Строительство метрополитенов
1987 год

Раздел первый. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О МЕТРОПОЛИТЕНАХ,
УСЛОВИЯХ ИХ СТРОИТЕЛЬСТВА, ПРИМЕНЯЕМЫХ МАТЕРИАЛАХ
Глава I. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕТРОПОЛИТЕНАХ
И ИХ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Основные сооружения и устройства метрополитенов
Способы строительства метрополитенов
Основы проектирования метрополитенов
Контрольные вопросы
Глава II. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ПО ГЕОЛОГИИ
И ГИДРОГЕОЛОГИИ
Виды горных пород
Подземные (грунтовые) воды
Основные физико-механические свойства грунтов
Задачи инженерно-геологических изысканий при проектировании и строительстве
метрополитенов
Контрольные вопросы

Глава III. СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ,
ПРИМЕНЯЕМЫЕ В МЕТРОСТРОЕНИИ
Каменные материалы
Вяжущие материалы. Бетон и железобетон
Металлические изделия
Лесоматериалы
Контрольные вопросы

Глава IV. КОНСТРУКЦИИ ОБДЕЛОК ПЕРЕГОННЫХ
И СТАНЦИОННЫХ ТОННЕЛЕЙ
Тоннельные крепи, обделки и действующие на них нагрузки
Обделки перегонных тоннелей
Конструкции станций метрополитенов
Контрольные вопросы

Раздел второй. МАШИНЫ И МЕХАНИЗМЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ
СТРОИТЕЛЬСТВЕ МЕТРОПОЛИТЕНОВ
Глава V. СРЕДСТВА МАЛОЙ МЕХАНИЗАЦИИ, ИНСТРУМЕНТЫ
И ПРИСПОСОБЛЕНИЯ
Ручные механизмы и инструменты для разработки породы
Механизмы и приспособления для возведения тоннельных
конструкций, выполнения гидроизоляционных и путевых работ
Контрольные вопросы

Глава VI. МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ
СТРОИТЕЛЬСТВЕ ТОННЕЛЕЙ
Проходческие щиты и комбайны
Оборудование для монтажа сборных обделок
Оборудование для бетонирования конструкций в тоннелях
Погрузочные машины
Бурильные установки и агрегаты
Машины для земляных работ, выполняемых открытым способом
Оборудование для шахтного водоотлива и вентиляции
Контрольные вопросы

Глава VII. ТРАНСПОРТ ГРУНТА И МАТЕРИАЛОВ. ПОДЪЕМНОТРАНСПОРТНЫЕ УСТРОЙСТВА
Тоннельный транспорт
Шахтный подъем и надшахтный горный комплекс
Подъемно-транспортные устройства
Контрольные вопросы

Раздел третий. СПОСОБЫ И ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА
МЕТРОПОЛИТЕНОВ
Глава VIII. ОРГАНИЗАЦИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА
МЕТРОПОЛИТЕНОВ
Управление строительством метрополитенов
Организация строительства и производства работ
Контрольные вопросы

Глава IX. ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ. УСТРОЙСТВО
ВРЕМЕННЫХ СООРУЖЕНИЙ
Строительные площадки. Временные здания и сооружения на поверхности
Временные подземные сооружения
Электро- и воздухоснабжение строительства
Контрольные вопросы

Глава X. БУРОВЗРЫВНЫЕ РАБОТЫ
Общие сведения
Взрывчатые вещества и средства взрывания
Виды шпуров и врубов
Порядок выполнения буровзрывных работ
Контрольные вопросы

Глава XI. СПЕЦИАЛЬНЫЕ СПОСОБЫ РАБОТ ПРИ ПРОХОДКЕ
ТОННЕЛЕЙ И СТВОЛОВ ШАХТ
Назначение и характеристика специальных способов работ
Искусственное замораживание грунтов
Искусственное понижение уровня грунтовых вод
Укрепление грунтов способом цементации
Химическое закрепление грунтов
Проходка тоннелей под сжатым воздухом (кессонный способ)

Контрольные вопросы Глава XII. ПРОХОДКА ШАХТНЫХ
СТВОЛОВ
Шахтные стволы и способы их проходки
Проходка шахтных стволов обычным способом
Проходка шахтных стволов способом погружения крепи в тиксотропной оболочке
Контрольные вопросы

Глава XIII. ПРОХОДКА ТОННЕЛЕЙ И УСТРОЙСТВО КАМЕР
ГОРНЫМ СПОСОБОМ
Краткая характеристика способов производства работ
Проходка и крепление штолен
Способ опертого свода
Способ опорного ядра
Способ раскрытия выработки на полное сечение по частям
Виды временных крепей при горном способе работ
Новые методы сооружения тоннелей горным способом
Контрольные вопросы

Глава XIV. ПРОХОДКА ТОННЕЛЕЙ НА ПОЛНОЕ СЕЧЕНИЕ
БЕЗ ПРИМЕНЕНИЯ ЩИТОВ
Краткая характеристика способов работ
Сооружение камер для укладки обделки
Проходка тоннелей со сборными обделками способом сплошного забоя
Проходка тоннелей с монолитными об дел нами способами сплошного забоя
и уступным
Способ пилот-тоннеля
Контрольные вопросы

Глава XV. ПРОХОДКА ТОННЕЛЕЙ ЩИТОВЫМ СПОСОБОМ
Комплексная механизация работ при сооружении тоннелей метрополитенов
Проходка перегонных тоннелей со сборными обделками с помощью
механизированных комплексов
Проходка перегонных тоннелей с бетонной монолитно-прессованной обделкой
Контрольные вопросы

Глава XVI. СТРОИТЕЛЬСТВО СТАНЦИЙ МЕТРОПОЛИТЕНОВ
ГЛУБОКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ
Общие сведения об организации и технологии работ
Сооружение станций колонного и пилонного типов со сборными обделками
Сооружение односводчатых станций
Контрольные вопросы

Глава XVII. СТРОИТЕЛЬСТВО ЭСКАЛАТОРНЫХ ТОННЕЛЕЙ
И ВЕСТИБЮЛЕЙ
Эскалаторные тоннели и вестибюли в общем комплексе сооружений станций
глубокого заложения
Организация строительства и основные средства механизации работ
Проходка наклонных тоннелей

Сооружение вестибюлей
Контрольные вопросы

Глава XVIII. СТРОИТЕЛЬСТВО ТОННЕЛЕЙ И СТАНЦИЙ
МЕТРОПОЛИТЕНОВ ОТКРЫТЫМ СПОСОБОМ
Условия применения открытого способа и основы организации работ
Земляные работы и крепленке котлованов
Монтаж сборных железобетонных конструкций
Возведение односводчатых станций из монолитного железобетона
Сооружение тоннелей при помощи проходческого комплекса КМО 2X5
Сооружение тоннелей и станций с бетонированием стен в траншеях способом «стена
в грунте»
Контрольные вопросы

