводом и входом в трубопровод бетонораздатчика.

Перестановщики опалубок плиты всех трех пролетов аналогичны по конструкции и оснащены механизмами 11 для установки и демонтажа секций опалубок плиты и двумя манипуляторами 15 для демонтажа, переноса и установки опорных балок 25, закрепленных на стенах пролетов.

Манипуляторы установлены на осях 26, которые расположены параллельно оси тоннеля, и оснащены, например, винтовыми стяжками 27 для обеспечения возможности поперечного поворота и смещения к оси перестановщика опорных балок, а также имеют выдвигающуюся часть 28 для демонтажа, подъема, опускания балок при их переносе на новое место.

Предусматривается также вариант исполнения манипуляторов (см. фиг. 8), установленных с возможностью поворота, например, вокруг вертикальных осей для обеспечения возможности поперечного смещения к оси перестановщика опорных балок при их демонтаже для переноса и монтажа на новом месте.

Перечень материалов и технологической оснастки, необходимых для работы комплекса, включает арматурные каркасы 29 (фиг. 1) продольных и опорных стен, каркасы 30 (фиг. 2) плиты перекрытия, опалубки 31 и 32 (фиг. 1) продольных стен пролетов и опорных стен тоннеля, опорные балки 25 (фиг. 3 и 7), опалубки плиты 12, 13 и 14 (фиг. 7), а также элементы рельсовых путей 33 (фиг. 7) центрального пролета с колеей технологических платформ, рельсовые пути 34 (фиг. 2) боковых пролетов и рельсовые пути 35 платформы №4 (фиг. 2).

- 2 008632

Перечисленное выше основное оборудование комплекса обеспечивает выполнение следующих технологических операций:

транспортная платформа 1 с грузовым краном 2 (фиг. 1) - доставку арматурных каркасов, демонтаж и укладку элементов рельсового пути 33 (для платформ №№ 1, 2 и 3), доставляемых на ней с помощью локомотива 3, а также доставку демонтируемых секций опалубок стен и боковых опор от места демонтажа к месту их монтажа в новой позиции;

технологическая платформа № 1, (поз. 4, фиг. 1е) - монтаж арматуры продольных и опорных стен;

технологическая платформа № 2 (поз. 6, фиг. 1д) - установку опалубки продольных стен пролетов, а также их бетонирование;

технологическая платформа №3 (поз.7, фиг. 1г) - установку опалубок опорных стен тоннеля и их бетонирование, а также демонтаж опалубок продольных стен пролетов;

перестановщики центрального и боковых пролетов - демонтаж, перенос и установку в новой позиции опорных балок 25 и опалубок плиты 12, 13 и 14 (фиг. 7).

технологическая платформа № 4 (поз. 9, фиг. 1в) - демонтаж, перенос и установку элементов рельсового пути 35 в новой позиции, установку каркасов арматуры и бетонирование плиты проезжей части.

Выполнение всех перечисленных выше технологических операций обеспечивается в согласованном режиме поточного выполнения всего комплекса работ по сооружению плиты проезжей части тоннеля с заданной скоростью.

После завершения начального этапа поочередного ввода основного оборудования в эксплуатацию с помощью козлового крана из стартового котлована фиг. 1а, работа устройства (оборудования комплекса) происходит в виде полного цикла выполнения всех основных технологических операций в следующем порядке.

Элементы рельсового пути 33 центрального пролета позади движущегося оборудования комплекса демонтируются грузовым краном 2, на транспортной платформе 1 локомотивом 3 доставляются в головную часть комплекса и укладываются впереди него. Затем в эту зону с места их складирования доставляются арматурные каркасы, предназначенные для армирования опорных и продольных стен, которые укладываются и закрепляются на своих местах с помощью технологической платформы № 1 (поз. 4) и ее манипулятора 5.

