RU2138643C1 - Method and device for construction of tunnel in loose ground - Google Patents
Method and device for construction of tunnel in loose ground Download PDFInfo
- Publication number
- RU2138643C1 RU2138643C1 RU98107506/03A RU98107506A RU2138643C1 RU 2138643 C1 RU2138643 C1 RU 2138643C1 RU 98107506/03 A RU98107506/03 A RU 98107506/03A RU 98107506 A RU98107506 A RU 98107506A RU 2138643 C1 RU2138643 C1 RU 2138643C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tunnel
- pipe
- pipes
- length
- loose
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
Abstract
Description
Изобретение предназначено для проходки тоннелей, коллекторов в сыпучих, неустойчивых породах и может быть использовано в горном и коммунальном строительстве. The invention is intended for tunneling, collectors in loose, unstable rocks and can be used in mining and municipal construction.
Известен способ сооружения тоннеля в обводненных неустойчивых грунтах по а.с. СССР N 559006, кл. E 21 D 9/00, включающий операции по предварительному осушению грунтового массива по трассе тоннеля и последующей его проходке, при этом перед проходкой осуществляют герметизацию тоннеля по всем сторонам, затем в верхнюю часть загерметизированного грунтового массива подают сжатый воздух и ведут откачку грунтовой воды из нижней части массива при непрерывной подаче сжатого воздуха. A known method of constructing a tunnel in flooded unstable soils by AS USSR N 559006, class E 21 D 9/00, including operations on preliminary drainage of the soil mass along the tunnel route and its subsequent sinking, while before tunneling, the tunnel is sealed on all sides, then compressed air is supplied to the upper part of the sealed soil mass and pumping out ground water from the lower parts of the array with continuous supply of compressed air.
Недостатком описываемого способа являются большие энергетические затраты, связанные с непрерывной подачей сжатого воздуха на протяжении всего времени строительства тоннеля. Кроме того, рассматриваемый способ сооружения тоннеля имеет ограниченную область применения, т.к. не создает сил, связывающих грунт, более того, при откачке грунтовых вод происходит вымывание мелких частиц грунта, что способствует созданию в массиве искусственных каверн, повышающих неустойчивость массива. The disadvantage of this method is the high energy costs associated with a continuous supply of compressed air throughout the construction of the tunnel. In addition, the tunnel construction method under consideration has a limited scope, since does not create soil binding forces; moreover, when groundwater is pumped out, small particles of soil are washed out, which contributes to the creation of artificial caverns in the array that increase the instability of the array.
Известен способ упрочнения неустойчивой кровли химическим анкерованием (см., например, Бутенко И.Т., Кара В.В., Сальников В.К., Пихович И.Я. Химический способ упрочнения пород в очистных забоях угольных шахт, Киев, "Технiка", 1978, стр. 26-40), включающий бурение шпуров, установку анкерных стержней в шпурах, навеску прогонов на выступающие из породного массива концы анкерных стержней и инъектирование химического раствора (подачей в шпур пенополиуретанового состава либо установкой в шпуре одной-двух ампул с закрепляющим составом). При движении анкерного стержня в глубь шпура происходит выталкивание вспенивающегося состава к устью шпура. A known method of hardening an unstable roof by chemical anchoring (see, for example, Butenko I.T., Kara V.V., Salnikov V.K., Pikhovich I.Ya. Chemical method of hardening rocks in the working faces of coal mines, Kiev, "Technique ", 1978, pp. 26-40), including drilling holes, installing anchor rods in the holes, weighed runs on the ends of the anchor rods protruding from the rock mass and injecting a chemical solution (feeding a polyurethane foam composition into the hole or installing one or two ampoules with fixing composition). When the anchor rod moves deep into the hole, the foaming composition is pushed out to the hole of the hole.
Недостатками рассматриваемого способа являются: многооперационность процесса (сначала бурят, затем устанавливают анкерный стержень и т.д.), каждый из анкеров действует самостоятельно, не взаимодействуя с соседними, что снижает эффективность крепления. The disadvantages of the considered method are: multi-operation process (first they drill, then install an anchor rod, etc.), each of the anchors acts independently, without interacting with neighboring ones, which reduces the effectiveness of fastening.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ сооружения тоннеля небольшой протяженности по а.с. СССР N 620524, кл. E 21 D 9/00, включающий создание замкнутой стены из металлических труб, инъектирование строительного раствора по металлическим трубам и последующую выемку грунта, при этом один из торцов металлических труб омоноличивают, инъектирование строительного раствора осуществляют после выемки грунта и установки опалубки, а выемку грунта осуществляют параллельно с продвижением опалубки. The closest in technical essence and the achieved result is a method of constructing a tunnel of short length along a.s. USSR N 620524, cl. E 21 D 9/00, including the creation of a closed wall of metal pipes, the injection of mortar through metal pipes and subsequent excavation, while one of the ends of the metal pipes is monolithic, the injection of mortar is carried out after excavation and installation of formwork, and excavation is carried out in parallel with the advancement of formwork.