Глава XIX. ГИДРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ РАБОТЫ
Виды гидроизоляции
Производство работ по гидроизоляции тоннельных обделок
Контрольные вопросы

Глава XX. ПУТЕУКЛАДОЧНЫЕ РАБОТЫ
Основные элементы пути
Укладка пути из одиночных рельсов
Монтаж контактного рельса и укладка рельсовых плетей
Контрольные вопросы

Раздел первый. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О МЕТРОПОЛИТЕНАХ,
УСЛОВИЯХ ИХ СТРОИТЕЛЬСТВА, ПРИМЕНЯЕМЫХ МАТЕРИАЛАХ
Глава I. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕТРОПОЛИТЕНАХ
И ИХ СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Основные сооружения и устройства
метрополитенов
Наиболее эффективным видом транспорта для крупных городов является
метрополитен — скоростная городская внеуличная железная дорога с курсирующими
на ней маршрутными поездами для перевозки пассажиров.
Метрополитеном
называют
вид
городского
скоростного
внеуличного
железнодорожного транспорта, линии которого прокладываются в подземных тоннелях,
по поверхности земли и на эстакадах. От других видов городского пассажирского
транспорта метрополитен отличается высокой скоростью и регулярностью движения
маршрутных поездов, а также большой провозной способностью.
Линии метрополитена разделены на блок-участки и оборудованы системами
автоблокировки и автоматического регулирования скоростей. Это обеспечивает
безопасность следования нескольких поездов по одному межстанционному перегону
с высокими скоростями (на отдельных участках до 100 км/ч) при коротких интервалах
движения (до 1,5—2 мин).
Линии метрополитенов (или их отдельные участки) бывают (рис. 1):
подземные, прокладываемые в тоннелях, на мелком (10—15 м) от поверхности земли или
глубоком
заложении;
надземные, устраиваемые на специальных эстакадах или путепроводах, сооружаемых над
улицами;
наземные, проходящие по насыпям или выемкам и не имеющие пересечения в одном
уровне с городскими магистралями.

Рис. 1.
Схема
способов
сооружения
метрополитена:
1 и 2 — перегонные тоннели и станция глубокого заложения, сооружаемые закрытым
способом; 3 и 5 — станции мелкого заложения, сооружаемые открытым способом, 4 —
перегонные тоннели мелкого заложения, сооружаемые закрытым способом; 6 —
перегонные тоннели мелкого заложения, сооружаемые открытым способом
В комплекс линии метрополитена входят следующие сооружения (рис. 2): станции,
перегонные тоннели, эстакады, мосты, путепроводы, земляное полотно (насыпи и выемки
для наземных линий), камеры съездов, тупики, соединительные служебные тоннели, депо,
инженерный корпус метрополитена.

Рис. 2. Схема расположения сооружений на участке линии метрополитена:
1 — тупик; 2 — камеры съезда на глубоком заложении; 3 — станция метрополитена
глубокого заложения; 4 — наклонный эскалаторный тоннель; 5 — наземный вестибюль
станции; 6 — санузел с дренажной перекачкой; 7 — перегонные тоннели; 8 — подземный
вестибюль станции мелкого заложения; 9 — станция мелкого заложения; 10 —
подуличные переходы с лестничными сходами и входами в вестибюль; 11 — камера
съезда за станцией на мелком заложении; 12 — участки перехода перегонных тоннелей
от мелкого заложения к выходу на поверхность; 1З — выходные пути из тоннелей; 14 —
деповские пути на поверхности; 15 — депо метрополитена; 16 — вентиляционные
сбойки— 17 — вентиляционный (подходный) тоннель; 18 — вентиляционный (рабочий)
ствол
Станции предназначены для посадки, высадки и пересадки пассажиров, а также для
приема и отправления поездов. Станции метрополитена подразделяются по ряду
признаков.
По эксплуатационным особенностям и расположению на линии метро станции делят
на промежуточные, пересадочные (предназначенные для пересадки пассажиров с одной
линии на другую), зонные (те, на которых заканчивается движение поездов в пределах
определенного участка — зоны — линии метро) и конечные (те, которыми заканчиваются
линии).
По расположению
и числу
платформ
станции
делят
на три
типа:
одноплатформенные (с одной островной, т. е. средней, платформой), двухплатформенные

(с двумя боковыми платформами) и трехплатформенные (со средней — островной —
и двумя боковыми платформами).
По высотному расположению и способам строительства станции делят на четыре
типа: подземные (сооружаемые закрытым способом), подземные мелкого заложения
(сооружаемые открытым способом в котлованах), наземные и надземные (устраиваемые
на эстакадах). На станциях подземных глубокого заложения для спуска и подъема
пассажиров используют эскалаторы — подвижные лестницы, которые монтируют
в наклонных тоннелях, соединяющих станцию и вестибюль. На станциях мелкого
заложения при разности отметок между платформой и вестибюлем до 4,5 м устраивают
лестницы, а при большей разнице — эскалаторы.
Тоннели, эстакады, путепроводы, земляное полотно служат для прокладки путей
метрополитена и движения поездов между станциями. Тоннели метрополитенов строят
одно— или двухпутными. Для перехода от двухпутного участка к двум однопутным
участкам сооружают специальные камеры — раструбы. На эстакадах, путепроводах,
насыпях и в выемках прокладывают сразу два пути.
Камеры съезда предназначены для соединения двух перегонных тоннелей.
В камерах съезда укладывают стрелочные переводы (съезды) для перехода поезда
с одного пути на другой.
При устройстве камеры съездов в двухпутных тоннелях, на эстакадах и наземных
линиях не требуется изменять конструкции этих сооружений. При расположении путей
в двух однопутных тоннелях в местах устройства съезда необходимо устраивать
специальный соединительный тоннель. На участках укладки стрелочного перевода
в однопутном тоннеле и примыкания соединительного тоннеля делают ступенчатые
уширения путем сооружения разной длины коротких тоннелей (камер), постепенно
увеличивая пролет ширины. Последняя камера имеет ширину, соответствующую ширине
перегонного и соединительного тоннелей.
Тупики сооружают на конечных станциях метрополитена для устройства тупиковых
путей, предназначенных для перевода поездов с одного пути на другой, а также для
осмотра и отстоя составов. На подземных линиях устраивают тупиковые тоннели,
соединенные с главными путями камерами съездов.
Электродепо предназначены для ночного отстоя подвижного состава (вагонов),
их осмотра, проведения технического обслуживания и ремонта. В состав электродепо,
кроме цехов и помещений, предназначенных для проведения указанных работ, входят
производственные мастерские, камеры для мойки и обдувки вагонов, компрессорная
станция: парковые пути, административно-бытовой корпус и др.
Инженерный корпус метрополитена является центром управления движением
поездов и работой всех технологических установок (электротехнических, связи
и автоматики, сантехнических и др.), обеспечивающих работу метрополитена.
Инженерный корпус оснащается различным оборудованием и устройствами. В нем также
размещаются управление метрополитена и аппарат различных служб.
К технологическим устройствам метрополитена относятся: рельсовый путь;
контактный рельс; электротехнические устройства (электроподстанции, кабели
различного назначения, освещение, различные силовые установки); устройства
автоматики и телемеханики; устройства сигнализации и связи; санитарно-технические
устройства, обеспечивающие вентиляцию, теплоснабжение, водоснабжение, водоотвод
и канализацию.
Электроэнергия для движения поездов и постоянного оборудования метрополитена
подается от тягово-понизительных подстанций, которые преобразуют переменный ток
напряжением 6—10 кВ, получаемый от городских электрических подстанций,
в постоянный напряжением 825 В для движения поездов, а также понижают напряжение

