RU2205957C2

RU2205957C2 - Method of construction of middle tunnel of deep-seated column station in loose grounds

Info

Publication number: RU2205957C2
Application number: RU2000128097/03A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Александров; В.Г. Иванов; Ю.А. Филонов
Original assignee: Александров Вадим Николаевич; Иванов Вячеслав Георгиевич; Филонов Юрий Александрович
Priority date: 2000-11-01
Filing date: 2000-11-01
Publication date: 2003-06-10

Abstract

FIELD: construction of underground structures. SUBSTANCE: method includes construction of leading support in form of slot following face contour and filled with concrete mix, erection of permanent lining under protection of leading support and extraction or face rock. Permanent monolithic concrete lining is made under protection of leading support with minimal logging from face. Then, after concrete setting of newly made leading support, rock is extracted by one stope in upper part of face, face front is supported, rock of middle and lower part of face is successively extracted, tunnel upper vault is erected, and reverse vault is made as driving of tunnel is advanced. Middle tunnel of column station is constructed by means of device for cutting slot by face contour with guide arch metal structure and carriage moving over said metal structure with bar actuating member, and device for making of permanent monolithic concrete lining with two rocking platforms; both devices installed on self- propelled portal frame, with the second device installed on said portal frame symmetrical to middle part of folded forms with help of hinges. EFFECT: solved problem in provision of combined operation of leading support and permanent monolithic concrete lining in taking up loads and prevention of day surface sagging. 5 dwg

Description

Изобретение относится к области строительства, а непосредственно к способу сооружения среднего тоннеля колонной станции глубокого заложения в слабоустойчивых грунтах. The invention relates to the field of construction, and directly to a method for constructing a middle tunnel with a columned deep station in weakly stable soils.

Известен способ сооружения тоннелей в слабоустойчивых грунтах, включающий одновременное прорезание щели и сооружение монолитной оболочки посредством базовой машины со стрелой и смонтированным на стреле щелепрорезным рабочим органом, в корпусе которого выполнен канал с соплами для подвода бетонного раствора [1]. A known method of constructing tunnels in weakly stable soils, including the simultaneous cutting of the gap and the construction of a monolithic shell using a base machine with an arrow and mounted on the arrow slit-cutting working body, in the body of which is made a channel with nozzles for supplying concrete mortar [1].

Недостатками этого способа являются невозможность сооружения в прорезаемой щели однородной, без включений породы монолитной оболочки с требуемой высокой несущей способностью, необходимой для восприятия горного давления пород и предохранения проходчиков от обрушения пород при разработке и выемке ядра под прикрытием сооружений оболочки, поскольку при одновременном вращательном и поступательном движении, т.е. при резании боковой поверхностью, исполнительный орган не сможет выносить штыб грунта из щели, который будет осыпаться в щель из-за увеличения зазора между перемещаемым исполнительным органом и образующейся задней стенкой щели, а связующий раствор, подаваемый через сопла в исполнительном органе, будет распределяться радиально относительно трубы исполнительного экрана и связывать разрыхленную породу по всему сечению прорезаемой щели. В результате этого образованная неоднородная монолитная оболочка не обладает необходимой несущей способностью, технология выемки ядра породы под защитой сооруженной в щели оболочки не может быть применена, так как она будет раздавлена повышенным горным давлением в неустойчивых горных породах. The disadvantages of this method are the impossibility of constructing a homogeneous monolithic shell without inclusions of rock with the required high load-bearing capacity, necessary for perceiving rock pressure and protecting the tunnels from collapsing rocks during the development and excavation of the core under cover of shell structures, since both rotational and translational movement i.e. when cutting with a lateral surface, the executive body will not be able to remove the soil block from the slot, which will crumble into the slot due to an increase in the gap between the moved executive body and the formed back wall of the slot, and the binder solution supplied through nozzles in the executive body will be distributed radially relative to pipes of the executive screen and bind loosened rock over the entire cross section of the slotted slot. As a result of this, the formed inhomogeneous monolithic shell does not have the necessary bearing capacity, the technology of excavating the rock core under the protection of the shell constructed in the gap cannot be applied, since it will be crushed by increased rock pressure in unstable rocks.