Недостатком известного способа сооружения тоннеля является обрушение вокруглежащего сыпучего грунта при проходке тоннеля - наиболее опасного этапа проведения работы. Кроме того, создание замкнутой стены из металлических труб, приводя к большому расходу последних, не обеспечивает надежность защиты от обрушения, т. к. порода, находящаяся над трубами, имеет возможность подвижки и накопленная кинетическая энергия породы удерживается трубами только в конце движения ее элементов (кусков породы). The disadvantage of this method of constructing a tunnel is the collapse of the surrounding loose soil during tunneling - the most dangerous stage of the work. In addition, the creation of a closed wall of metal pipes, leading to a large consumption of the latter, does not provide reliable protection against collapse, since the rock located above the pipes has the ability to move and the accumulated kinetic energy of the rock is held by the pipes only at the end of the movement of its elements ( pieces of rock).
Известно устройство для закрепления пород твердеющими растворами по а.с. СССР N 1129366, кл. Е 21 D 11/00, содержащее перфорированные нагнетательные трубки с закрепленными на них рубашками из открытопористого материала, которые пропитаны ускорителем твердения раствора. Недостатком известного устройства является невозможность извлечения металлических труб после окончания процесса затвердевания раствора. Кроме того, закрепление породы происходит локально возле стенок металлических труб, что снижает надежность закрепления большого объема грунтового массива. A device for fixing rocks with hardening solutions according to A.S. USSR N 1129366, class E 21 D 11/00, containing perforated discharge tubes with jackets of open-porous material fixed to them, which are impregnated with a solution hardening accelerator. A disadvantage of the known device is the inability to extract metal pipes after the end of the solidification process of the solution. In addition, rock consolidation occurs locally near the walls of metal pipes, which reduces the reliability of fixing a large volume of soil mass.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является забивная крепь по а.с. СССР N 1696716, кл. E 21 В 11/00, включающая направляющую раму, забивные штанги с направляющими, напорный механизм для забивки штанг и силовые элементы, при этом забойный механизм установлен на каждой штанге и жестко закреплен с ней, причем напорный механизм выполнен в виде пневмоударника с обоймой, а крепь снабжена боковыми затяжками с направляющими, передней и задней дополнительными направляющими рамами, выполненными в виде верхних и боковых балок, причем верхние балки имеют жестко скрепленные с ним захваты для перемещения в них направляющих забивных штанг, а боковые - в нижних частях вертикальные гидроцилиндры. The closest in technical essence and the achieved result is driven support for as. USSR N 1696716, cl. E 21 B 11/00, including a guide frame, driven rods with guides, a pressure mechanism for driving rods and power elements, while a downhole mechanism is installed on each rod and is rigidly fixed with it, and the pressure mechanism is made in the form of a hammer with a clip, and the support is provided with lateral tightenings with guides, front and rear additional guide frames made in the form of upper and side beams, and the upper beams have grips rigidly attached to it to move the guide rods into them, and lateral - vertical hydraulic cylinders in the lower parts.
Недостатком известной забивной крепи является небольшая эффективность крепления породы, т.к. она удерживается только боковой поверхностью штанг. Кроме того, сложность конструкции затрудняет, а в отдельных случаях исключает проведение работ, особенно в стесненных условиях при небольших диаметрах коллекторов. A disadvantage of the known driving lining is the low efficiency of rock fastening, because it is held only by the lateral surface of the rods. In addition, the complexity of the design makes it difficult, and in some cases eliminates the work, especially in cramped conditions with small diameters of the collectors.
Техническая задача, решаемая предлагаемым способом сооружения тоннеля в сыпучих породах, заключается в опережающем закреплении породы вокруг тоннеля с обеспечением взаимодействия между закрепленными зонами и в одновременном повышении эффективности проведения работ за счет совмещения проходки шпура и установки в нем анкерного стержня. The technical problem solved by the proposed method of constructing a tunnel in bulk rocks is to pre-fix the rock around the tunnel to ensure interaction between the fixed zones and at the same time increase the efficiency of the work by combining the penetration of a hole and installing an anchor rod in it.