переменного тока до 380 В, что необходимо для других потребителей энергии
на метрополитене.
Подача электрического тока к поездам метрополитенов осуществляется
не по проводу, как на наземных электрических железных дорогах и трамвае,
а по специальному металлическому контактному («третьему») рельсу, который
устанавливают в нижней части тоннеля в непосредственной близости от пути. При
движении поезда метрополитена по нижней кромке контактного рельса скользит
вагонный токоприемник.
Вентиляция метрополитена обеспечивает санитарно-гигиениче-ские условия,
нормальные для пребывания пассажиров в тоннелях метрополитена. Система вентиляции
обеспечивает необходимый воздухообмен, чистоту воздуха, его влажность и температуру.
В тоннели чистый воздух поступает через специальные вентиляционные стволы, или
шахты; камеры для размещения вентиляторов располагают на перегонах между станциями
и на самих станциях.
Для управления движением поездов, обеспечения безопасности и высокой
пропускной и провозной способности предназначены устройства СЦБ (сигнализации
и связи, централизации и блокировки). Эти устройства установлены с учетом разделения
перегонов между станциями на отдельные блок-участки, ограждаемые системой сигналов
(светофоров), разрешающих или запрещающих поездам следовать по перегону или блокучастку. Специальные устройства (автостопы) обеспечивают остановку поезда в случае
проезда им запрещающего сигнала. Установлено централизованное управление всеми
стрелками на линии из одного места — с поста диспетчера движения. Все технические
службы метрополитенов, включая подвижной состав, оборудованы телефонной, радио—
и громко-говорящей связью.
В последнее время с целью повышения безопасности движения поездов
и увеличения частоты их движения линии метрополитена оборудуют стационарными
устройствами автоведения, автоматического регулирования скорости и автоматического
управления поездами («автомашинист»).
Санитарно-технические устройства метрополитена включают в себя устройства
водоснабжения и канализацию служебных и технических помещений метрополитена
и систему отвода воды, попадающей в тоннели. Входящие в эту систему специальные
дренажные камеры и фекальные перекачки связаны с системой городских коммунальных
сетей-водопровода и водостоков.

Способы строительства
метрополитенов
Основные способы. Линии метрополитенов в основном строят способами, которые
можно объединить в две группы — закрытые (подземные) и открытые способы.
Закрытые способы применяют при сооружении метрополитенов глубокого
и мелкого заложения. При этом все работы по строительству метрополитена ведут
в подземных условиях, без нарушения уличного движения. Для транспортирования
разработанного грунта, доставки различных материалов, конструкций и оборудования
служат специально устраиваемые шахтные стволы, которые оборудуют подъемными
машинами, клетями и бадьями для подъема и опускания людей и груза.
Для ведения проходческих работ и возведения тоннельных конструкций
в подземных условиях при закрытом способе в зависимости от инженерно-геологических
условий и размеров тоннелей используют различные способы работ:

щитовой способ, основанный на применении щита — передвижной металлической
крепи, под защитой которой производится разработка грунта в забое на полное сечение
(профиль) и осуществляется возведение тоннельной обделки;
способ сплошного забоя, состоящий в разработке грунта в тоннеле сразу на полное
сечение (профиль) с установкой временного деревометаллического крепления, служащего
защитой на время устройства тоннельной обделки;
горный способ, основанный на последовательной разработке грунта в тоннеле
по частям с установкой временного деревометаллического крепления, под защитой
которого также по частям возводят тоннельную» обделку.
Открытые способы применяют при сооружении линий метрополитена мелкого
заложения (проходящих на глубине 10—15 м от поверхности земли), при этом все работы
по возведению тоннельных конструкций выполняют в открытых котлованах, которые
после завершения строительства засыпают грунтом. При строительстве метрополитена
этими способами необходимо перекладывать подземные коммуникации, переносить
из района строительства линии трамвая, троллейбуса и автобуса, иногда укреплять грунты
под фундаментами зданий. Поэтому в последнее время при строительстве городских
метрополитенов только мелкого заложения в Минске, Горьком, Ташкенте, Новосибирске
применяют комбинированный способ, при котором станции метрополитена возводят
в котлованах открытым способом, а перегонные тоннели между станциями сооружают
закрытым способом.
В число открытых способов входят:
котлованный способ, состоящий в том, что на полную ширину тоннеля до уровня
подошвы будущего тоннеля раскрывают котлован, стены которого оставляют без
крепления (под углом естественного угла откоса грунта) или поддерживают временной
крепью (если они вертикальны); обделку тоннеля сооружают в котловане, а затем
засыпают грунтом;
траншейный способ, при котором котлован разрабатывают по частям (в этом случае
для устройства вертикальных стен тоннеля используют способ «стена в грунте»);
использование передвижной металлической крепи прямоугольного сечения (щит
открытого способа) для крепления стен котлована и устройства тоннельной обделки.
Специальные
способы.
В сложных
инженерно-геологических
условиях
строительства — в водоносных песчано-глинистых грунтах, плывунах, в сильно
трещиноватых скальных грунтах с большим притоком подземных вод — применяют
специальные способы, целью которых является укрепление неустойчивых грунтов,
ликвидация поступления воды или временное осушение грунтов. К числу таких
специальных способов относятся: водопонижение, замораживание грунтов, применение
сжатого воздуха (кессонный способ), цементация грунтов, химическое закрепление.
Наземные линии метрополитена, расположенные на поверхности земли или
на эстакадах (мостах), сооружают методами, применяемыми при строительстве железных
дорог и мостов, позволяющими широко использовать высокопроизводительную
землеройную технику для возведения земляного полотна, применять индустриальные
сборные железобетонные конструкции для устройства эстакад, вести работы широким
фронтом.