Кроме того, этим способом можно сооружать только короткие, равные длине исполнительного органа цилиндрические оболочки и при сооружении последующих цилиндрических оболочек обделки их стыки будут образовываться уступами (внахлестку), из-за чего с каждой последующей заходкой сечение тоннеля будет уменьшаться, что недопустимо по условию заданных габаритов сечения. In addition, in this way it is possible to construct only short cylindrical shells equal to the length of the actuator and during the construction of the subsequent cylindrical shells of the lining, their joints will form ledges (lap), because of which, with each subsequent run-in, the section of the tunnel will decrease, which is unacceptable by the conditions specified section dimensions.

Известен способ сооружения тоннелей глубокого заложения в слабоустойчивых грунтах, включающий сооружение опережающей крепи в виде нарезанной по контуру забоя щели, заполненной бетонным раствором, под ее защитой монтаж постоянной обделки и разработку породы забоя. Опережающая крепь превышает контур обделки на величину монтажного зазора. После монтажа постоянной обделки с интервалом времени, необходимым для набора прочности бетона вновь сооруженной опережающей крепи, в верхней части забоя щелережущим органом разрабатывают породу на одну заходку, причем нарезание щели и разработку породы ведут щелережущим органом, установленным перед подачей на забой с заданным углом резания. Этот способ принимается за прототип [2]. A known method of constructing deep tunnels in weakly stable soils, including the construction of the leading lining in the form of a slit cut along the contour of the face filled with concrete mortar, under its protection, the installation of a permanent lining and the development of rock face. The leading lining exceeds the lining contour by the size of the mounting gap. After installing a permanent lining with a time interval necessary for the concrete strength of the newly constructed leading lining to gain strength, a rock for one run is developed in the upper part of the face with a cutting organ, and the slit is cut and the rock is developed with a cutting organ installed before being fed to the face with a given cutting angle. This method is taken as a prototype [2].

Недостатками известного способа является то, что он не может быть применен для сооружения среднего тоннеля колонной станции глубокого заложения с монолитной бетонной обделкой, не обеспечивает в полной мере совместную работу опережающей и постоянной крепи на восприятие нагрузки, одновременное заполнение всех пустот за пределами контура постоянной обделки, образованных при сооружении опережающей крепи. The disadvantages of this method is that it cannot be used for the construction of an average tunnel with a deep-columned station with monolithic concrete lining, it does not fully support the forward and constant support to absorb the load, and at the same time fill all voids outside the constant lining contour, formed during the construction of the advanced lining.

Решаемая изобретением задача - создание способа сооружения среднего тоннеля колонной станции глубокого заложения с монолитной бетонной обделкой в слабоустойчивых грунтах методом опережающей крепи, обеспечение совместной работы опережающей крепи и постоянной монолитной бетонной обделки на восприятие нагрузки, одновременное заполнение всех пустот за пределами контура постоянной монолитной бетонной обделки, образованных при сооружении опережающей крепи, исключение осадок дневной поверхности. The problem to be solved by the invention is to create a method for constructing a middle tunnel of a deep-laid columned station with monolithic concrete lining in weakly stable soils in the method of leading lining, ensuring that the leading lining and constant monolithic concrete lining work together to absorb the load, filling all voids outside the constant monolithic concrete lining contour, formed during the construction of the leading lining, the exclusion of sediment of the surface.