Это достигается за счет того, что в способе сооружения тоннеля в сыпучих горных породах, включающем выемку горной породы и закрепление сыпучей породы вокруг тоннеля путем нагнетания в нее закрепляющего раствора, согласно изобретению, до выемки горной породы в массив, находящийся впереди забоя, забивают трубы под углом к продольной оси тоннеля, при этом их располагают по контуру забоя "частоколом" (одну трубу возле другой) со смещением вдоль тоннеля последующего "частокола" относительно предыдущего на длину L, причем забивку труб осуществляют на длину, проекция которой на продольную ось тоннеля превышает длину его участка L, образуя из труб "елочку" вдоль тоннеля. Последовательность предлагаемых операций обеспечивает возможность проходки тоннеля в сыпучем неустойчивом массиве. This is achieved due to the fact that in the method of constructing a tunnel in loose rocks, including excavation of the rock and fixing the loose rock around the tunnel by injecting a fixing solution into it, according to the invention, pipes are hammered into the massif in front of the face before the excavation of the rock angle to the longitudinal axis of the tunnel, while they are placed along the contour of the face with a “picket fence” (one pipe near the other) with an offset along the tunnel of the subsequent “picket fence” relative to the previous one by a length L, and the pipes are driven yut for a length, the projection of which onto the longitudinal axis of the tunnel exceeds the length of its section L, forming a herringbone from the pipes along the tunnel. The sequence of the proposed operations provides the possibility of tunneling in a loose unstable array.
Целесообразно последующие "частоколы" (ряды) труб забивать в массив со смещением по периметру забоя относительно предшествующих забитых в массив "частоколов" труб. Такая операция позволяет в большей степени закрепить сыпучий массив вокруг тоннеля. It is advisable to hammer the subsequent "picket fences" (rows) of pipes into the array with a displacement along the perimeter of the face relative to the previous pipe "pickets" hammered into the array. Such an operation allows more consolidation of the bulk mass around the tunnel.
Целесообразно также использовать трубы с перфорациями по длине, по которым подают закрепляющий раствор и инъектируют его в сыпучую породу. Такое выполнение способа обеспечивает использование одного элемента конструкции - металлических труб - для выполнения различных функций: закрепления массива, расположенного по периметру тоннеля, транспортирования по нему закрепляющего раствора, который спустя определенное время будет способствовать закреплению вокруглежащего сыпучего массива. It is also advisable to use pipes with perforations along the length along which the fixing solution is supplied and injected into the bulk rock. This embodiment of the method allows the use of one structural element - metal pipes - to perform various functions: securing the array located around the perimeter of the tunnel, transporting a fixing solution along it, which after a certain time will contribute to the consolidation of the surrounding bulk array.
Целесообразно при этом инъектирование закрепляющего раствора в массив осуществлять локально в виде сферообразных зон, центры которых размещены друг от друга на расстоянии L. Такое выполнение операций позволяет уменьшить энергетические затраты на инъектирование закрепляющего раствора и расход последнего. In this case, it is advisable to inject the fixing solution into the array locally in the form of sphere-shaped zones, the centers of which are located at a distance L from each other. Such operations can reduce the energy costs of injecting the fixing solution and the consumption of the latter.
Целесообразно соседние по длине тоннеля сферообразные закрепленные зоны сыпучей породы образовывать одну над другой в шахматном порядке. Такое выполнение операций способствует повышению эффекта закрепления сыпучей породы вокруг тоннеля за счет взаимодействия соседних сферообразных закрепленных зон при снижении затрат на объем расходуемой закрепляющей массы и энергию при инъекции. It is advisable to form spherical fixed zones of loose rock adjacent along the length of the tunnel to form one above the other in a checkerboard pattern. This performance of operations contributes to the effect of consolidation of loose rock around the tunnel due to the interaction of neighboring sphere-shaped fixed zones while reducing the cost of the volume of spent fixing mass and energy during injection.
Целесообразно также соседние по длине тоннеля "частоколы" труб забивать на расстоянии вдоль тоннеля, равном ширине сферообразной закрепленной зоны сыпучей породы. Такое выполнение операций позволяет отдельным сферообразным закрепленным зонам сыпучей породы работать совместно за счет сил трения, возникающих между ними в случае подвижки одной из зон относительно другой. It is also advisable to hammer the “palisades” of pipes adjacent to the length of the tunnel at a distance along the tunnel equal to the width of the sphere-shaped fixed zone of loose rock. This operation allows individual spherical fixed zones of loose rock to work together due to the friction forces arising between them in the case of movement of one of the zones relative to the other.
Целесообразно также соседние по длине тоннеля "частоколы" труб забивать на различную длину, при этом сферообразные закрепленные зоны сыпучей породы, образованные при забивке коротких труб, располагать между соседними по длине тоннеля сферообразными закрепленными зонами сыпучей породы, образованными при забивке длинных труб. Такое выполнение операций позволяет повысить надежность закрепления сыпучего массива вокруг тоннеля, т.к. соседние сферообразные закрепленные зоны сыпучей породы будут препятствовать перемещению других сферообразных закрепленных зон. It is also advisable to hammer the “palisades” of pipes adjacent to the length of the tunnel to various lengths, while the spherical fixed zones of loose rock formed during the clogging of short pipes should be placed between the adjacent spherical fixed zones of loose rock formed along the length of the tunnel formed when clogging long pipes. This operation allows you to increase the reliability of fixing loose mass around the tunnel, because adjacent sphere-shaped fixed zones of loose rock will impede the movement of other sphere-shaped fixed zones.
