Способ проходки подземных со

Способ проходки подземных со

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советсиик

Социалистичесиик

Респубпии

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<»825976 (6! ) Дополнительное к авт. сеид-ву (51)М. Кл.

Е 21 D 1/12 (22) Заявлено 04.01.79 (2l ) 2708522/22-03 с присоединением заявки рй (23) Приоритет

Гвеударстввинмй камвтет

Е 21D 9/00

СССР пв делам нэебретений и открытий (53) УД К624.139.

° ° 1 9 (088.8) Опубликовано 30.04.81. Бюллетень Ле 16

Дата опубликования описания 05.05.81 (72) Авторы изобретения

И. Е. Василенко, Е. А. Василенко, Ю. А. Кошелев, П. А. Васюков, П. С. Исаев, А.А.Абросов и К.В«Ланчиков .

Ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового

Красного Знамени управление государственного строительства

lvloc«oac«or« метрополитена Метрострой ййинноеереева — — -1

1 транспортного строительства CPCP -,. г;,-".,й:." ., о (71) Заявитель т

l; À с".! >, "..(S4) СПОСОБ ПРОХОДКИ ПОДЗЕМНЫХ ССК РЙКЕНИЯс:= --". - В ВОДОНАСЫЩЕННЫХ ГРУНТАХ:;:; .",.-,У. -,„.-., 7, Изобретение относится к строительству подземных сооружений, в частности к способам проходки подземных сооружений в водонасыщенных неустойчивых грунтах.

Известен способ проходки тоннелей в неустойчивых водонасыщенных грунтах, 5 основанный на том, что сжатый охлажденt ный воздух подают через сопло рабочего органа в грудь забоя, что приводит к замораживанию воды, содержащейся в тО лорах породы j3.).

Недостатком этого способа является весьма низкая скорость проходки, обусловленная значительными затратамк времени на промораживание обводненного трунтового массива последовательными вахватами малой длины.

Известен также способ, включающий создание по контуру . подземного сооружения передовых выработок . продав ливанием труб, подачу в них охлажденного воздуха и последующую разработку замороженного грунта $2).

Однако применение известного способа значительно увеличивает сроки за-, мораживания обводненного грунтового массива,что приводит к снижению скорость проходки сооружения и повышению стоимости строительства.

Цель изобретения - повышение эффективности проходки.

Пост,явленная цель достигается тем, что в способе проходки подземных сооружений в водонасыщенных грунтах, включающем замораживание массива грунта, подачей в него под давлением через забой выработки охлажденного воздуха и последующую разработку замороженного грунта, перед замораживанием массива грунта его обезвоживают путем нагнетания в него под давлением нагретого сжатого воздуха, при этом охлажденный воздух подают под тем же давлением.

Нагнетание нагретого сжатого воздуха осуществляют под давлением, большим гидростатического давления . грун82597 6

Охлаждение воздух,а осуществляют путем запуска в работу воздушной холодильной установки " при открытых вентилях 8 в замкнутой цепи. При этом сжатый воздух плюсовой температуры, поступающий от компрессорной установки 9 через теплообменник 10, быстро охлаждается, подается через трубу 4 .в поры обезвреженного грунтового массива и быстро замораживает его. Одновременно с замораживанием обезвоженного массива на контакте его сводонасыщенным грунтом происходит образование герметичной ледогрунтовой оболочки. товой воды через перфорированные трубы, предварительно помещенные в грунтовый массив

На фиг. 1 изображена схема обезвожи вания и замораживания грунтового массива.5 с подачей воздуха через забой горизонтального сооружения, на фиг. 2 - то же, с увеличенной протяженностью зоны и подачей воздуха через. длинную перфорированную трубу, на фиг. 3 — то же, с малыми зонами с подачей воздуха через короткую перфорированную трубу, на фиг. 4 схема обезвоживания и замораживания грунтового массива при проходке- вертикальных сооружений с подачей воздуха через перфорированные трубы малыми зонами, на фиг. 5 — то же, с одной зоной увеличенной протяжности; на фиг. 6 — сечение A-А на фиг. 5; на фиг. 7 — сечение Б-Б на фиг. 2 и 3.

Предлагаемым способом проходки подземных сооружений в водонасыщенных грунтах могут быть сооружены горизотальпые и наклонные тоннели, а также вертикальные стволы. Например, при сооружении тоннеля в водонасыщенных неустойчивых грунтах до начала замора- живания грунтового массива 1 в зоне за герметичную перемычку 2 в щите на забой 3 подают через трубу 4 нагретый сжатый воздух 5 (негу.етый потому, что,сжатие его в компрессоре сопровождается нагреванием, т.е. это воздух плюсовой температуры) под давлением, большим гидростатического давления грунтовой воды с целью отжатия последней из грунтового массива. В образуюшуюся обезвоженную зону, контактирующую со всех сторон с обводными грунтами по криволинейной поверхности 6, не прерывая процесса нагнетания, Подают глубоко охлажденный воздух под тем же давлением.

