RU2166091C1

RU2166091C1 - Device for erection of underground structure from cast-in-situ pressed concrete

Info

Publication number: RU2166091C1
Application number: RU99127842/03A
Authority: RU
Inventors: С.Н. Стогов; А.Н. Семенов; С.Р. Гильштейн; Е.Г. Куликов; В.К. Крутов; В.Е. Кабанов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Крот инжиниринг"
Priority date: 1999-12-30
Filing date: 1999-12-30
Publication date: 2001-04-27

Abstract

FIELD: underground construction; applicable in construction of tunnels and mine shafts. SUBSTANCE: device has a tunneling shield with shield jacks, forms with hydraulic cylinders of their moving, pressure ring and branch pipe for supply of concrete mix to space between shield body and forms. Device also has a supporting collar embracing inlet part of window of underground structure over which perimeter ends of reinforcing wire ropes are attached. Secured to shield body on the side of location of shield hydraulic jacks are drums on which the other secured end of reinforcing wire ropes is wound. Reinforcing wire ropes are located between external surface of forms and internal surface of shield body. Drum has a brake secured to the shield body. EFFECT: higher quality of erected structure and simplified initial engagement of shield. 4 dwg

Description

Изобретение относится к области подземного строительства, а именно к устройствам для возведения подземного сооружения из монолитно-прессованного бетона и может быть использовано как при строительстве тоннелей различного назначения, так и для строительства шахтных стволов. The invention relates to the field of underground construction, and in particular to devices for the construction of an underground structure of cast-pressed concrete and can be used both in the construction of tunnels for various purposes, and for the construction of mine shafts.

Известно устройство для сооружения тоннелей, в котором реализуется способ сооружения тоннеля, содержащее проходческий щит, упорную стенку, силовые домкраты, нажимную траверсу и опорное приспособление (патент РФ N2057941 по кл. E 21 D 9/06 от 1996 г.). A device for constructing tunnels is known, in which a method of constructing a tunnel is implemented, comprising a tunneling shield, a thrust wall, power jacks, a pressure beam and a supporting device (RF patent N2057941 according to class E 21 D 9/06 of 1996).

Причинами, препятствующими достижению требуемого технического результата, является невозможность первоначальной загонки щита без наличия опорного приспособления, необходимого для осуществления перемещения проходческого щита (как при сооружении горизонтальных тоннелей, так и вертикальных стволов). The reasons hindering the achievement of the required technical result is the impossibility of the initial shield of the shield without the support device necessary for moving the tunnel shield (both during the construction of horizontal tunnels and vertical shafts).

Известно также техническое решение, описанное в А.С. СССР N 1.271.973 по кл. E 21 D 1/08 от 23.11.1986 г. ("Способ возведения крепи при проходке стволов"), содержащее неподвижную опалубку, кольцо, на котором закреплены концы арматурных канатов, другие концы которых закреплены на поворотных роликах, установленных на поверхности открытого ствола. Данное устройство позволяет осуществить возведение подземного сооружения (вертикальных стволов) при отсутствии опорных поверхностей, необходимых для перемещения кольца, при этом достигается предварительное напряжение бетона за счет использования арматурных канатов. Недостатком данного технического решения является, во-первых, невозможность использования данного устройства для сооружения горизонтальных тоннелей при отсутствии опорных поверхностей для силовых гидроцилиндров, а во-вторых, прочность обделки подземного сооружения остается относительно низкой, т.к. натяжение арматурных канатов в данном устройстве осуществляется на конечной стадии возведения подземного сооружения, а не при каждом цикле опускания кольца относительно неподвижной опалубки, что в конечном итоге снижает прочность обделки по всей длине подземного сооружения. The technical solution described in A.S. USSR N 1.271.973 according to class E 21 D 1/08 of 11/23/1986 ("The method of erecting lining for shaft sinking"), containing a fixed formwork, a ring on which the ends of reinforcing ropes are fixed, the other ends of which are fixed on swivel rollers mounted on the surface of an open trunk. This device allows the construction of an underground structure (vertical shafts) in the absence of supporting surfaces necessary to move the ring, while the prestressing of concrete is achieved through the use of reinforcing ropes. The disadvantage of this technical solution is, firstly, the inability to use this device for the construction of horizontal tunnels in the absence of supporting surfaces for power hydraulic cylinders, and secondly, the lining strength of the underground structure remains relatively low, because the tension of the reinforcing ropes in this device is carried out at the final stage of the construction of the underground structure, and not with each cycle of lowering the ring relative to the fixed formwork, which ultimately reduces the lining strength along the entire length of the underground structure.

Наиболее близким техническим решением к предложенному изобретению является устройство для сооружения тоннелей с монолитно-прессованной бетонной обделкой, описанное в А. С. СССР N 750084 по кл. E 21 D 9/06 от 27.07.80г., содержащее проходческий щит с щитовыми гидродомкратами, опалубку с гидроцилиндрами ее перемещения, пресс-кольцо и патрубок для подачи бетонной смеси в пространство между корпусом щита и опалубкой. The closest technical solution to the proposed invention is a device for the construction of tunnels with cast-pressed concrete lining, described in A. S. USSR N 750084 class. E 21 D 9/06 from 07.27.80., Containing a tunneling shield with hydraulic shield jacks, a formwork with hydraulic cylinders for its movement, a press ring and a pipe for supplying concrete mix into the space between the shield body and the formwork.