Устройство обеспечивает реализацию способа проходки тоннеля в сыпучих породах и слабых грунтах и упрощает конструкцию за счет совмещения операций по изготовлению шпура в массиве, установке в нем инъектирующего узла, одновременно служащего элементом крепления свода тоннеля. The device provides an implementation of the tunneling method in loose rocks and soft soils and simplifies the design by combining the operations of making a hole in an array, installing an injection unit in it, which at the same time serves as an element for attaching the tunnel arch.
Это достигается за счет того, что в устройстве для сооружения тоннеля в сыпучих породах, содержащем продольный элемент в виде раствороподающей трубы, соединенной с насосом, подающим закрепляющий раствор, конический наконечник, смонтированный в передней части трубы, и ударный узел, жестко соединенный с трубой, согласно изобретению, в боковой стенке раствороподающей трубы выполнены перфорации на расстоянии друг от друга, соответствующем максимальному радиальному размеру сферообразной закрепленной зоны сыпучей породы. Такое выполнение конструкции устройства обеспечивает реализацию способа сооружения тоннеля в сыпучих породах, так как будет закреплен весь свод тоннеля. This is achieved due to the fact that in the device for constructing a tunnel in loose rocks, containing a longitudinal element in the form of a mortar pipe connected to a pump supplying a fixing solution, a conical tip mounted in the front of the pipe, and an impact assembly rigidly connected to the pipe, according to the invention, perforations at a distance from each other corresponding to the maximum radial size of the sphere-shaped fixed zone of loose rock are made in the side wall of the mortar supply pipe. This embodiment of the design of the device provides an implementation of the method of constructing a tunnel in loose rocks, since the entire arch of the tunnel will be fixed.
Целесообразно впереди перфораций в раствороподающей трубе выполнить кольцевые бурты. Такое выполнение конструкции исключает попадание частиц грунта в перфорации раствороподающей трубы, что повышает надежность работы устройства, а следовательно, и надежность закрепления грунтового массива в зоне перфораций. It is advisable to perform annular collars ahead of the perforations in the mortar tube. This design eliminates the ingress of soil particles into the perforation of the solvent-supply pipe, which increases the reliability of the device, and hence the reliability of fixing the soil mass in the perforation zone.
Целесообразно также раствороподаюшую трубу выполнить с втулками, размещенными на ее внешней поверхности с возможностью осевого перемещения, причем в одном из крайних своих положений втулки перекрывают перфорации раствороподающей трубы, при этом кольцевые бурты на раствороподающей трубе располагают позади перфораций. Такое выполнение конструкции устройства повышает надежность его работы, т.к. исключает попадание частиц грунта в перфорации в процессе забивания раствороподающей трубы в грунт. It is also advisable to carry out the solution-feeding pipe with bushings placed on its outer surface with the possibility of axial movement, and at one of its extreme positions the bushings overlap the perforations of the solution-supply pipe, while the annular collars on the solution-supply pipe are located behind the perforations. This embodiment of the device design increases the reliability of its operation, because eliminates the ingress of soil particles into the perforation during the driving of the mortar pipe into the soil.
Сущность предлагаемого изобретения иллюстрируется примерами конкретного исполнения и чертежами, где на: фиг. 1 показана операция по забиванию продольных элементов в грунтовый массив; фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1; фиг. 3 - операция по расположению продольных элементов в виде "елочки"; фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 3; фиг. 5 - операция по локальному инъектированию закрепляющего раствора в массив с образованием сферообразной зоны; фиг. 6 - операция закрепления массива с образованием "елочки" со сферообразными закрепленными зонами; фиг. 7 -закрепление массива, когда сферообразные закрепленные его зоны размещены вдоль забитой трубы; фиг. 8 - операция по закреплению массива сферообразными закрепленными зонами, образованными в шахматном порядке; фиг. 9 - устройство для сооружения тоннеля в сыпучих породах; фиг. 10 - устройство с подвижными втулками для сооружения тоннеля в сыпучих породах. The essence of the invention is illustrated by examples of specific performance and drawings, where in: FIG. 1 shows an operation for driving longitudinal elements into a soil mass; FIG. 2 is a view along arrow A in FIG. 1; FIG. 3 - operation for the location of the longitudinal elements in the form of a "herringbone"; FIG. 4 is a section BB in FIG. 3; FIG. 5 - operation for local injection of the fixing solution into the array with the formation of a sphere-shaped zone; FIG. 6 - operation of fixing the array with the formation of "herringbone" with sphere-shaped fixed zones; FIG. 7 - fixing of the massif, when the sphere-shaped fixed zones of it are placed along the clogged pipe; FIG. 8 - operation to fix the array with sphere-shaped fixed zones formed in a checkerboard pattern; FIG. 9 - a device for the construction of a tunnel in bulk rocks; FIG. 10 - a device with movable sleeves for the construction of a tunnel in loose rocks.