Основы проектирования
метрополитенов
Проектно-техническая документация. Строительство любого сооружения, в том
числе и метрополитена, ведется на основе заранее разработанного проекта, который
включает в себя комплекс различной технической документации, содержащей технико-

экономические обоснования для возведения сооружения; инженерные расчеты
с пояснительными записками; строительные и технологические чертежи, чертежи
размещения оборудования и различных обустройств; сметы для определения стоимости
строительства и другие материалы.
Разработка проектов ведется проектными организациями на основе заданий
и в соответствии с действующими Строительными нормами и правилами (СНиП),
техническими условиями и указаниями, инструкциями, руководствами и другими
действующими нормативными документами. В проектах должны учитываться новейшие
достижения отечественной и зарубежной науки и техники, обеспечивающие наиболее
высокие технико-экономические показатели при наименьших капитальных вложениях
и эксплуатационных затратах.
Проектирование метрополитена обычно ведется в две стадии — вначале
разрабатывается и утверждается проект линии, а затем на основе утвержденного проекта
разрабатывается рабочая документация.
В проекте линии метрополитена даются решения всех основных вопросов,
касающихся ее строительства и эксплуатации: технико-экономическая целесообразность
и необходимость строительства; трасса линии, ее план и профиль, габариты тоннелей;
инженерно-геологические условия строительства; места расположения станций
и пересадочных узлов; конструкции тоннельных сооружений; конструкция пути
и контактного рельса; применяемые устройства электроснабжения, связи, автоматики
и телемеханики, вентиляция и сантехника; организация строительства; графики
производства работ; сметная стоимость и технико-экономические показатели сооружения.
В пояснительной записке к техническому проекту приводятся краткие сведения по всем
частям проекта с обоснованием принятых технических решений и основные техникоэкономические показатели — протяженность трассы, число станций, частота движения
поездов, сметная стоимость 1 км линии и др.
Проект строительства линии метрополитена утверждается Советом Министров
СССР или по его поручению Министерством путей сообщения СССР, которое является
заказчиком и организацией, эксплуатирующей все метрополитены в нашей стране.
Утвержденный проект линии метрополитена со сводной сметой является основанием для
финансирования строительства, заказа оборудования и механизмов и разработки рабочей
документации.
Рабочая документация разрабатывается проектной организацией на основе
утвержденного проекта и выдаваемых заказчиком технических данных по заказанному
оборудованию. В рабочей документации даются уточнение и детализация всех разделов
проекта, необходимая для осуществления строительных и монтажных работ.
Трасса линии метрополитена. План и продольный профиль. Линия
метрополитена проектируется на основе генеральной схемы развития сети метрополитена
города, разработанной в увязке с развитием всего городского транспорта.
В соответствии с генеральной схемой для проектируемой линии метрополитена
устанавливают направление, протяженность, число и место расположения станций, депо
и т. д. Трассой называют ось проектируемой линии метрополитена, отвечающую
выбранному проектом положению на местности. Трасса определяется двумя проекциями:
горизонтальной (планом) и вертикальной (профилем).
При проектировании трассы метрополитена определяют условия строительства,
глубину заложения линии (мелкое или глубокое заложение), обеспечение сохранности
архитектурных и исторических памятников, места. расположения станций и пересадочных
узлов и т. д.
Проектирование трассы в плане и профиле ведут с учетом рельефа местности,
инженерно-геологических условий строительства будущей линии метро и городской

застройки. При проектировании линий метрополитена мелкого заложения трассу
располагают под широкими уличными магистралями или под малозастроенными
кварталами города. На линиях глубокого заложения трассу между станциями
проектируют по кратчайшему направлению.
В целях обеспечения плавного хода поездов с высокими скоростями наименьший
радиус кривых на главных путях принимают не менее 600 м, а наибольший уклон
в тоннелях — не более 0,040, а на открытых наземных участках — не более 0,035.
Продольные уклоны тоннелей и станций метрополитенов в целях обеспечения
беспрепятственного отвода воды не должны быть менее 0,030.
Станции метрополитена располагают в плане на прямых участках трассы,
а в профиле, как правило, на возвышениях профиля («горбах») для облегчения разгона
поезда, уходящего со станции, и замедления хода поезда, прибывающего на нее.
Понятие о габаритах тоннелей. Размеры и очертание внутреннего свободного
пространства тоннеля зависят от размеров и формы подвижного состава (вагонов поезда)
и размещаемого в тоннеле оборудования. Внутренние размеры тоннельных сооружений
метрополитенов устанавливают в соответствии с утвержденными Строительными
нормами и правилами габаритами — предельными внешними очертаниями и размерами
подвижного состава, а также постоянных сооружений и оборудования, размещаемых
в тоннеле. Существует несколько габаритов.
Габаритом приближения строений называют предельный поперечный оси тоннеля
контур, внутрь которого не должны входить никакие части строений (выступы обделки
тоннеля, платформы, колонны и др.).
Габарит приближения оборудования — это предельное поперечное очертание,
внутрь которого не должны входить никакие части оборудования, размещенного
в тоннеле.
Габарит подвижного состава — это предельное поперечное очертание, в которое
должен вписываться подвижной состав. Этот габарит учитывает все отклонения вагона
при движении и вынос кузова на кривых участках пути.
При движении поезда в тоннеле метрополитена по прямой ни одна часть исправного
вагона не должна выходить за очертание га-барита подвижного состава.
Габариты приближения строений и приближения оборудования устанавливаются
с учетом необходимости расположения между ними устройств пути, СЦБ, освещения,
электроснабжения и сантехники. Кроме этого, габарит приближения строений учитывает
допустимые по отношению к проектным размерам отклонения и деформации сооружений
при строительстве и обеспечение прохода людей. Габариты приближения строений
установлены для прямых и кривых участков пути. Типовые конструкции тоннельных
обделок кругового и прямоугольного очертания обеспечивают вписывание габаритов
приближения строений как на прямых участках пути, так и на кривых.

Контрольные вопросы
Что такое метрополитен?
Какими бывают линии метрополитена?
Что входит в комплекс линии метрополитена?
Что относится к технологическим устройствам метрополитена?
В каких случаях применяют закрытые и открытые способы работ?
Что такое план и продольный профиль линии метрополитена?

