Принцип действия
ТПМК с двойным щитом в действии
ТПМК с двойным щитом являются одними из наиболее технически сложных тоннелепроходческих установок. Они объединяют принципы функционирования грипперных ТПМК и ТПМК с одинарным щитом в одной установке. В условиях устойчивой геологии такая комбинация методов позволяет сооружать тоннель одновременно с процессом проходки, достигая тем самым крайне высокой производительности. Эта мощная технология идеально подходит для проходки длинных тоннелей в твердых породах.
250 метров в неделю - темп проходки и обделки тоннеля на проекте в Паломино, Доминиканская республика.
Мощное продвижение вперед
При проходке тоннеля с использованием ТПМК с двойным щитом, рабочий орган, оснащенный шарошками, прижимается к забою с давлением до 32 тонн на каждую шарошку. Благодаря вращению шарошек отдельные куски – так называемая буровая крошка – откалываются от скального грунта. Водяные сопла могут охладить режущий инструмент и уменьшить образование пыли. Разработанный грунт попадает в ковши, установленные на рабочем органе. По мере вращения рабочего органа и благодаря силе тяжести грунт перемещается к центру машины по встроенным желобам для грунта, а затем падает через породоприемную воронку на транспортер установки. В конце транспортера порода попадает на ленточный конвейер или в вагонетки и извлекается из тоннеля.
Принцип Функционирования
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Высокая скорость благодаря непрерывной проходке
ТПМК с двойным щитом состоит из двух основных компонентов: переднего щита с рабочим органом, главным подшипником и приводом и заднего щита с грипперным устройством, дополнительными гидроцилиндрами и хвостовиком. Главные цилиндры продавливания соединяют две части установки. Они защищены телескопическим щитом; в этом месте передний и задний щиты установлены внахлест. Поэтому ТПМК с двойным щитом также иногда называют телескопическим щитом. В устойчивом грунте машина крепится радиально в тоннеле при помощи распорочных устройств. Это означает, что передний щит может продвигаться вперед независимо от заднего щита при помощи главных гидроцилиндров.
Реактивные силы в процессе разработки грунта передаются на породу через выдвинутые распорки. Одновременно с проходкой тоннеля происходит сооружение сегментного кольца в хвостовой секции установки. Вспомогательные гидроцилиндры служат только для фиксации положения установленных бетонных сегментов. По завершении хода распорки освобождаются и задний щит передвигают за передним щитом при помощи вспомогательных гидроцилиндров. Повторная фиксация установки распорками занимает всего несколько минут, что означает, что тоннелирование идет почти непрерывно. В идеальных геологических условиях ТПМК с двойным щитом может работать без сегментной крепи.
Шарошки разрабатывают забой тоннеля путем сообщения высокого контактного давления
Ковши, желоба для грунта и породоприемное кольцо предназначены для эффективного перемещения разработанного грунта на центральный ленточный конвейер
Главные или вспомогательные гидроцилиндры продавливания перемещают установку вперед
Сегментная крепь
Подвижный телескопический щит обеспечивает доступ к стенкам тоннеля в процессе очистки в ТПМК с двойным щитом.
Безопасность в геологических разломах
В зонах разломов или областях с низкой крепостью пород радиальное крепление распорками невозможно. В таких случаях телескопический щит может быть полностью сложен так, чтобы передний и задний щиты образовали единую жесткую конструкцию. Необходимое усилие продавливания обеспечивается вспомогательными гидроцилиндрами. Как и в случае с ТПМК с одинарным щитом, последнее смонтированное сегментное кольцо служит в качестве опоры для продвижения установки вперед. Продвижение вперед и сооружение кольца в данных условиях не могут происходить одновременно. В свою очередь, однако, этот прерывистый режим работы обеспечивает более высокую степень безопасности при строительстве подземных сооружений на сложных участках.
Прикладные специальные решения для сложных случаев
ТПМК с двойным щитом имеет сравнительно длинную оболочку щита. Поэтому в случаях осадки пород существует повышенный риск застревания машины. Инженеры компании Herrenknecht разработали несколько проектных решений для таких случаев. К ним относятся, например, щиты различных диаметров и вертикальное смещение оси рабочего органа, передний и задний щиты и распорки. Разработанный грунт и осевшая порода могут блокировать телескопическое соединение и кольцевой зазор. Это затрудняет продвижение заднего щита. В качестве противодействия ТПМК с двойным щитом от Herrenknecht обычно имеют телескопический щит, который может перемещаться независимо. Благодаря дополнительным цилиндрам для смещения, может быть обеспечен доступ к стене тоннеля, если это необходимо для очистки или обеспечения мер безопасности. Дополнительные устройства и отверствия для бурения в секции щита служат для фиксации открытой телескопической секции над ТПМК при помощи экрана из труб.
Блочные приводы позволяют производить локальную разработку грунта и обеспечивают точное горизонтальное и вертикальное регулирование.
Подходящий привод для любого диаметра
В диапазоне диаметров от 2,8 до 6 метров, ТПМК с двойным щитом оборудованы неподвижно смонтированными приводами с прямонаправленными гидроцилиндрами или размещенными V-образно. Управление проходкой тоннеля осуществляется непосредственно при помощи цилиндров. Для ТПМК диаметром свыше 6 метров обычно используются подвижные приводы с дополнительными цилиндрами для продольного смещения. Через цилиндры можно напрямую измерить контактное давление привода, оптимизируя использование усилия. Шарнирный подшипник или дополнительные цилиндры помогают управлять ТПМК. Последние служат для непрерывного горизонтального и вертикального сдвига привода. Таким образом, можно точно управлять рабочим органом во всех направлениях и даже проводить локальную разработку грунта. Для всех типов привода предусмотрена возможность смещения рабочего органа назад для прямого доступа к забою.
Метры тоннеля при непрерывной работе
ТПМК с двойным щитом обычно используются для проектов с изменяющимися геологическими условиями. Они показывают очень высокую производительность сооружения тоннелей в устойчивом грунте при непрерывной проходке. Таким образом, объединение методов работ грипперного ТПМК и ТПМК с одинарным щитом зачастую является самым быстрым и экономически выгодным решением для длинных проходок в твердой породе.
ОСТАЛИСЬ ВОПРОСЫ?
МЫ ГОТОВЫ ПОМОЧЬ!
Steffen Dubé
Генеральный директор Herrenknecht Tunnelling Systems USA Inc., США
Герхард Гойссер
Управляющий директор Herrenknecht Tunnelling Systems USA, Inc.