Тоннельные щитовые машины ТЩМ (ГП) с грунтовым пригрузом

Рис. 7. Конструкция тоннельной щитовой машины типа ТЩМ (ГП) с грунтовым пригрузом: а — конструктивная схема; б — вид на машину с рабочим органом в виде планшайбы; в — вид на машину с лучевым рабочим органом

Рис. 8. Основная область применения тоннельных щитовых машин типа ТЩМ (ГП) с чисто грунтовым пригрузом

В настоящее время в тоннельных щитовых машинах типа ТЩМ (ГП) используются 3 следующих разновидности грунтового пригруза:

✓ чисто грунтовый пригруз, когда разрабатываемый грунт используется без изменения его состава добавлением в забой некоторого количества воды;

✓ глинисто-грунтовый пригруз (грязевый), когда в разрабатываемый грунт с целью его кондиционирования нагнетается глинистая паста с объёмным весом 1,3—1,5 г/см³, образованная из воды и смеси порошков бентонита и глины или бентонита и каолина;

✓ пеногрунтовый пригруз, когда в разрабатываемый грунт, также с целью его кондиционирования, нагнетается пена, представляющая собой смесь пузырьков сжатого воздуха и жидкого пенообразователя, состоящего, например, из целлюлозы и поверхностно активного вещества.

Конструкция машины. Основными элементами каждой машины типа ТЩМ (ГП) вне зависимости от вида применяемого пригруза являются щитовой корпус 1 с герметической диафрагмой 2, щитовые гидроцилиндры 3, роторный рабочий орган 4 с гидроприводом 5, шнековый конвейер 6, блокоукладчик 7 и кольцевое уплотнение 8 хвостовой оболочки щитового корпуса (см. рис. 7 а).

Режущая головка рабочего органа выполняется в виде планшайбы (диска) с прорезями (см. рис. 76) или в виде лучевой конструкции (см. рис. 7в) и оснащается резцами стоечного типа двухстороннего действия (рипперами), наклонными ножевыми резцами, а при необходимости и дисковыми резцами. В некоторых щитовых машинах прорези или окна режущей головки перекрываются секторными створками, поворотными в вертикальной плоскости, что позволяет изменять в процессе проходки ширину прорезей или окон, а в случае особой необходимости — полностью перекрывать их.

Сзади режущие головки рабочего органа оснащаются жёстко прикреплёнными к ним смесительными лопатками (см. рис. 7в).

В герметической диафрагме щитового корпуса устанавливаются датчики для измерения давления грунта в призабойной камере.

Для возможности подачи на забой, а также в призабойную камеру и в шнековый конвейер воды, глинистой пасты или пены щитовая машина оснащается подводящими трубками и выводными отверстиями, снабжёнными защитными клапанами.

Принцип действия. Принцип действия герметической щитовой машины с грунтопригрузом заключается в том, что в призабойной камере её, благодаря интенсивному силовому перемешиванию, происходит изменение качества разработанного грунта, как не кондиционированного, так и кондиционированного, а именно повышение пластичности и понижение проницаемости его. В результате зтого обеспечивается эффективное крепление забоя.

Выведение разработанного грунта из призабойной камеры производится с помощью шнекового конвейера, скорость вращения винта которого регулируется для возможности управления напряжённым состоянием в образованной грунтовой пробке. При этом следует иметь в виду, что режущая головка рабочего органа создаёт дополнительное силовое воздействие на забой, повышающее его устойчивость.

Область применения. Наиболее подходящей средой для эффективного применения тоннельных щитовых машин с чисто грунтовым пригрузом являются глинистые и илистые грунты повышенной влажности и с относительно небольшим содержанием песчаных частиц и при наличии в этих грунтах не менее 30 % мелких фракций диаметром (размером) менее 0,05 мм (см. рис. 8) В действительности благодаря производству кондиционирования разрабатываемого грунта область возможного, но достаточно эффективного применения щитовых машин с такими разновидностями грунтового пригруза, как глинисто-грунтовый и пеногрунтовый, распространяется на песчаные и гравелистые грунты, а также на плотные и даже сильно налипающие глинистые грунты.

Установкой на лучах рабочего органа дисковых резцов обеспечивается возможность проходки щитовыми машинами с грунтовым пригрузом в полускальных и скальных грунтах.