Поставленная задача с достижением указанного технического результата решена тем, что в способе сооружения среднего тоннеля колонной станции глубокого заложения в слабоустойчивых грунтах, включающем сооружение опережающей крепи в виде нарезанной по контуру забоя щели, заполненной бетонным раствором, под ее защитой монтаж постоянной обделки и разработку породы забоя, под защитой ранее сооруженной опережающей крепи с минимальным отставанием от забоя, определяемым временем надежной работы опережающей крепи, возводят постоянную монолитную бетонную обделку с возможностью совместной работы опережающей крепи и постоянной монолитной бетонной обделки на восприятие нагрузки и одновременного заполнения всех пустот за пределами контура постоянной монолитной бетонной обделки, образованных при сооружении опережающей крепи, затем с интервалом времени, необходимым для набора прочности бетона вновь сооруженной опережающей крепи, в верхней части забоя разрабатывают породу на одну заходку, крепят лоб забоя, последовательно разрабатывают породу средней и нижней частей забоя, сооружают верхний свод тоннеля, обратный свод сооружают по мере проходки тоннеля, причем средний тоннель колонной станции сооружают посредством установленных на самоходной портальной раме устройства для нарезания щели по контуру забоя с направляющей арочной металлоконструкцией и перемещающейся по ней кареткой с баровым исполнительным органом и устройства для возведения постоянной монолитной бетонной обделки с двумя качающимися платформами, установленными на портальной раме симметрично средней части шарнирно складывающейся опалубки, снабженными каждая двумя гидроцилиндрами, установленными шарнирно относительно качающейся платформы, и подъемного стола, установленным между гидроцилиндрами телескопическим элементом, шарнирно связанным с подъемным столом, контактирующим со средней частью шарнирно складывающейся опалубки, гидроцилиндром подъема качающейся платформы, шарнирно связанным с портальной рамой и нижней частью качающейся платформы, портальная рама снабжена поперечной балкой, установленной в одной вертикальной плоскости с телескопическим элементом подъемного стола, внутри поперечной балки установлены выдвижные элементы с возможностью перемещения симметрично центральной части портальной рамы в обе стороны, выдвинутые концы которых шарнирно связаны с гидроцилиндрами, другой конец которых съемным шарниром соединен с боковой поворотной частью шарнирно складывающейся опалубки, выполненной с возможностью отрыва опалубки от портальной рамы устройства и опирания ее на сооруженные боковые тоннели станции на период возведения постоянной монолитной бетонной обделки. The problem with the achievement of the specified technical result is solved by the fact that in the method of constructing the middle tunnel with a deep station column in weakly stable soils, including the construction of the leading lining in the form of a slit cut along the contour of the face filled with concrete mortar, under its protection installation of a permanent lining and development of the face rock , under the protection of the previously built leading lining with a minimum lag from the bottom, determined by the time of reliable operation of the leading lining, erect a permanent monolith concrete lining with the possibility of joint work of the leading lining and constant monolithic concrete lining to absorb the load and simultaneously fill all the voids outside the contour of the constant monolithic concrete lining formed during the construction of the leading lining, then with the time interval necessary for the concrete to gain strength in the newly constructed leading lining , in the upper part of the face, the rock is developed for one run, the forehead of the face is fixed, the breed of the middle and lower parts of the face is sequentially developed, with they arm the upper arch of the tunnel, build the reverse arch as the tunnel is drilled, and the middle tunnel of the column station is constructed using devices installed on a self-propelled portal frame for cutting a slit along the contour of the face with a guide arch metal structure and a carriage moving along it with a bar actuator and a device for erecting a constant monolithic concrete lining with two swinging platforms mounted on the portal frame symmetrically to the middle part of the articulated folding formwork each equipped with two hydraulic cylinders pivotally mounted relative to the swinging platform, and a lifting table mounted between the hydraulic cylinders with a telescopic element pivotally connected to the lifting table in contact with the middle part of the articulated folding formwork, the hydraulic cylinder for lifting the swinging platform, pivotally connected to the portal frame and the lower part of the swinging platforms, the portal frame is equipped with a transverse beam installed in one vertical plane with a telescopic element under retractable table, inside the transverse beam there are retractable elements with the ability to move symmetrically to the central part of the portal frame in both directions, the extended ends of which are pivotally connected to hydraulic cylinders, the other end of which is connected by a removable hinge to the lateral rotary part of the articulated folding formwork, which is capable of tearing off the formwork from the portal the frame of the device and its support on the constructed side tunnels of the station for the period of construction of a permanent monolithic concrete lining.

Заявленный способ является новым, т.к. он не известен из уровня техники. The claimed method is new, because he is not known from the prior art.

Заявленный способ имеет изобретательский уровень, т.к. он для специалиста явным образом не следует из уровня техники. The claimed method has an inventive step, because it does not explicitly follow from the prior art for a specialist.

Заявленный способ является промышленно применимым, т.к. он может быть использован для сооружения среднего тоннеля колонной станции глубокого заложения с монолитной бетонной обделкой в слабоустойчивых грунтах. The claimed method is industrially applicable, because It can be used for the construction of a middle tunnel with a deep station column column with monolithic concrete lining in weakly stable soils.