После замораживания массива 1 и ледогар :нтовой оболочки 11 работу установок 7 и 9, а вместе с ними и rioдачу воздуха прекращают, давление воздуха за перемычкой 2 постепенно снижают до атмосферного (как в тоннеле) и при открытой перемычке начинают проходку. Проходку в замороженном грунтовом массиве 1 ведут до встречи нижней части щита с ледогрунтовой оболочкой

11, после чего начинают очередной цикл на участке В в такой же последовательности. . Проводят обезвоживание через предварительно пробуренные отверстия в оболочке, замораживание обезвоженно-. го грунтового массива и ледогрунтовой

t оболочки 12, проходку и снова цикл повторяют.

При. проходке тоннеля с использованием перфорированных труб протяженность грунтовых зон (6„и >) обезвоживания и последующего замораживания их в зависимости от гидрогеологических условий и наличия мощности холодильно-компрес сорных установок (7 и 9) увеличивают или уменьшают до значений 0> и 6+ путем . установки в грунтовый обводненный массив одной или нескольких труб 13, через которые нагнетают сжатый воздух плюсовой температуры, а затем, не прерывая процесса нагнетания, охлажденный воздух подают в грунтовый массив одновременно по всей длине перфорированной трубьь

Например, при проходке горизонтального сооружения с зонами!Ч вначале через трубу 14 и вентиль 15 обезвоживают кратковременной подачей сжа- того воздуха с плюсовой температурой грунтовую зону 1, и тут же { не прерывая процесса), подавая охлажденный воздух, замораживают эту зону.

После этого трубу 14 с перекрытым торцом 16 и с перфорированным концом 17 асмещают в зону Ц, обезвоживают ее и замораживают, далее замораживают зону Ill u т.д. Одновременно с замораживанием последующей зоны ведут разработку грунта в предыдущей замороженной зоне, при этом

I разрабатываемую и замораживаемую зоны должно ращелять расстояние, примерно pasное длине одной или двух замороженных зоны.

При проходке вертикалыых сооружений вначале устраивают форпахту 18 с герметичным устьем 19. После этого по вертикальной оси 20 в грунтовый обводненный массив зоны )V помещают ю- 1. Способ проходки подземных соору15 жений в водонасыщенных грунтах, включающий замораживание массива грунта подачей в него под давлением через забой выработки охлажденного .воздуха и последующую разработку заморожен20 ногогрунта, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности проходки, перед замораживанием массива грунта его обеэвоживают путем нагнетания в него под давлением накретого сжатого воздуха, при этом охлажденный воздух подают под тем же давлением.

2. Способ по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что нагнетание наЗО гретого сжатого воздуха осуществляют под давлением, большим гидрастатического давления грунтовой воды.

3. Способпоп. 1, отличаюшийся тем, что нагнетание нагрето

M го сжатого воздуха осуществляют через перфорированные трубы, предварительно помещенные в грунтовый массив.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

40 1. Трупак Н. Г. Замораживание грунтов в подземном строительстве. И., Недра 1974, с. 238-240.

2. Авторское свидетельство СССР

We 628313, кл. Е 21 1/12, 1977.

5 8259 трубу 21 с перфорированным концом 22.

Затем также перед замораживанием производят обезвоживание этого массива в зоне IV путем нагнетания сжатого воздуха плюсовой температуры через перфорированную трубу 21 под давлением, большим гидростатического давления грунтовой воды. После обезвоживания эоны IV сечением, площадь которой больше, чем площадь проходимого соору- 10 жения и достаточна для безопасного ведения работ, подачу сжатого воздуха плю- совой температуры прекращают, и по той же трубе 21 путем открытия соответству щих вентилей продолжают нагнетать, не прерывая процесса, глубокоохлажденный сжатый воздух подотаким же давлением.

После замораживания грунта в обезвоженной зоне IV подачу охлажденного воздуха прекращают, трубу с .перфорированным концом 22 помещают в следующую обводненную зону Ч, путем нагнетания сжатого воздуха плюсовой температуры начинают обезвоживать ее и одновременно с обезвоживанием начинают разработку грунта и проходку в замороженной зоне !Ч. В такой же последовательности ведутся работы в очередных эонахЧ-Ч1ц.

В ряде случаев проходку вертикального сооружения эффективно вести по схеме, когда вначале малыми зонами, чередуя между собой процессы обезвоживания и замораживания, обезвоженной грунтовой массив промораживают на всю его глубину, т.е. на всю толщину до водоупора, после чего ведут проходку. Проходку вертикального сооружения ведут также по схеме, лредусматрива« ющей обезвоживание и замораживание обеэвоженного грунта через перфорированные трубы, помещенные в грунтовый массив на глубину, равную мощности обводненной толщи грунта.

76 6

Предлагаемый способ проходки подземных сооружений в водонасыщенных грунтах позволяет в несколько раа сократить сроки замораживания за счет предварительного обезвоживания грунтсм вого массива в зоне проходки, уменьшить трудозатраты, увеличить скорость проходки и снИзить стоимость строительства. формула изобретени я