Сущность предлагаемого способа сооружения тоннеля в сыпучих породах заключается в забивании продольных элементов 1 (прутков, труб и т.д.) в массив, находящийся впереди забоя, под углом к продольной оси тоннеля 2 (фиг. 1), при этом их располагают по контуру забоя (фиг. 2), в итоге образуется "частокол" из продольных элементов 1, который расходится в массив, при этом чем ближе к забою, тем расстояние между продольными элементами 1 уменьшается. Следующим этапом с выемкой грунта проходят участок тоннеля L (фиг. 3) и повторяют операции. Новый "частокол" из продольных элементов 1 некоторой частью своей длины размещается под предшествующим "частоколом", а затем выходит в массив. При этом целесообразно последующий "частокол" (ряд) продольных элементов 1 забивать в массив со смещением по окружности относительно предшествующего "частокола" забитых в массив продольных элементов 1. При забивании в массив продольных элементов 1 происходит, с одной стороны, уплотнение массива на объем, занимаемый забитыми продольными элементами 1, а с другой стороны, часть грунтового массива опирается на продольные элементы 1, выполняющие функцию балок, с третьей - трение по боковой поверхности продольных элементов 1 способствует повышению устойчивости массива. Все эти факторы улучшаются с увеличением количества забитых продольных элементов 1 как по контуру забоя, так и с увеличением количества "частоколов" забитых в массив продольных элементов 1 (с уменьшением шага L). Нужно отметить, что если в начале процесса при забивании первого "частокола" продольных элементов 1 у забоя закрепленный участок по глубине мал, то в последующем вокруг тоннеля образуется как бы несколько рядов, состоящих из "частоколов" забитых продольных элементов 1. Глубина забивания последних в грунт может быть различна и зависит от грунтовых условий и сечения забиваемого элемента 1. Так, трубы диаметром 219 мм на основании практического опыта можно забивать до 40 м, сваривая их торцы по мере забивания. Угол наклона забиваемого продольного элемента 1 в массив выбирается из условия глубины заложения тоннеля (коллектора) и физико-механических свойств массива. При этом возможно в свод тоннеля закладывать большее количество забиваемых продольных элементов 1, чем в нижнюю его часть. The essence of the proposed method of constructing a tunnel in bulk rocks is to drive the longitudinal elements 1 (rods, pipes, etc.) into the array located in front of the face, at an angle to the longitudinal axis of the tunnel 2 (Fig. 1), while they are arranged along the contour face (Fig. 2), as a result, a "stockade" of longitudinal elements 1 is formed, which diverges into the array, while the closer to the face, the distance between the longitudinal elements 1 decreases. The next step with excavation is the section of the tunnel L (Fig. 3) and repeat the operation. A new "picket fence" of longitudinal elements 1 is placed under a preceding "picket fence" with some part of its length, and then goes into the array. In this case, it is advisable to hammer the subsequent "picket" (row) of longitudinal elements 1 into the array with a displacement around the circumference relative to the previous "picket" of longitudinal elements 1 driven into the array. When driving longitudinal elements 1 into the array, on the one hand, the array is compacted by volume, occupied by clogged longitudinal elements 1, and on the other hand, part of the soil mass is based on longitudinal elements 1, which serve as beams, and on the third, friction along the lateral surface of longitudinal elements 1 contributes to u stability of the array. All these factors improve with an increase in the number of clogged longitudinal elements 1 both along the contour of the face, and with an increase in the number of "stockade" clogged into the array of longitudinal elements 1 (with decreasing step L). It should be noted that if at the beginning of the process, when the first “picket fence” of the longitudinal elements 1 is hammered in the bottom, the fixed section is small in depth, then subsequently around the tunnel some kind of rows will be formed consisting of the “stockings” of clogged longitudinal elements 1. The depth of the last the soil can be different and depends on the soil conditions and the cross section of the element to be clogged 1. Thus, pipes with a diameter of 219 mm can be driven up to 40 m on the basis of practical experience, welding their ends as they become clogged. The angle of inclination of the driven longitudinal element 1 into the array is selected from the condition of the depth of the tunnel (collector) and the physical and mechanical properties of the array. In this case, it is possible to lay a larger number of clogged longitudinal elements 1 in the arch of the tunnel than in its lower part.