Затем манипуляторами 5 платформ №№ 2 и 3 (поз. 6 и 7, фиг. 1 г, д) демонтируются опалубки 31 и 32 опорных и продольных стен тех блоков бетонирования, в которых завершился период предварительной выстойки бетона. Эти опалубки доставляется к месту нового монтажа и вновь монтируются с помощью платформ №№ 2 и 3 (поз. 6 и 7, фиг. 1 г, д) и их манипуляторов 5. Далее с помощью бетонораздатчиков 8 этих платформ осуществляется бетонирование опорных и продольных стен в заданной последовательности.

Далее с помощью манипуляторов 15 перестановщиков центрального и боковых пролетов (под плитой) демонтируются, доставляются и вновь монтируются опорные балки 25, а затем механизмами 11 для установки и демонтажа опалубок - секции 12, 13 и 14 опалубок плиты тех блоков бетонирования, в которых завершился период предварительной выстойки бетона.

Далее в эту зону с места их складирования технологической платформой № 4 доставляются арматурные каркасы 30 (фиг. 2), предназначенные для армирования плиты проезжей части. Каркасы укладываются и закрепляются на своих местах поверх опалубок плиты, после чего с помощью бетонораздатчика 8 платформы № 4 (поз. 9, фиг. 1в) осуществляется бетонирование плиты и предварительное выстаивание бетона на опалубках.

По мере движения оборудования комплекса вдоль тоннеля и сооружения плиты осуществляется также перенос рельсовых путей 33 и 34 в центральном и боковых пролетах для обеспечения работы платформ и перестановщиков опалубок плиты, перенос рельсовых путей 35 платформы №4 (поз. 9), а также наращивание электрических кабелей и магистрального бетоновода.

С заданным отставанием, необходимым для набора заданной прочности бетона плиты, производят передвижку бетононасоса 19, подающего под давлением бетон в магистральный бетоновод 20, проложенный вдоль тоннеля, для обеспечения дальнейшей работы оборудования комплекса.

В связи с тем, что сооружение плиты проезжей части в тоннеле с двумя и более пролетами под плитой осуществляют с опорой на стены пролетов после их бетонирования и предварительной выстойки, существенно повышается ее жесткость и может быть уменьшена толщина плиты.

Благодаря тому что перестановку секций опалубок и бетонирование выполняют блоками, длина которых минимизирована, причем длину блоков выбирают не менее величины продвижения Ь фронта работ при сооружении плиты за сутки, а количество «п» блоков в процессе установившегося процесса принимают численно равным или более времени «Т» предварительной выстойки бетона (в сутках), бетон успевает набрать к моменту демонтажа опалубок необходимый уровень прочности при минимальном количестве блоков и без потерь времени на ожидание.

Так при величине продвижения (производительности) комплекса, например Ь=12 м/сут., длина блока бетонирования и перестановки секций опалубок принимается Ь=12 м, а при времени предварительной выстойки бетона на (в) опалубке плиты проезжей части, равном Т=4 сут., количество блоков выбирается

- 3 008632 равным четырем (п=4). Тогда ко времени окончания бетонирования четвертого блока первый отстоит на (в) опалубке четверо суток и может быть распалублен, а опалубка первого блока может быть перенесена и вновь установлена на очередном участке тоннеля.

Посекционный демонтаж и перенос вдоль оси тоннеля опалубок плиты, выполняемый с установкой опалубок на опорные балки, обеспечивает минимальные габариты перестановщиков и относительную простоту их конструкции и выполнения самой операции.

Таким образам, способ, при котором сооружение плиты проезжей части в тоннеле с двумя и более пролетами под плитой осуществляют с опорой на стены после их бетонирования и предварительной выстойки, перестановку опалубок выполняют блоками, длина которых минимизирована, а демонтаж, перенос вдоль оси тоннеля опалубок плиты выполняют посекционно с установкой на опорные балки, когда длину блоков принимают не менее величины суточного продвижения комплекса оборудования, а количество блоков бетонирования на (в) опалубках принимают численно равным или более времени предварительной выстойки бетона (в сутках), обеспечивает достижение поставленной цели, а именно - увеличение несущей способности конструкции (при уменьшении толщины плиты проезжей части тоннеля) и увеличение темпов строительства за счет пространственного распределения выполнения технологических операций процесса и одновременного выполнения не связанных непосредственно операций.