На фиг.1 изображено устройство для сооружения среднего тоннеля колонной станции глубокого заложения, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1, на фиг.3 - подрезочная машина, продольный разрез, на фиг.4 - устройство для возведения постоянной монолитной бетонной обделки, главный вид, на фиг.5 - поперечный разрез Б-Б на фиг.3. Figure 1 shows a device for the construction of the middle tunnel column deep station, figure 2 is a section aa in figure 1, figure 3 is a cutting machine, a longitudinal section, figure 4 is a device for the construction of a constant monolithic concrete lining, main view, figure 5 is a transverse section bB in figure 3.

Способ сооружения среднего тоннеля колонной станции глубокого заложения в слабоустойчивых грунтах включает сооружение опережающей крепи 21 в виде нарезанной по контуру забоя щели, заполненной бетонным раствором, под ее защитой монтаж постоянной обделки и разработку породы забоя. Новым в способе является то, что под защитой ранее сооруженной опережающей крепи 21 с минимальным отставанием от забоя, определяемым временем надежной работы опережающей крепи 21, возводят постоянную монолитную бетонную обделку с возможностью совместной работы опережающей крепи 21 и постоянной монолитной бетонной обделки на восприятие нагрузки и одновременного заполнения всех пустот за пределами контура постоянной монолитной бетонной обделки, образованных при сооружении опережающей крепи 21, затем с интервалом времени, необходимым для набора прочности бетона вновь сооруженной опережающей крепи 21, в верхней части забоя разрабатывают породу на одну заходку, крепят лоб забоя, последовательно разрабатывают породу средней и нижней части забоя, сооружают верхний свод тоннеля, обратный свод сооружают по мере проходки тоннеля. A method of constructing a middle tunnel of a deep-laid columned station in weakly stable soils includes the construction of an advanced support 21 in the form of a slit cut along the contour of the face filled with concrete mortar, under its protection, installation of a permanent lining and development of the face rock. New in the method is that under the protection of the previously built leading lining 21 with a minimum lag from the bottom, determined by the time of reliable operation of the leading lining 21, a permanent monolithic concrete lining is erected with the possibility of joint operation of the leading lining 21 and constant monolithic concrete lining to absorb the load and at the same time filling all voids outside the contour of a permanent monolithic concrete lining formed during the construction of the leading lining 21, then with the time interval necessary for abord strength concrete erected again advanced lining 21 at the top of the rock face to develop a stope, attached face forehead sequentially developing breed middle and bottom of the face, upper constructing a tunnel vault, invert construct as tunneling.

Устройство для сооружения среднего тоннеля колонной станции глубокого заложения в слабоустойчивых грунтах методом опережающей крепи содержит установленные на самоходной портальной раме 1 устройство для нарезания щели по контуру забоя 2 с направляющей арочной металлоконструкцией и устройство для возведения постоянной монолитной бетонной обделки 3. A device for constructing a middle tunnel of a deep-laid columned station in weakly stable soils using the advanced support method contains a device for cutting a slit along the contour of the face 2 with a guide arch metal structure and a device for erecting a permanent monolithic concrete lining 3 installed on a self-propelled portal frame.

Устройство для нарезания щели по контуру забоя 2 содержит направляющую металлоконструкцию арочного очертания 4 и перемещающуюся по ней каретку 5 с баровым исполнительным органом 6. A device for cutting a slit along the contour of the face 2 contains a guide metal structure of an arched shape 4 and a carriage 5 moving along it with a bar actuator 6.