Недостатком данного устройства является невозможность первоначальной загонки щита при отсутствии опорных поверхностей для щитовых гидродомкратов, а также относительно низкая прочность возводимой монолитно-прессованой бетонной обделки, т.к. в ней отсутствует предварительно напряженные арматурные канаты, значительно повышающие прочность подземного сооружения. The disadvantage of this device is the impossibility of the initial shield of the shield in the absence of supporting surfaces for shield hydraulic jacks, as well as the relatively low strength of the erected monolithic-pressed concrete lining, because it lacks prestressed reinforcing ropes that significantly increase the strength of the underground structure.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в повышении качества возводимого подземного сооружения из монолитно-прессованного бетона в процессе сооружения (как горизонтальных тоннелей, так и вертикальных стволов), а также упрощении первоначальной загонки щита (без возведения мощной опорной поверхности, необходимой для перемещения щита). The problem to which the claimed invention is directed, is to improve the quality of the constructed underground structure from cast-in-place concrete during the construction process (both horizontal tunnels and vertical shafts), as well as simplifying the initial shield bending (without erecting a strong supporting surface necessary for moving the shield).

Поставленная задача решается за счет того, что устройство для возведения подземного сооружения из монолитно-прессованного бетона, содержащее проходческий щит с щитовыми гидродомкратами, опалубку с гидроцилиндрами ее перемещения, пресс-кольцо и патрубок для подачи бетонной смеси в пространство между корпусом щита и опалубкой, снабжено опорным воротником, охватывающим входную часть окна подземного сооружения, на котором по его периметру закреплены концы арматурных канатов, а на корпусе щита со стороны размещения щитовых гидродомкратов закреплены барабаны, на каждый из которых намотан другой закрепленный конец арматурных канатов, при этом арматурные канаты расположены в пространстве между наружной поверхностью опалубки и внутренней поверхностью корпуса щита, а барабан снабжен тормозом, закрепленным на корпусе щита. The problem is solved due to the fact that the device for erecting an underground structure made of cast-pressed concrete, containing a tunneling shield with hydraulic shield jacks, a formwork with hydraulic cylinders for its movement, a press ring and a pipe for supplying concrete mixture into the space between the shield body and the formwork, is equipped supporting collar covering the entrance part of the window of the underground structure, on which the ends of the reinforcing ropes are fixed along its perimeter, and on the shield body from the side of the shield hydraulic jacks drums are fixed, on each of which another fixed end of the reinforcing ropes is wound, while the reinforcing ropes are located in the space between the outer surface of the formwork and the inner surface of the shield body, and the drum is equipped with a brake mounted on the shield body.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление признаков, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружено аналогов, характеризующихся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по существующему законодательству. The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information and identification of signs containing information about analogues of the claimed invention, allowed to establish that the applicant did not find any analogues characterized by signs identical to all the essential features of the claimed invention, and the definition is from the list identified analogues of the prototype as the closest in the set of features allowed to identify a set of essential in relation to the perceived the developer to the result of the distinguishing features in the claimed subject matter set forth in the claims. Therefore, the claimed invention meets the requirement of "novelty" under existing law.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательного уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалистов явным образом из известного уровня техники. To verify the conformity of the claimed invention to the requirement of an inventive step, the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify features that match the distinctive features of the claimed invention, the results of which show that the claimed invention does not explicitly follow from the prior art.

На фиг. 1 - представлен общий вид устройства для возведения подземного сооружения из монолитно-прессованного бетона. In FIG. 1 - shows a General view of the device for the construction of an underground structure of cast-pressed concrete.

На фиг. 2 - положение узлов проходческого щита до подачи бетонной смеси в пространство между корпусом щита и опалубкой. In FIG. 2 - the position of the nodes of the tunnel shield before the concrete mixture is fed into the space between the shield body and the formwork.

На фиг. 3 - положение пресс-кольца, гидроцилиндров перемещения опалубки и щитовых гидродомкратов в процессе сжатия бетонной смеси. In FIG. 3 - the position of the press ring, hydraulic cylinders for moving the formwork and shield hydraulic jacks in the process of compressing the concrete mixture.

На фиг. 4 - положение корпуса щита, опалубки и пресс-кольца после очередного цикла прессования бетона. In FIG. 4 - position of the shield body, formwork and press ring after the next cycle of concrete pressing.