При этом попутно обеспечивается также снижение металлоемкости основных механизмов комплекса, упрощение конструкции и сокращение количества комплектов опалубки, необходимых для работы.

Одновременно это приводит также к сокращению суммарной длины участка работы комплекса.

Повышение скорости сооружения плиты при этом достигается также за счет применения переставных опалубок для всех элементов конструкции и высвобождения при этом механизмов технологических платформ и перестановщиков для выполнения других операций.

Вариант, при котором переставные секции опалубок плиты устанавливают на технологические железобетонные уступы, выполненные на стенах пролетов, дополнительно обеспечивает снижение металлоемкости основных механизмов комплекса и упрощение конструкции оборудования комплекса.

Реализация особенностей устройства (конструкции механизмов комплекса оборудования), а именно выполнение соединения раздатчиков бетона с магистральным бетоноводом в виде секций трубопроводов с шарнирными соединениями их между собой, а также с магистральным бетоноводом и со входом в бетонораздатчик, обеспечивает возможность выполнения бетонирования стен и плиты проезжей части при перемещении платформ, что существенно упрощает конструкцию бетонораздатчиков и управление бетонированием.

Выполнение бетонирования плиты с опорой на продольные стены пролетов, связанное с этим разделение единой опалубки для всей плиты на опалубки отдельных пролетов и, следовательно, выполнение перестановщиков автономными с оснащением их средствами механизации перестановки опорных балок в виде специальных манипуляторов с продольными относительно оси тоннеля или вертикальными осями их поворота также обеспечивает упрощение конструкции перестановщиков, повышает уровень механизации выполняемых работ, снижает металлоемкость применяемого оборудования, его стоимость и обеспечивает снижение трудоемкости сооружения плиты проезжей части тоннеля.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ сооружения плиты проезжей части в тоннеле с двумя и более пролетами под плитой, включающий демонтаж, перенос и укладку вспомогательных рельсовых путей, монтаж арматурных каркасов, демонтаж, перенос и установку секционных опалубок стен пролетов и плиты, а также их бетонирование, отличающийся тем, что для повышения жесткости конструкции, снижения трудоемкости и сокращения времени выполнения работ сооружение плиты осуществляют с опорой на стены после их бетонирования и предварительной выстойки бетона в опалубке, перестановку опалубок и бетонирование выполняют блоками, длина которых минимизирована, а демонтаж, перенос вдоль оси тоннеля опалубок плиты осуществляют посекционно с установкой на опорные балки, закрепленные на стенах.
2. Способ сооружения плиты проезжей части по п.1, отличающийся тем, что для снижения металлоемкости оборудования длину блоков выбирают не менее величины суточного продвижения фронта работ при сооружении плиты, а их количество принимают численно равным или более минимального времени предварительной выстойки бетона (в сутках).
3. Способ сооружения плиты проезжей части по п.1, отличающийся тем, что для сокращения трудоемкости выполнения работ секции переставных опалубок плиты устанавливают на опорные балки, сформированные в виде технологических железобетонных уступов на стенах пролетов при бетонировании стен.
4. Устройство (комплекс оборудования) для реализации способа в составе грузовой платформы с краном-манипулятором, технологических платформ, оснащенных манипуляторами и раздатчиками бетона, соединенными с магистральным бетоноводом, а также перестановщиков опалубок плиты, оснащенных манипуляторами, установленных с возможностью передвижения по вспомогательным рельсовым путям, отличающееся тем, что для упрощения бетонирования продольных стен при перемещении плат

- 4 008632 форм вдоль оси тоннеля соединение магистрального бетоновода и раздатчиков бетона платформ выполнено в виде шарнирного секционного трубопровода.
5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что для механизации демонтажа, переноса вдоль оси тоннеля и установки опорных балок перестановщики опалубок плиты выполнены автономными и снабжены дополнительными манипуляторами с продольными относительно оси тоннеля осями их поворота.
6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что перестановщики опалубок плиты снабжены дополнительными манипуляторами с вертикальными осями поворота.