Устройство для возведения постоянной монолитной бетонной обделки снабжено двумя качающимися платформами 7, установленными на портальной раме 1 симметрично средней части шарнирно складывающейся опалубки 8, снабженными каждая двумя гидроцилиндрами 9, установленными шарнирно относительно качающейся платформы 7, и подъемного стола 10, установленным между гидроцилиндрами 9 телескопическим элементом 11, шарнирно связанным с подъемным столом 10, контактирующим со средней частью шарнирно складывающейся опалубки 8, гидроцилиндром подъема 12 качающейся платформы 7, шарнирно связанным с портальной рамой 1 и нижней частью качающейся платформы 7, и поперечной балкой 13, установленной на портальной раме в одной вертикальной плоскости с телескопическим элементом 11 подъемного стола 10. Внутри поперечной балки 13 установлены выдвижные элементы 14 с возможностью перемещения симметрично центральной части портальной рамы 1 в обе стороны. The device for the construction of a permanent monolithic concrete lining is equipped with two swinging platforms 7 installed on the portal frame 1 symmetrically to the middle part of the articulated folding formwork 8, each equipped with two hydraulic cylinders 9, mounted pivotally relative to the swinging platform 7, and a lifting table 10 installed between the hydraulic cylinders 9 with a telescopic element 11, pivotally connected to the lifting table 10, in contact with the middle part of the articulated folding formwork 8, I swing the lifting hydraulic cylinder 12 a sliding platform 7, pivotally connected to the portal frame 1 and the lower part of the swinging platform 7, and a transverse beam 13 mounted on the portal frame in the same vertical plane with the telescopic element 11 of the lifting table 10. Inside the transverse beam 13, retractable elements 14 are mounted with the possibility of moving symmetrically the central part of the portal frame 1 in both directions.

Выдвинутые концы выдвижных элементов 14 шарнирно связаны с гидроцилиндрами 15, другой конец которых съемным шарниром 16 соединен с боковой поворотной частью шарнирно складывающейся опалубки 8, выполненной с возможностью отрыва опалубки 8 от портальной рамы 1 устройства и опирания ее на сооруженные боковые тоннели станции 17 посредством винтовых опор 19 на период возведения монолитной бетонной обделки 18. The extended ends of the sliding elements 14 are pivotally connected to the hydraulic cylinders 15, the other end of which is connected by a removable hinge 16 to the lateral pivoting part of the hinged folding formwork 8, which is capable of tearing off the formwork 8 from the portal frame 1 of the device and supporting it on the constructed side tunnels of station 17 by means of screw supports 19 for the period of construction of a monolithic concrete lining 18.

Устройство для сооружения среднего тоннеля колонной станции глубокого заложения снабжено рабочими площадками 20 для разработки верхней части забоя. The device for constructing the middle tunnel of the deep-laid columned station is equipped with working platforms 20 for developing the upper part of the face.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Устройство устанавливают по оси тоннеля для нарезания дуговой щели в кровле забоя, шарнирно складывающуюся опалубку 8 устанавливают на винтовые опоры 19 и максимально приближают к забою. The device is installed along the axis of the tunnel for cutting an arc gap in the roof of the face, a hinged folding formwork 8 is installed on the screw supports 19 and as close as possible to the face.

Устройство для нарезания щели по контуру забоя 2 устанавливают под заданным, например 15^o, углом к продольной оси тоннеля. Производят внедрение бара в забой и нарезают дуговую щель для опережающей крепи на новую заходку. Щель заполняют бетонным раствором.A device for cutting a slit along the contour of the face 2 is set at a predetermined, for example 15 ^o , angle to the longitudinal axis of the tunnel. The bar is introduced into the face and the arc gap is cut for the leading lining for a new entry. The gap is filled with concrete.

С интервалом времени, необходимым для схватывания бетона, в щели сооружают опережающую крепь 21. With the time interval necessary for the setting of concrete, an advance support 21 is constructed in the slit.

После этого устройство перемещают назад от забоя и осуществляют распалубку арки, устройство принимает на себя шарнирно складывающуюся опалубку 8. Затем перемещают устройство с шарнирно складывающейся опалубкой 8 к забою. After that, the device is moved back from the bottom and formwork of the arch is carried out, the device takes on the articulated folding formwork 8. Then the device with the articulated folding formwork 8 is moved to the face.

Устанавливают шарнирно складывающуюся опалубку 8 для бетонирования очередного кольца, ее расправляют гидродомкратами 9, поднимают на проектную отметку, выдвигают опоры 19 опалубки 8 на боковые станционные тоннели, исключая контакт опалубки 8 с портальной рамой 1 и передачу вибрации от устройства на шарнирно складывающуюся опалубку 8. Устанавливают торцевую опалубку 22 и бетонируют кольцо. Install the articulated folding formwork 8 for concreting the next ring, straighten it with hydraulic jacks 9, raise it to the design mark, extend the formwork supports 19 to the side station tunnels, excluding the contact of the formwork 8 with the portal frame 1 and the vibration transfer from the device to the articulated folding formwork 8. end formwork 22 and concrete ring.