В качестве продольных элементов 1 обычно используются трубы. В этом случае, кроме уменьшения металлоемкости, их возможно использовать для подачи закрепляющего раствора (строительного на основе цемента либо специального на полимерной основе). Труба может быть перфорирована на всю длину или иметь ряд отверстий (перфораций), размещенных друг от друга на определенном расстоянии. В первом случае при нагнетании закрепляющего раствора на всей длине забитой в массив трубы вокруг нее образуется закрепляющая зона. Однако при этом будут наблюдаться повышенные затраты закрепляющего раствора. При использовании трубы с отверстиями (локально перфорированными участками) будут меньшие затраты закрепляющего раствора, однако и меньший объем массива будет закреплен. Выбор оптимального количества перфорированных участков в забиваемой трубе будет зависеть не только от свойств массива, но и от количества рядов забиваемых в массив "частоколов" труб, расстояний друг от друга рядов и труб, находящихся в каждом ряду. As the longitudinal elements 1, pipes are usually used. In this case, in addition to reducing the metal consumption, they can be used to supply a fixing mortar (cement-based or special polymer-based). The pipe can be perforated over its entire length or have a number of holes (perforations) placed at a certain distance from each other. In the first case, when the fixing solution is injected, a fixing zone is formed around the entire length of the pipe hammered into the array. However, increased costs of the fixing solution will be observed. When using a pipe with holes (locally perforated sections) there will be lower costs of the fixing solution, however, a smaller volume of the array will be fixed. The choice of the optimal number of perforated sections in the clogged pipe will depend not only on the properties of the array, but also on the number of rows of pipes “hammered” into the array, the distances from each other to the rows and pipes in each row.
В случае использования в качестве продольных элементов 1 труб можно осуществить дополнительное закрепление массива подачей закрепляющего раствора по трубе. Если труба не имеет перфораций, то инъектируемый через торец трубы раствор образует закрепленную зону 3 сферообразной формы (фиг. 5, 6), а при последующей проходке образуется "елочка" (фиг. 6, 7) со сферообразными закрепленными зонами 3. Расстояние L между забитыми в массив трубами может соответствовать диаметру сферообразной закрепленной зоны 3, как показано на фиг. 6, либо за счет разных углов наклона труб или разной длины забивки труб оно может меняться. В этом случае конструкция будет работать как анкер, закрепленный в сферообразной зоне. In the case of using pipes as longitudinal elements 1, it is possible to carry out additional fixing of the array by supplying a fixing solution through the pipe. If the pipe does not have perforations, then the solution injected through the pipe end forms a
При использовании трубы с перфорированными отверстиями по всей длине сферообразные закрепленные зоны 3 образуются вдоль забитой трубы (фиг.7, 8). Если расстояние между забитыми трубами вдоль тоннеля 2 соответствует ширине сферообразной закрепленной зоны, то контуры сферообразных закрепленных зон взаимодействуют между собой. When using a pipe with perforated holes along the entire length, sphere-shaped
При использовании труб (фиг. 9) с отверстиями, смещенными друг относительно друга на расстоянии l (перфорации на отдельных участках), можно образовывать несколько сферообразных закрепленных зон 3 в массиве. Они могут быть расположены на одинаковом расстоянии от тоннеля 2 по длине последнего (фиг. 7) либо каждая соседняя по длине тоннеля 2 сферообразная закрепленная зона 3 может быть размещена между предшествующими закрепленными зонами 3 (фиг. 8). В этом случае сферообразные закрепленные зоны 3 породы будут располагаться в шахматном порядке по длине тоннеля 2 и все они будут работать как одно целое. В то же время затраты закрепляющего раствора будут уменьшены. В этом случае можно реализовать две конструкции устройств с различным расположением перфораций (фиг. 8) либо, используя одну конструкцию устройства, забивать его на разную длину. When using pipes (Fig. 9) with holes displaced relative to each other at a distance l (perforations in individual sections), it is possible to form several sphere-shaped
В конце операции по инъектированию раствора в породу можно извлечь трубу из массива. Для этого прикладывают к трубе ударный импульс в обратном направлении. Пока не произошло схватывание раствора, труба достаточно легко извлекается из массива. At the end of the operation of injecting the solution into the rock, you can remove the pipe from the array. For this, a shock pulse is applied to the pipe in the opposite direction. Until the solution has set, the pipe is easily removed from the array.
