Иллюстрация вывески "Микс", на которой также представлен вид интерьера с каменной стеной на заднем плане.
Иллюстрация вывески "Микс", которая также дает возможность увидеть внутреннюю часть.

Миксщит

Безопасная технология тоннелестроения для неоднородного грунта

Геология Смешанный грунт
Неоднородный грунт (песок, гравий) c высокой водопроницаемостью при большом гидростатическом давлении
Диаметр
3.7–19 м

Миксщит в действии

Разработанная в компании Herrenknecht технология, названная "миксщит", имеет преимущества по сравнению с традиционной технологией гидропригруза. Давление пригруза в призабойной камере точно регулируется при помощи автоматически контролируемой воздушной подушки. Это означает, что стабильность проходки в неоднородных грунтах и при давлении воды свыше 15 бар может безопасно поддерживаться даже при очень крупных диаметрах проходки.

 

Высокая степень безопасности благодаря воздушной подушке

Характерной особенностью миксщитов является призабойная камера, разделенная на две части так называемой полупогружной перегородкой. Передняя секция призабойной камеры полностью заполнена суспензией для обеспечения пригруза груди забоя в процессе проходки. В задней секции между полупогружной и кессонной перегородками (в рабочей камере) уровень суспензии находится немного выше оси проходческой установки, а верхнюю часть пространства между полупогружной и кессонной перегородками занимает находящийся под давлением воздух, образующий воздушную подушку. При помощи давления сжатого воздуха и создается необходимое давление суспензии на забой. Связь между двумя секциями призабойной камеры осуществляется через отверстие в нижней части полупогружной перегородки.

Герметичность при высоком гидростатическом давлении

Миксщиты, благодаря своему замкнутому гидравлическому транспортному контуру, могут безопасно использоваться даже в условиях давления грунтовых вод свыше 15 бар. Однако для этого нужно сделать герметичным зазор между проходческой машиной и разрабатываемым грунтом. С этой целью миксщиты оборудованы многоступенчатой системой уплотнения. Уплотнение главного привода выполнено в виде системы с отдельными камерами, в которых находится под давлением герметизирующая смазка. В задней части проходческой машины кольцевой зазор между внутренней поверхностью хвостовой части щита и внешней поверхностью сегментной обделки тоннеля изолируется при помощи нескольких щеточных уплотнений, препятствующих попаданию грунта и воды внутрь машины.

ПРИНЦИП ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ

1
Ротор

Резцы и шарошки разрабатывают грунт в забое тоннеля

2
Воздушная подушка

Автоматизированная воздушная подушка обеспечивает точный контроль давления пригруза в призабойной камере

3
Шлюз для персонала

Служит для входа специально обученных сотрудников в призабойную камеру, находящуюся под давлением

4
Кессонная перегородка

Отделяет часть проходческой машины, которая находится под воздействием атмосферного давления, от призабойной камеры, где создается избыточное давление

5
Хвостовая часть щита

Щеточные уплотнения закрывают зазор между внутренней поверхностью хвостовой части щита и внешней поверхностью обделки тоннеля

6
Нагнетание за обделку тоннеля

Кольцевой зазор между разработанным грунтом и обделкой тоннеля непрерывно заполняется раствором

7
Полупогружная перегородка

Разделяет призабойную камеру на рабочую камеру и камеру давления – отверстие в перегородке соединяет обе камеры

8
Щековая дробилка

Расположена перед приемной решеткой транспортного контура; механически измельчает камни и валуны до размера, подходящего для гидротранспорта 

9
Проходческие домкраты

Гидравлические цилиндры, расположеные по окружности, продвигают щит вперед, отталкиваясь от ранее сооруженного кольца обделки тоннеля

10
Транспортный контур

Для поддержания забоя суспензия подается в призабойную камеру по питающему трубопроводу, а обратно по транспортному трубопроводу подается к сепарационной установке смесь суспензии и разработанного грунта

11
Эректор

Передвижной вакуумный манипулятор с дистанционным управлением для позиционирования сегментов во время монтажа кольца

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

Резцы и шарошки разрабатывают грунт в забое тоннеля

Автоматизированная воздушная подушка обеспечивает точный контроль давления пригруза в призабойной камере

Служит для входа специально обученных сотрудников в призабойную камеру, находящуюся под давлением

Отделяет часть проходческой машины, которая находится под воздействием атмосферного давления, от призабойной камеры, где создается избыточное давление

Щеточные уплотнения закрывают зазор между внутренней поверхностью хвостовой части щита и внешней поверхностью обделки тоннеля

Кольцевой зазор между разработанным грунтом и обделкой тоннеля непрерывно заполняется раствором

Разделяет призабойную камеру на рабочую камеру и камеру давления – отверстие в перегородке соединяет обе камеры

Расположена перед приемной решеткой транспортного контура; механически измельчает камни и валуны до размера, подходящего для гидротранспорта 

Гидравлические цилиндры, расположеные по окружности, продвигают щит вперед, отталкиваясь от ранее сооруженного кольца обделки тоннеля

Для поддержания забоя суспензия подается в призабойную камеру по питающему трубопроводу, а обратно по транспортному трубопроводу подается к сепарационной установке смесь суспензии и разработанного грунта

Передвижной вакуумный манипулятор с дистанционным управлением для позиционирования сегментов во время монтажа кольца

Транспортировка частиц материала надлежащего размера

При обычной эксплуатации тоннелепроходческих установок типа миксщит в несвязных, неоднородных грунтах следует ожидать наличие камней и валунов большого размера. Такие валуны должны быть измельчены до приемлемого размера для того, чтобы их можно было удалить через транспортный контур. В миксщитах для этой цели часто используется щековая дробилка, которая расположена перед приемной решеткой транспортного контура. Размер, до которого измельчаются крупные камни, зависит от конструкции дробилки и диаметра щита. Перед всасывающим отверстием транспортной трубы установлена решетка для защиты от частиц, размер которых может вызвать нарушения в работе. Она удерживает валуны до тех пор, пока они не будут измельчены в дробилке до необходимого размера. Если по трассе проходки ожидается мелкозернистый связный грунт, то перед всасывающим патрубком транспортной трубы применяется валковая дробилка. Она же выполняет и функцию решетки в процессе дробления. Два боковых активатора создают необходимое движение грунта в нижней части щита и препятствуют его слеживанию.