После этого приступают к разработке породы на очередную заходку. After that, they begin to develop the breed for the next entry.

Верхнюю часть забоя разрабатывают вручную, т.к. туда не подать никакой механизм. The upper part of the face is developed manually, because there is no mechanism to file.

Разработку средней и нижней частей забоя ведут комбайном. The development of the middle and lower parts of the face are carried out by a combine.

После разработки породы и ее уборки устройство перемещают вперед в исходное положение для вырезки дуговой щели. На этом цикл сооружения верхнего свода среднего станционного тоннеля заканчивается. After the development of the rock and its cleaning, the device is moved forward to its original position for cutting the arc gap. This completes the construction cycle of the upper arch of the middle station tunnel.

Обратный свод сооружают по мере проходки среднего станционного тоннеля. The return arch is constructed as the middle station tunnel is drilled.

Предлагаемый способ обеспечивает сооружение среднего тоннеля колонной станции глубокого заложения с монолитной бетонной обделкой в слабоустойчивых грунтах методом опережающей крепи, обеспечивает совместную работу опережающей крепи и постоянной монолитной бетонной обделки на восприятие нагрузки, одновременное заполнение всех пустот за пределами контура постоянной монолитной бетонной обделки, образованных при сооружении опережающей крепи, исключение осадок дневной поверхности. The proposed method provides for the construction of a middle tunnel of a deep-laid columned station with monolithic concrete lining in weakly stable soils using the leading support method, ensures the joint support of the supporting lining and constant monolithic concrete lining for load perception, the simultaneous filling of all voids outside the constant monolithic concrete lining contour formed during the construction leading support, exclusion of precipitation of the surface.

Источники информации
1. А.с. СССР 907261, М.кл. Е 21 D 9/00, опубл. 23.02.82.Sources of information
1. A.S. USSR 907261, M.C. E 21 D 9/00, publ. 02/23/82.

2. Патент РФ 2096621, М.кл. 6 Е 21 D 9/00, 13/04 (прототип). 2. RF patent 2096621, M.cl. 6 E 21 D 9/00, 13/04 (prototype).

Claims

A method of constructing a middle tunnel of a deep-laid columned station in weakly stable soils, including constructing an advanced lining in the form of a slit cut along the bottom contour filled with concrete mortar, under its protection, installing a permanent lining and developing a face rock, characterized in that under the protection of a previously constructed leading lining with minimum lag behind the face, determined by the time of reliable operation of the leading lining, erect a permanent monolithic concrete lining with the possibility of joint work of the leading support and permanent monolithic concrete lining to absorb the load and at the same time fill all voids outside the contour of the constant monolithic concrete lining formed during the construction of the leading lining, then at a time interval necessary for the concrete to gain strength in the newly constructed advanced lining, in the upper part of the face, a rock is developed for one entry, fix the forehead of the face, sequentially develop the rock of the middle and lower parts of the face, build the upper arch of the tunnel, build the reverse arch as it passes tunnels, moreover, the middle tunnel of the column station is constructed by means of devices installed on a self-propelled portal frame for cutting a slit along the contour of the face with a guiding arched metal structure and a carriage with a bar actuator moving along it and a device for erecting a permanent monolithic concrete lining with two swinging platforms mounted on gantry frame symmetrically to the middle part of the articulated folding formwork, each equipped with two hydraulic cylinders, mounted hinge relative to the swinging platform, and the lifting table, mounted between the hydraulic cylinders by a telescopic element pivotally connected to the lifting table in contact with the middle part of the articulated folding formwork, the hydraulic cylinder for lifting the swinging platform, pivotally connected to the portal frame and the lower part of the swinging platform, the portal frame is provided with a transverse beam mounted in the same vertical plane with the telescopic element of the lifting table, retractable elements are installed inside the transverse beam nts with the ability to move symmetrically to the central part of the portal frame in both directions, the extended ends of which are pivotally connected to hydraulic cylinders, the other end of which is connected by a removable hinge to the lateral rotatable part of the articulated folding formwork, which is capable of tearing off the formwork from the portal frame of the device and supporting it on the constructed side station tunnels for the period of construction of a permanent monolithic concrete lining.