Устройство для сооружения тоннеля в сыпучих породах состоит из ударного узла 4 (пневмопробойника - фиг. 9 или ПУМы - кольцевой пневматической ударной машины - фиг. 10) и продольного элемента 1 в виде раствороподающей трубы с перфорациями 5. Передний торец трубы может быть открытым или с коническим наконечником 6. Впереди (фиг. 9) или позади (фиг. 10) перфораций 5 трубы могут быть выполнены кольцевые бурты 7. Раствороподающая труба может быть снабжена подвижными втулками 8, размещенными по внешней ее поверхности с возможностью осевого перемещения, причем в одном из крайних своих положений они перекрывают перфорации 5. Кольцевые бурты 7 могут быть расположены впереди отверстий 5 (фиг. 9), когда не используется подвижная втулка 8, или позади них. В последнем случае подвижная втулка 8 размещена впереди кольцевого бурта 7 (фиг. 10). A device for constructing a tunnel in bulk rocks consists of a shock assembly 4 (pneumatic punch - Fig. 9 or PUMA - annular pneumatic impact machine - Fig. 10) and a longitudinal element 1 in the form of a mortar pipe with
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
Ударным узлом 4 (фиг. 9, 10) забивают в массив продольный элемент 1, например трубу. В качестве ударного узла 4 могут быть использованы широко известные пневмопробойники (например, по а.с. СССР N 1421844, кл. E 21 В 7/20, БИ N 33, 1988) или ПУМы (по а.с.СССР N 678904, кл. E 02 D 7/02). При использовании пневмопробойника последний крепится к забиваемой трубе в задний ее торец (происходит "закусывание" торца трубы на конической поверхности передней части пневмопробойника). При использовании ПУМ, имеющих кольцевую форму, труба пропускается в кольцевое отверстие ПУМы и закрепляется к ней по боковой поверхности за счет цангового соединения, закрепленного в ПУМе. Impact unit 4 (Fig. 9, 10) clog into the array a longitudinal element 1, for example a pipe. As the shock unit 4, widely known pneumatic punches can be used (for example, according to the AS of the USSR N 1421844, class E 21
Могут быть использованы трубы с открытым торцем (фиг. 9) или закрытым (фиг. 10). В последнем случае имеется конический наконечник 6, который может быть закреплена в трубе или свободно посажен на нее. Pipes with an open end (Fig. 9) or closed (Fig. 10) can be used. In the latter case, there is a
При забивании трубы в грунтовый массив закрепляющий раствор не подается в нее. Если труба с открытым передним торцом, то грунт заполняет ее внутреннюю полость примерно на 2 диаметра, после чего образуется пробка. Если забивается труба с закрытым торцом, конический наконечник 6 раздвигает грунт в радиальном направлении. Кольцевой бурт 7, в случае выполнения его впереди перфораций, служит для образования зазора между грунтом и забиваемой трубой. При использовании подвижных втулок 8 кольцевые бурты 7 служат в качестве упора для втулок 8, а передняя поверхность втулки 8 образует скважину большего диаметра, чем диаметр забиваемой трубы. При забивании продольного элемента 1 в виде перфорированной трубы в грунтовый массив подвижная втулка 8 за счет сил трения о грунт занимает крайнее левое положение, закрывая перфорации 5 от попадания в них грунта. При забивании продольного элемента 1 в виде перфорированной трубы без подвижной втулки 8 (фиг. 9) эту функцию выполняют кольцевые бурты 7, образуя после себя зазор между забиваемой трубой и грунтом. When the pipe is driven into the soil mass, the fixing solution is not fed into it. If the pipe has an open front end, then the soil fills its internal cavity by about 2 diameters, after which a plug is formed. If a pipe with a closed end is clogged, the
После того как труба с открытым торцом забита на требуемую глубину, по ее внутренней полости подают закрепляющий раствор под давлением. Раствор выдавливает пробку и поступает в грунт. Если имеются перфорации 5 в боковой стенке трубы, то закрепляющий раствор через них поступает в окружающий массив. Диаметры перфораций 5 могут быть различными, например, чем ближе к передней части раствороподающей трубы, тем они могут быть больше. В этом случае будет нивелироваться давление в выходящем из трубы растворе, что обеспечит примерно одинаковые размеры сферообразных закрепленных зон в массиве. При ином выполнении, например, обратном, когда диаметры перфораций больше к задней части трубы, сферообразные закрепленные зоны будут иметь разные размеры, уменьшающиеся к передней части забитой трубы. Варьируя диаметрами перфораций, можно регулировать размеры сферообразных закрепленных зон 3 массива. After the pipe with the open end is clogged to the required depth, a fixing solution is supplied through its internal cavity under pressure. The solution extrudes the cork and enters the ground. If there are
После того как труба будет забита в грунт, ее за счет реверсирования ударного узла 4 и приложения ударного импульса в обратном направлении извлекают из грунта на длину хода подвижной втулки 8. За счет сил трения о грунт подвижная втулка 8 будет удерживаться на месте, а труба двигаться назад. В итоге перфорации 5 забиваемой трубы откроются и при подаче закрепляющего раствора он будет свободно истекать из трубы в зазор между нею и грунтом. Конический наконечник 6 при этом также может за счет сил трения оставаться на месте, а труба сдвигается назад, образуя зазор между своим торцом и коническим наконечником 6. В этом случае закрепляющий раствор будет инъектироваться в грунт через передний торец забиваемой трубы. Подвижные втулки 8 и конический наконечник 6 защищают перфорации 5 и торец трубы при забивании ее в грунт, что обеспечивает истечение закрепляющего раствора из перфораций при инъектировании. Возможно использование неподвижного конического наконечника 6, но в этом случае в передней части трубы имеются дополнительные перфорации 5 (фиг. 10). After the pipe is clogged into the ground, it is removed from the soil by the stroke length of the
Трубы можно забивать на одинаковую глубину, но при этом у соседних труб перфорации 5 желательно располагать на различных расстояниях от торца (переднего или заднего). Возможно использование одинаковых по конструкции труб, но забивать их необходимо на различную глубину. Эти две технологии исполнения операции забивки труб обеспечивают расположение закрепленных зон 3 в шахматном порядке, что будет обеспечивать совместную их работу (фиг. 8). The pipes can be driven to the same depth, but at the same time it is advisable to have the
В конце операции по инъектированию закрепляющего раствора в породу можно, прикладывая ударный импульс в обратную сторону, извлекать забитые в породу трубы. Для этого при применении в качестве ударного узла 4 пневмопробойника используют реверс, а при применении ПУМы в качестве ударного узла 4 ее разворачивают на 180o и закрепляют на трубе.At the end of the operation of injecting the fixing solution into the rock, it is possible, by applying a shock pulse in the opposite direction, to remove pipes clogged into the rock. To do this, when using a pneumatic punch as a shock unit 4, reverse is used, and when using PUMAs as a shock unit 4, it is rotated 180 ° and fixed to the pipe.