Устройство содержит проходческий щит с корпусом 1, внутри которого расположены щитовые гидродомкраты 2, опалубку 3 с гидроцилиндрами ее перемещения 4, закрепленные на корпусе щита 1, пресс-кольцо 5, опорный воротник 6, на котором закреплены концы арматурных канатов 7, другой конец каждого из которых намотан и закреплен на барабане 8 с тормозом 9, при этом барабан и тормоз закреплены на перегородке 10 корпуса щита, а арматурный канат проходит через отверстие 11 в стенке опалубки 3. The device comprises a driving shield with a housing 1, inside of which are hydraulic shield jacks 2, a formwork 3 with hydraulic cylinders for its movement 4, mounted on the shield body 1, a press ring 5, a supporting collar 6, on which the ends of the reinforcing ropes 7 are fixed, the other end of each of which are wound and fixed on the drum 8 with the brake 9, while the drum and brake are fixed on the partition 10 of the shield body, and the reinforcing rope passes through the hole 11 in the wall of the formwork 3.

В передней части корпуса щита расположен роторный механизм 12, осуществляющий разработку грунта в забое. Подача бетонной смеси осуществляется через патрубок 13 для возведения монолитно-прессованной обделки 14. In the front part of the shield body there is a rotor mechanism 12, which carries out the development of soil in the face. The supply of concrete mixture is carried out through the pipe 13 for the construction of a cast-pressed lining 14.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

В начальный период возведения подземного сооружения (до подачи бетонной смеси и прессования ее) перемещение щита осуществляется щитовыми гидродомкратами 2, упирающимися в опорный воротник 6, создавая при этом силу натяжения арматурных канатов 7, при этом тормоз 9 обеспечивает постоянное натяжение арматурных канатов с усилием, меньшим величины усилия, необходимого для перемещения щита. Остальное необходимое усилие для перемещения щита воспринимается креплением воротника при сооружении горизонтальных выработок, а при проходке вертикальных стволов - массой проходческого щита. In the initial period of the construction of the underground structure (before the concrete mixture is supplied and pressed), the shield is moved by shield hydraulic jacks 2, abutting against the supporting collar 6, thereby creating a tension force of the reinforcing ropes 7, while the brake 9 provides a constant tension of the reinforcing ropes with an effort less the amount of force required to move the shield. The rest of the necessary effort to move the shield is perceived by the fastening of the collar during the construction of horizontal workings, and when sinking vertical shafts - by the mass of the tunnel shield.

После первого перемещения корпуса щита и образования пространства между торцевой поверхностью пресс-кольца 5 и внутренней поверхностью опорного воротника 6 осуществляется подача бетонной смеси через патрубок 13. При прессовании бетонной смеси с помощью пресс-кольца 5 щитовыми гидродомкратами 2 осуществляется перемещение щита вдоль продольной оси, при этом усилия натяжения арматурных канатов 7 передаются на бетон 14, обеспечивая его напряжение и одновременное армирование застывающего бетона участком арматурных канатов. After the first movement of the shield body and the formation of space between the end surface of the press ring 5 and the inner surface of the supporting collar 6, concrete is supplied through the nozzle 13. When pressing concrete with the press ring 5 with hydraulic shield jacks 2, the shield moves along the longitudinal axis, with In this case, the tension forces of the reinforcing ropes 7 are transferred to the concrete 14, ensuring its tension and the simultaneous reinforcement of the hardening concrete with the reinforcing rope section.

На фиг. 2 представлено положение щита, пресс-кольца и опалубки перед очередной подачей бетонной смеси в пространство между опалубкой и корпусом щита. In FIG. 2 shows the position of the shield, press rings and formwork before the next supply of concrete mix into the space between the formwork and the shield body.

При дальнейшем прессовании очередной порции бетонной смеси происходит перемещение щита и натяжение арматурных канатов (фиг. 3) с последующим перемещением опалубки вдоль продольной оси (фиг. 4). После последней проходки щита осуществляют отсечку конца арматурных канатов от участков, заармированных в бетоне. Использование данного устройства дает возможность повысить прочность монолитно-прессованной обделки при возведении подземного сооружения за счет создания предварительно напряженного бетона при каждом цикле прессования, а также возможность загонки щита в начальный период проходки без возведения мощных опорных сооружений как при сооружении горизонтальных тоннелей, так и вертикальных стволов. With further pressing of the next portion of the concrete mixture, the shield moves and the reinforcing ropes are tensioned (Fig. 3), followed by the movement of the formwork along the longitudinal axis (Fig. 4). After the last penetration of the shield, the end of the reinforcing ropes is cut off from the sections reinforced in concrete. The use of this device makes it possible to increase the strength of a cast-pressed lining during the construction of an underground structure by creating prestressed concrete during each pressing cycle, as well as the ability to shield the shield in the initial period of penetration without erecting powerful supporting structures both during the construction of horizontal tunnels and vertical shafts .

Claims

A device for erecting an underground structure made of cast-pressed concrete, containing a tunneling shield with hydraulic shield jacks, a formwork with hydraulic cylinders for its movement, a press ring and a pipe for supplying concrete mix into the space between the shield body and the formwork, characterized in that it is equipped with a supporting collar, covering the entrance part of the window of the underground structure, on which the ends of reinforcing ropes are fixed along its perimeter, and a drum is fixed on the shield body from the side of the shield hydraulic jacks , Each of which is wound around the other end fixed to the reinforcing ropes, the reinforcing ropes located in the space between the outer surface and inner surface of the formwork panel body and provided with a brake drum fixed to the shield case.