Глава
II.
ОСНОВНЫЕ
И ГИДРОГЕОЛОГИИ

СВЕДЕНИЯ

ПО ГЕОЛОГИИ

Виды горных пород
Земная кора состоит из разнообразных по происхождению и составу горных пород.
Горные породы — это минеральная масса более или менее постоянного состава
и структуры, образующая самостоятельные геологические тела, слагающие земную кору.
По происхождению различают три большие группы горных пород: магматические,
осадочные и метаморфические.
Магматические (или изверженные) горные породы образовались в результате
остывания и затвердевания расплавленной магмы, поднявшейся из глубин земли.
В результате остыванця магмы, не достигнувшей земной поверхности, образовались
глубинные изверженные породы — граниты, диориты, гранодиориты, сиениты. Магма,
излившаяся на поверхность земли при вулканических извержениях, при остывании
образовала изверженные породы —базальты, диабазы, порфиры, туфы, пемзу.
Осадочные горные породы широко распространены в верхних частях земной коры.
Эти горные породы являются продуктом разрушения других пород, а также результатом
жизнедеятельности организмов и выпадания из воздушной или водной среды материалов
любого происхождения. Осадочные породы в зависимости от условий их образования
делят на три группы: обломочные, химические, органогенные.
Обломочные породы образовались в результате механического разрушения других
под действием ветра, воды, суточных и сезонных колебаний температуры воздуха.
К обломочным породам относят щебень, гальку, гравий, песок. В природных условиях
рыхлые обломочные породы могут подвергаться связыванию частицами глины и других
пород, образуя сцементированные обломочные породы. К ним относятся песчаники,
алевролиты, аргиллиты, конгломераты, а также другие породы.
Осадочные породы химического происхождения образовались в результате
выделения из водных растворов кристаллов различных минералов и осаждения их на дне
водоемов. К таким породам относятся каменная соль, ангидрид, гипс и др.
Осадочные породы органического происхождения образовались из остатков древней
растительности и живых организмов — это каменный уголь, известняк, доломит, торф.
Метаморфические горные породы образовались из магматических или осадочных
пород на больших глубинах при воздействии на них высоких температур и давлений.
К метаморфическим породам относят сланцы, гнейсы, кварциты, мраморы.
История Земли делится на несколько очень длительных эр, каждая из которых
состоит из нескольких геологических периодов (их продолжительность исчисляется
миллионами лет).
Верхний слой земной коры имеет покров из маломощных отложений четвертичного
периода, представленных суглинками, супесями, глинами и другими рыхлыми породами.
К ним относятся также моренные отложения, образовавшиеся из обломков горных пород,
перенесенных и отложенных древними ледниками (валуны, щебень, песок), озерноледниковые отложения, образовавшиеся после таяния ледников на дне озер
(перемежающиеся песчаные и глинистые прослойки).
Отложения продуктов выветривания горных пород, залегающие на месте своего
первоначального образования, называют элювиальными. К таким породам относится,
например, дресва — слабоцементированный грубозернистый материал, являющийся
продуктом выветривания гранита. Обломочные отложения в долинах и. руслах рек,
образовавшиеся из рыхлых продуктов выветривания горных пород, носят названия
алювиальных. Они представлены гравием и галькой, песком различной крупности,

глинами и суглинками (глинами с примесью песка). Отложения, возникшие в результате
накопления рыхлых продуктов выветривания, смытых со склонов гор атмосферными
водами, называют делювиальными. Породы, отличающиеся отсутствием слоистости,
малой связностью, наличием большого количества крупных пор (макропористые), относят
к лессовым.
В результате деятельности человека в местах его поселений образовался культурный
слой, мощность которого в больших городах достигает 10 м.
Для каждого вида горных пород характерны свои формы залегания. Осадочные
породы часто залегают в виде горизонтальных или наклонных пластов. Пласт (рис. 3) —
это плоское геологическое тело, мощность (толщина) которого во много раз меньше
размеров площади его распространения. Для определения положения пласта
в пространстве введены понятия об элементах залегания (рис. 4). Линия простирания —
это линия пересечения поверхности пласта с горизонтальной плоскостью.
Линия падения — линия, лежащая на поверхности пласта и перпендикулярная
к линии простирания. Угол падения — угол между поверхностью пласта
и горизонтальной плоскостью. Угол падения изменяется от 0 (для горизонтально
залегающих пластов) до 90? (для пластов, расположенных вертикально).

Рис. 3.

Разрез

толщи

осадочных

пород:

1 — кровля пласта; 2 — горизонтальный пласт; 3 — почва пласта; 4 — пережим пласта; 5 — раздув пласта;
6 — линза

Рис. 4.

Схемы

к определению

положения

пласта

в пространстве:

а — элементы залекания наклонного пласта; б — выход пластовых наслоений на поверхность откоса; 1 —
пласт, имеющий угол падения а; 2-условная горизонтальная плоскость; 3-линия простирания .пласта; 4 —
линия падения пласта (стрелкой показано направление падения)

Рис. 5.

Примеры

разрывных

нарушений

горных

пород:

а — сброс; б — надвиг; в — сдвиг

Под воздействием процессов, происходящих в недрах Земли, происходят изменения
первичной формы залегания горных пород, называемые тектоническими нарушениями
(рис. 5). Тектонические нарушения приводят к образованию в пластах складок и разрывов.
Складка, обращенная выпуклостью вверх, называется антиклиналью, выпуклостью вниз
— синклиналью.
Тектонические разрывы (разломы) создают при горнопроходческих работах
серьезнее затруднения, поскольку зоны разломов сложены сильно трещиноватыми или
раздробленными неустойчивыми породами. При вскрытии разломов забоями
в выработках часто резко увеличиваются притоки воды, могут происходить также вывалы
породы.

Подземные (грунтовые) воды
Наука, изучающая подземные воды, их движение, свойства и состав, называется
гидрогеологией.
Наличие подземных вод при проходке тоннеля всегда осложняет производство
проходческих работ. В зависимости от гидрогеологических условий приток воды
в выработку может изменяться в больших пределах: от нескольких кубических метров
в час до 2000-2500 м3/ч. Большие водопритоки требуют специальных мер по отводу воды
и высокопроизводительного оборудования для ее откачки на поверхность.

В ряде случаев подземные воды изменяют свойства горных пород, Некоторые глины
при увлажнении набухают и тяжело разрабатываются. Глинистые сланцы при попадании
воды теряют устойчивость. Насыщенные водой пески легко отдают воду при проходке
выработки, это требует их предварительного осушения. Тонкозернистые пески
с примесью илистых частиц способны удерживать воду и превращаться в плывуны.
Проходка в таких условиях очень сложна и требует применения специальных способов.
Подземные воды являются важным фактором, который надо учитывать при
проектировании метрополитена — выборе трассы, применении тех или иных
конструкций, способах гидроизоляции, составлении проекта организации строительства.
При проведении инженерно-геологических изысканий определяют наличие подземных
вод, их характер, химический состав, ожидаемые водопритоки лри проходке. Наличие
подземных вод в слое породы определяется бурением разведочных скважин. Основными
типами подземных вод являются верховодка, грунтовые безнапорные воды и напорные
(артезианские) воды.
Верховодкой называют воду, находящуюся на глубине 2-3 м от поверхности земли
над водоупорным слоем. В местах, где водо-упор кончается, верховодка также исчезает,
стекая в нижележащие пласты водопроницаемых пород (песков, трещиноватых
известняков и др.). В засушливую погоду, а также зимой верховодка обычно исчезает.
Грунтовые воды — это подземные воды, находящиеся выше первого
водонепроницаемого слоя пород. Основным источником их образования являются
атмосферные осадки. В скважине или в выработке уровень грунтовых вод сохраняется
на той глубине, на которой они появились, так как напор в грунтовых водах отсутствует.
Верхняя свободная их поверхность называется зеркалом грунтовых вод.
Более глубокие, перекрытые водоупорными пластами водоносные слои
(их называют еще водоносными горизонтами) несут межпластовые (напорные) воды. При
вскрытии межпластового водоносного горизонта скважиной напорные воды поднимаются
в скважине и устанавливаются выше водоупорной кровли водоносного пласта.
Подземные воды, содержащие вредные примеси, которые оказывают разрушающее
действие на обделку тоннеля, называют агрессивными.