Предлагаемые способ и устройство для сооружения тоннеля в сыпучих породах позволяют осуществлять его проходку закреплением твердеющим раствором вокруглежащей сыпучей породы. The proposed method and device for the construction of a tunnel in loose rocks allows its penetration by hardening with a hardening solution of the surrounding loose rock.
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98107506/03A RU2138643C1 (en) | 1998-04-17 | 1998-04-17 | Method and device for construction of tunnel in loose ground |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98107506/03A RU2138643C1 (en) | 1998-04-17 | 1998-04-17 | Method and device for construction of tunnel in loose ground |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2138643C1 true RU2138643C1 (en) | 1999-09-27 |
Family
ID=20205049
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98107506/03A RU2138643C1 (en) | 1998-04-17 | 1998-04-17 | Method and device for construction of tunnel in loose ground |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2138643C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2485318C1 (en) * | 2012-01-25 | 2013-06-20 | Константин Петрович Безродный | Method to construct station tunnels with low subsidence of earth surface |
RU2537711C1 (en) * | 2013-06-28 | 2015-01-10 | Олег Иванович Лобов | Erection of tunnels in structurally unstable soils with karst phenomena and/or boil processes |
-
1998
- 1998-04-17 RU RU98107506/03A patent/RU2138643C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2485318C1 (en) * | 2012-01-25 | 2013-06-20 | Константин Петрович Безродный | Method to construct station tunnels with low subsidence of earth surface |
RU2537711C1 (en) * | 2013-06-28 | 2015-01-10 | Олег Иванович Лобов | Erection of tunnels in structurally unstable soils with karst phenomena and/or boil processes |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4716134B2 (en) | Slope stabilization method | |
JP2000160980A (en) | Sardine bone construction method for large cross section tunnel | |
KR101040040B1 (en) | Method for constructing pile using spray type excavating bit | |
KR200450097Y1 (en) | Perforating drill of earth anchor operative without draining water and soil | |
JP4603652B2 (en) | The consolidation method of natural ground | |
JP2020037808A (en) | Method of constructing vertical shaft | |
RU2138643C1 (en) | Method and device for construction of tunnel in loose ground | |
JP4230386B2 (en) | Tube unit | |
KR102464394B1 (en) | Driving rod for forming reinforced part of piles | |
JP2008248488A (en) | Slope stabilizing method and slope construction equipment | |
JP4480907B2 (en) | Tunnel excavation method | |
JP2005120622A (en) | Construction method of underground structure | |
KR100507983B1 (en) | Method for piling sheet in the base rock | |
JP2013023971A (en) | Ground liquefaction suppression method | |
JP4884276B2 (en) | Rotating press pile construction method and slope construction equipment | |
KR100721605B1 (en) | Bearing plate of soil nail for pull-out test | |
KR101018890B1 (en) | Grouting method utilizing anchor apparatus for direct-boring | |
KR100786350B1 (en) | A casing for file hammering | |
KR102458224B1 (en) | Anchor with front-end expansion parts and construction method using the same | |
JP6168337B2 (en) | Solidified body formation method and steel pipe pile embedding method using the same | |
CN214499048U (en) | Guard bar sleeve | |
KR200405354Y1 (en) | Bearing plate of soil nail for pull-out test | |
CN201704690U (en) | Double-action high-efficiency bolting machine | |
KR970065904A (en) | STEEL BOX-D-WALL METHOD WITH STEEL SUPPORT | |
JPH02289719A (en) | Press-in method of concrete sheet pile |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040418 |