Принцип действия

Резцы и шарошки разрабатывают грунт

Гидропригруз в комбинации с регулируемой воздушной подушкой

Гидротранспорт извлеченного грунта по закрытому транспортному контуру

Проходческие домкраты в щите продвигают машину вперед

Сегментная обделка

Меры против налипания грунта

Налипание грунта на ротор и стенки призабойной камеры может увеличить износ и снизить скорость проходки. Поэтому компания Herrenknecht разработала ряд специальных решений для оптимизации потока материала. К ним относятся:

  • Рабочие органы с относительно открытой центральной частью для обеспечения оптимального потока разработанного грунта
  • Увеличенная скорость потока суспензии на подверженных налипанию участках путем оптимизации схем подвода бентонита и транспортировки грунта
  • Отдельные системы для промывки с подвижными соплами в области лучей ротора, полупогружные перегородки, отверстия в полупогружной перегородке, дробилки и всасывающие решетки.

Поток материала также обеспечивается самой конструкцией призабойной камеры. Многократно показали свою эффективность такие меры как гладкая поверхность передней части щита и полупогружной перегородки, частичная облицовка конуса щита, уменьшенные отверстия в полупогружной перегородке или опциональные задние ковши.

Улучшенный поток грунта в связных грунтах

Особым решением для связных грунтов является вариант с закрытой нижней частью. В этом случае нижняя часть призабойной камеры отделаяется от остального ее объма специальными пластинами. Это позволяет создать поток разработанного грунта без помех из призабойной камеры через отверстие в полупогружной перегородке до всасывающего патрубка транспортного трубопровода. Поток захватывает разработанный грунт, предотвращая образование налипаний в нижней части, что позволяет сократить количество выходов людей в кессон для очистки. Это также позволяет в значительной степени предотвратить колебания давления пригруза забоя, которые происходят при остановке проходческой машины. При таком исполнении машины передача давления между рабочей и призабойной камерами происходит через две специально установленные трубы, называемые коммуникационными, а не через отверстие в полупогружной перегородке.

Оптимизированное техническое обслуживание режущего инструмента

В процессе проходки тоннеля миксщитом на границе соприкосновения грунта и бентонитовой суспензии образуется так называемый фильтрующий слой. Этот слой работает как почти непроницаемая мембрана, с одной стороны обеспечивая создание необходимого давления пригруза забоя, а с другой стороны герметизируя забой от поступления грунтовой воды из массива грунта. В процессе проходки необходимо контролировать, обслуживать и очищать ротор, режущий инструмент и другие компоненты, а также приходится устранять помехи. Для этой цели уровень суспензии в рабочей и призабойной камерах частично понижается путем дополнительного нагнетания сжатого воздуха. Для выполнения работ в нижней части рабочей камеры она может быть полностью освобождена от суспензии за счет закрытия заслонкой отверстия в полупогружной перегородке. Доступ обслуживающего персонала осуществляется через шлюз для персонала, в котором люди адаптируются к избыточному давлению. Если давление в камере превышает 3,6 бар, то работа под избыточным давлением должна выполняться специально обученными водолазами. Компания Herrenknecht тесно сотрудничает со специализированными компаниями, проводя специальное предварительное обучение водолазов на заводе, чтобы сократить время, необходимое на подготовку их к работе во время проходки тоннеля.

Простая замена режущего инструмента благодаря специальному решению

Специальная разработка компании Herrenknecht делает ненужным длительное шлюзование для выхода в кессон для обслуживания режущего инструмента в щитах больших диаметров. Основные лучи ротора сконструированы таким образом, что люди могут входить в них при атмосферных условиях. С помощью специальных шлюзовых устройств замена изношенного режущего инструмента может производиться изнутри, без понижения уровня суспензии и длительных перерывов в проходке.

Безопасно, универсально и экономически выгодно

Миксщиты производства компании Herrenknecht специально сконструированы для проходки в тяжелых геологических условиях, особенно при высоком давлении грунтовых вод и очень больших диаметрах тоннелей. Благодаря пригрузу забоя с автоматически управляемой воздушной подушкой возможна точная компенсация неожиданных перепадов давления и объема. Это гарантирует максимальную безопасность сооружения тоннелей даже в самых сложных условиях, а также значительно снижает риск вспучивания или просадок грунта на поверхности.

ОСТАЛИСЬ ВОПРОСЫ?

МЫ ГОТОВЫ ПОМОЧЬ!

Steffen Dubé Генеральный директор Herrenknecht Tunnelling Systems USA Inc., США
Герхард Гойссер Управляющий директор Herrenknecht Tunnelling Systems USA, Inc.

Ваше контактное лицо Свяжитесь с нами

Steffen Dubé Генеральный директор Herrenknecht Tunnelling Systems USA Inc., США
Герхард Гойссер Управляющий директор Herrenknecht Tunnelling Systems USA, Inc.