Основные физико-механические
свойства грунтов
Грунт — это обобщенное наименование горных пород, залегающих
преимущественно в пределах зоны выветривания Земли и являющихся объектом
инженерно-строительной деятельности человека.
По классификации, принятой в Строительных нормах и правилах, грунты
разделяются на скальные и нескальные. К скальным грунтам относятся изверженные,
метаморфические и осадочные породы с жесткими связями между зернами, залегающие
в виде монолитного или трещиноватого массива. К нескальным (рыхлым) относятся
грунты: крупнообломочные несцементированные (валунные, галечниковые, гравийные,
щебенистые, дресвяные), песчаные (пески разной крупности), глинистые (глины,
суглинки), супеси.
По физико-механическим свойствам породы делятся на монолитные, пластичные,
сыпучие и плывунные (насыщенные водой сыпучие породы — плывуны).
Физико-механические свойства грунтов (пород) характеризуются рядом
показателей; наиболее важные из применяемых в горном деле указаны ниже.
Плотностью породы называют отношение массы твердых частиц к их объему.
Объемная масса породы — это масса единицы объема породы при естественной
влажности и пористости. Объемная масса влажной породы зависит от количества

содержащейся в ней воды и пористости. Объемная масса влажной породы учитывается
в горном деле при расчетах горного давления, давления грунтов на свайное крепление
котлованов и др.
Пористость — это суммарный объем всех пор, приходящийся на единицу объема
породы. Показатели, характеризующие пористость пород, используют при определении
водопроницаемости и сжимаемости пород.
Влажностью называют отношение массы воды, содержащейся в породе, к массе
абсолютно сухой породы в процентах.
Сжимаемостью называют способность породы к уменьшению объема под
воздействием нагрузки.
Коэффициент
фильтрации,
являющийся
основной
характеристикой
водопроницаемости пород, равен скорости движения воды через массив. Для различных
грунтов коэффициент фильтрации Kф имеет следующие значения, м/сут:
Суглинки.
.
.
.
.
.
.
Супесь.
.
.
.
.
.
.
.
.
Песок:
пылеватый. . . . . . . . . . . . 0,01-1
мелкозернистый. . . . . . . 1-5
среднезернистый. . . . . . .5-20
крупнозернистый.
.
Гравий.
.
.
.
.
.
.
.
.
Галечник. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100-500

.

.
.

.
.

.
.

.
.

.
.

.
.

.
.

.
.

.
.

.
.

.
.

.
.

0,01-0,1
0,10-1

.

.
.

.

.

.
.

.

.

.
.

.

.

.
.

.

.

2.0-50
50-150

Коэффициент фильтрации используют при различных гидрогеологических расчетах
(определении притока воды в горные выработки, дебита скважин).
Кроме указанных свойств пород, при решении отдельных строительных вопросов
учитывают прочность, твердость, упругость, пластичность, хрупкость, вязкость,
разрыхляемость горных пород.
Прочность — это свойство горных пород сопротивляться разрушению под
действием внешней нагрузки. Различают прочность при сжатии, растяжении, изгибе,
скалывании и ударе.
Твердостью называют способность горной породы сопротивляться проникновению
в нее другого более твердого тела (например, острия пики отбойного молотка). Твердость
пород определяют по специальной шкале.
Уцругость — свойство горных пород изменять свою форму или объем под
действием внешней нагрузки и возвращаться к первоначальной форме или объему после
снятия этой нагрузки.
Пластичность — это свойство горных пород деформироваться без разрушения под
действием внешней нагрузки и оставаться в деформированном состоянии после ее снятия.
Хрупкость — свойство горных пород разрушаться под действием ударных нагрузок
без заметной остаточной деформации.
Вязкостью называют способность горной породы сопротивляться силам,
стремящимся разъединить ее частицы. При горных работах вязкость пород оценивают
по сопротивлению, оказываемому породой при отделении части ее от массива.
Разрыхляемость — это увеличение объема горной породы при ее выемке из массива.
Разрыхляемость характеризуется коэффициентом разрыхления, представляющим собой
отношение объема вынутой породы к первоначальному объему породы в массиве.
Коэффициенты разрыхляемости некоторых горных пород имеют следующие
значения.
Песок, супесь . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1,1-1,2
Растительный
грунт,
глина,
суглинок,
гравий
1,2-1,3

Полускальные породы . . . . . . . .
Скальные породы:
средней прочности . . . . . . . . . . . . . . . . . 1,4-1,6
прочные . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1,6-1,8
очень прочные . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1,8-2,0

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.1,3-1,4

Крепость горных пород характеризуется их сопротивляемостью различным
механическим воздействиям: бурению, отбойке, взрыванию, разработке другими
механическими средствами. Крепость пород зависит от многих физико-механических
свойств: твердости, вязкости, трещиноватости, хрупкости, упругости. В горном деле
принята шкала крепости горных пород, предложенная проф. М. М. Прото дьяконовым.
По этой шкале все горные породы в зависимости от коэффициента крепости fкр разделены
на десять категорий, причем наиболее крепкие породы (кварциты, базальты и др.),
имеющие коэффициент крепости fкр=20, отнесены к I категории, а наименее крепкие
(плывуны, разжиженные грунты), имеющие fкр=0,3,— к X категории.
В Строительных
нормах
и правилах,
являющихся
сводом
основных
общеобязательных нормативных документов, применяемых в строительстве в нашей
стране, принята шкала классификации горных пород, в которой наиболее крепкие породы
(с fкр=20) отнесены к высшей, XI, группе по сложности разработки, а наименее крепкие —
к I группе.

Основные физико-механические
свойства грунтов
Грунт — это обобщенное наименование горных пород, залегающих
преимущественно в пределах зоны выветривания Земли и являющихся объектом
инженерно-строительной деятельности человека.
По классификации, принятой в Строительных нормах и правилах, грунты
разделяются на скальные и нескальные. К скальным грунтам относятся изверженные,
метаморфические и осадочные породы с жесткими связями между зернами, залегающие
в виде монолитного или трещиноватого массива. К нескальным (рыхлым) относятся
грунты: крупнообломочные несцементированные (валунные, галечниковые, гравийные,
щебенистые, дресвяные), песчаные (пески разной крупности), глинистые (глины,
суглинки), супеси.
По физико-механическим свойствам породы делятся на монолитные, пластичные,
сыпучие и плывунные (насыщенные водой сыпучие породы — плывуны).
Физико-механические свойства грунтов (пород) характеризуются рядом
показателей; наиболее важные из применяемых в горном деле указаны ниже.
Плотностью породы называют отношение массы твердых частиц к их объему.
Объемная масса породы — это масса единицы объема породы при естественной
влажности и пористости. Объемная масса влажной породы зависит от количества
содержащейся в ней воды и пористости. Объемная масса влажной породы учитывается
в горном деле при расчетах горного давления, давления грунтов на свайное крепление
котлованов и др.
Пористость — это суммарный объем всех пор, приходящийся на единицу объема
породы. Показатели, характеризующие пористость пород, используют при определении
водопроницаемости и сжимаемости пород.
Влажностью называют отношение массы воды, содержащейся в породе, к массе
абсолютно сухой породы в процентах.
Сжимаемостью называют способность породы к уменьшению объема под
воздействием нагрузки.

Коэффициент
фильтрации,
являющийся
основной
характеристикой
водопроницаемости пород, равен скорости движения воды через массив. Для различных
грунтов коэффициент фильтрации Kф имеет следующие значения, м/сут:
Суглинки.
.
.
.
.
.
.
Супесь.
.
.
.
.
.
.
.
.
Песок:
пылеватый. . . . . . . . . . . . 0,01-1
мелкозернистый. . . . . . . 1-5
среднезернистый. . . . . . .5-20
крупнозернистый.
.
Гравий.
.
.
.
.
.
.
.
.
Галечник. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100-500

.

.
.

.
.

.
.

.
.

.
.

.
.

.
.

.
.

.
.

.
.

.
.

.
.

0,01-0,1
0,10-1

.

.
.

.

.

.
.

.

.

.
.

.

.

.
.

.

.

2.0-50
50-150

Коэффициент фильтрации используют при различных гидрогеологических расчетах
(определении притока воды в горные выработки, дебита скважин).
Кроме указанных свойств пород, при решении отдельных строительных вопросов
учитывают прочность, твердость, упругость, пластичность, хрупкость, вязкость,
разрыхляемость горных пород.
Прочность — это свойство горных пород сопротивляться разрушению под
действием внешней нагрузки. Различают прочность при сжатии, растяжении, изгибе,
скалывании и ударе.
Твердостью называют способность горной породы сопротивляться проникновению
в нее другого более твердого тела (например, острия пики отбойного молотка). Твердость
пород определяют по специальной шкале.
Уцругость — свойство горных пород изменять свою форму или объем под
действием внешней нагрузки и возвращаться к первоначальной форме или объему после
снятия этой нагрузки.
Пластичность — это свойство горных пород деформироваться без разрушения под
действием внешней нагрузки и оставаться в деформированном состоянии после ее снятия.
Хрупкость — свойство горных пород разрушаться под действием ударных нагрузок
без заметной остаточной деформации.
Вязкостью называют способность горной породы сопротивляться силам,
стремящимся разъединить ее частицы. При горных работах вязкость пород оценивают
по сопротивлению, оказываемому породой при отделении части ее от массива.
Разрыхляемость — это увеличение объема горной породы при ее выемке из массива.
Разрыхляемость характеризуется коэффициентом разрыхления, представляющим собой
отношение объема вынутой породы к первоначальному объему породы в массиве.
Коэффициенты разрыхляемости некоторых горных пород имеют следующие
значения.
Песок, супесь . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1,1-1,2
Растительный
грунт,
глина,
суглинок,
гравий
1,2-1,3
Полускальные породы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1,3-1,4
Скальные породы:
средней прочности . . . . . . . . . . . . . . . . . 1,4-1,6
прочные . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1,6-1,8
очень прочные . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1,8-2,0

Крепость горных пород характеризуется их сопротивляемостью различным
механическим воздействиям: бурению, отбойке, взрыванию, разработке другими
механическими средствами. Крепость пород зависит от многих физико-механических
свойств: твердости, вязкости, трещиноватости, хрупкости, упругости. В горном деле
принята шкала крепости горных пород, предложенная проф. М. М. Прото дьяконовым.
По этой шкале все горные породы в зависимости от коэффициента крепости fкр разделены

на десять категорий, причем наиболее крепкие породы (кварциты, базальты и др.),
имеющие коэффициент крепости fкр=20, отнесены к I категории, а наименее крепкие
(плывуны, разжиженные грунты), имеющие fкр=0,3,— к X категории.
В Строительных
нормах
и правилах,
являющихся
сводом
основных
общеобязательных нормативных документов, применяемых в строительстве в нашей
стране, принята шкала классификации горных пород, в которой наиболее крепкие породы
(с fкр=20) отнесены к высшей, XI, группе по сложности разработки, а наименее крепкие —
к I группе.

Задачи инженерно-геологических
изысканий при проектировании
и строительстве метрополитенов
Основной задачей инженерно-геологических изысканий для обоснования
проектирования и строительства метрополитена является комплексное изучение
инженерно-геологических условий района, позволяющее правильно и экономично
запроектировать, построить и эксплуатировать метрополитен. В результате изысканий
должна быть получена информация о строении и составе горного массива,
о гидрогеологической обстановке.
На основании анализа материалов, полученных при инженерно-геологических
изысканиях, выбирают глубину заложения метрополитена, способы строительства, типы
конструкций и т. д.
От точности инженерно-геологических данных зависит безопасность людей,
работающих в забое, и сохранность городских наземных зданий и коммуникаций.
Поэтому к качеству изысканий в метростроении предъявляют особенно высокие
требования.
Изысканиями должны быть установлены следующие основные сведения:
геологическое строение трассы (виды и состав горных пород, характер залегания
пластов, их мощность и трещиноватость);
гидрогеологические условия (наличие водоносных горизонтов, глубина залегания
уровней подземных вод, направление и скорость движения подземных вод,
характеристика водопроницаемости пород, ожидаемые величины водопритоков воды
в выработки, температура и химический состав подземных вод);
физико-механические свойства пород;
возможность проявления при строительстве отрицательных процессов (развития
большого горного давления, оседаний поверхности над тоннелями, образования вывалов
породы в забое, прорывов плывунов).
Изыскания выполняют в три этапа. В начальном, подготовительном, периоде
собирают, изучают и обобщают фондовые и литературные материалы по району
изысканий и намечают программу работ. Затем, на втором, полевом, этапе работ
по разработанной программе ведут инженерно-геологическую разведку (бурение
разведочных скважин, геофизические исследования, проходку разведочных выработок,
лабораторные исследования грунтов и подземных вод по обр-азцам, отобранным
в процессе бурения скважин и проходки выработок). На третьем этапе обрабатывают
материалы разведки, завершают лабораторные работы и составляют отчет о проделанной
работе.
Основным видом геологической разведки является бурение вертикальных
разведочных скважин с периодическим отбором проб грунтов, по которым определяют
мощность пластов, их чередование и крепость. Одновременно определяют водоносность

слоев отдельно для каждого слоя. В процессе бурения скважины описание встретившихся
грунтов и их характеристику заносят в специальный буровой журнал. По данным записей
составляют геологические колонки, представляющие собой графическое изображение
разреза скважины. В геологических колонках указывают чередование грунтов,
встреченных при бурении скважины, мощность их пластов и горизонты (уровни)
грунтовых вод. В зависимости от сложности грунтовых условий на 1 км трассы линии
метрополитена бурят от 15 до 20 скважин, располагаемых в шахматном порядке
относительно будущей оси трассы. На основании геологических колонок, полученных
по результатам бурения скважин, расположенных вдоль трассы метрополитена,
составляют геологический разрез, который представляет графическое изображение
геологических и гидрогеологических условий, в которых будет вестись строительство.
Составленные по результатам изысканий отчет и геологический разрез являются одними
из основных документов для проектирования линии метрополитена.

Контрольные вопросы
Какие бывают горные породы?
Расскажите об основных видах грунтов.
Какие воды относятся к напорным и безнапорным и чем они отличаются?
Чем характеризуются физико-механические свойства грунтов?

Глава
III.
СТРОИТЕЛЬНЫЕ
МАТЕРИАЛЫ
ПРИМЕНЯЕМЫЕ В МЕТРОСТРОЕНИИ

И ИЗДЕЛИЯ,

Каменные материалы
Природные (естественные) каменные строительные материалы— это материалы,
получаемые из горных пород и применяемые для каменной кладки, облицовки и т. п.
В зависимости от способа получения или обработки эти материалы делятся на следующие
основные разновидности: песок и гравий, получаемые просеиванием и промывкой рыхлых
горных пород; бутовый камень, добываемый при разработке взрывным способом
известняков, песчаников и других пород; пиленые камни и блоки; облицовочные камни
и плиты.
Бутовый камень (бут) — это крупные куски камня неправильной формы размерами
150-500 мм, получаемые взрывным способом из известняков, доломитов, песчаников.
Разновидность бутового камня — булыжный камень (валуны,размерами до 300 мм).
Применяют для кладки фундаментов, стен и т. д.
Щебень — угловатые куски камня размерами 5-70 мм, получаемые путем дробления
бутового камня. Применяют в качестве заполнителя при изготовлении бетона, в качестве
балластного материала при укладке железнодорожного пути и строительстве
автомобильных дорог, для образования дренирующих (хорошо пропускающих воду)
слоев.
Гравий — это скатанные обломки горных пород размерами 1— 20 мм, применяемые
в качестве заполнителя бетона, а также как балластный и дренирующий материал.
Песками называют мелкообломочные рыхлые горные породы, состоящие из зерен
(песчинок) кварца и других минералов размерами 0,1-2 мм с примесью пылеватых
и глинистых частиц (естественные пески). Пески могут быть получены и искусственно —
дроблением пород. В природе чаще встречаются гравийно-песча-ные месторождения,
содержащие две фракции — гравий и песок.

Штучные камни (блоки) имеют правильную геометрическую форму. По способу
изготовления различают пиленые (крупные стеновые блоки и плиты) и колотые (бортовой
камень, брусчатка и т. д.).
Природные
облицовочные
материалы
применяют
в целях
повышения
эксплуатационных и декоративных качеств сооружений. Облицовочные материалы,
получаемые при распиливании и обработ-, ке монолитных горных пород, обладают
высокой прочностью и долговечностью, имеют высокие декоративные свойства. При
отделке станций метрополитенов широко применяют мраморы и граниты различных
месторождений.
Мраморами называют карбонатные породы средней твердости, хорошо
поддающиеся полировке. Мраморы распиливают на плиты толщиной 10-120 мм, которые
применяют для наружной и внутренней облицовки стен зданий и сооружений, для полов,
ступеней, лестниц.
Гранитами называют кристаллические изверженные горные породы. Граниты
распиливают на плиты толщиной 10-200 мм. Плиты со шлифованной лицевой
поверхностью применяют для настилки полов ступеней лестниц, с полированной — для
облицовки вертикальных поверхностей.
Искусственные каменные материалы получают при специальной обработке смесей
природных материалов — это кирпич, керамика, каменное литье и др.
Кирпич строительный — это искусственный камень правильной формы (обычно
в виде прямоугольного параллелепипеда). В массовом строительстве используют красный
—кирпич (из обожженной глины) и белый (силикатный), имеющий несколько меньшую
прочность, чем красный. Размеры одинарного кирпича 250×120 × 65 мм, модульного250×120 × 88 мм. В зависимости от прочности кир-лич делят на несколько марок.
Из отделочных искусственных каменных материалов в метростроении широко
применяют керамические изделия: плиты фасадные, плитки для облицовки стен, плитки
для полов. Фасадные плиты изготовляют закладные (устанавливаемые одновременно
с кладкой стен) или прислонные (закрепляемые на цементном растворе после возведения
и осадки стен). Плитки выпускают покрытыми с лицевой стороны глазурью (тонким
стекловидным покрытием) и неглазурованными (терракотовые).
Плитки для полов и стен по виду лицевой поверхности подразделяют на гладкие,
рельефные и тисненые, а по цвету — на одно— и многоцветные. По форме различают
плитки квадратные, прямо— и треугольные, четырех-, пяти-, шести— и восьмигранные.
Применяемые для полов плитки должны обладать низким водопоглощением и стойкостью
к истиранию.

Вяжущие материалы. Бетон
и железобетон
Вяжущие материалы — это минеральные и органические вещества, применяемые
для изготовления бетонов и строительных растворов, скрепления (омоноличивания)
отдельных
элементов
строительных
конструкций,
гидроизоляции
(создания
водонепроницаемых покрытий).
К минеральным вяжущим материалам относятся порошкообразные вещества,
образующие при смешивании с водой пластичную массу, которая постепенно
затвердевает, образуя прочное камне-видное тело. Различают гидравлические вяжущие —
материалы, которые после смешивания с водой и предварительного затвердевания
на воздухе сохраняют свою твердость и продолжают упрочняться («набирать» прочность)
в воде — это разновидности цементов, гидравлическая известь. Воздушные вяжущие —

это вещества, которые способны твердеть и сохранять прочность только на воздухе (гипс,
воздушная известь, жидкое стекло).
В метростроении в основном применяют гидравлические вяжущие, чаще всего —
цементы. Основой цементов является тонко раз-молотый цементный клинкер —
обожженная до спекания смесь известняка или мергеля и глины. Добавка строительного
гипса (получаемого обжигом природного гипса) позволяет получать цементы
с уменьшенными сроками схватывания — портландцементы, добавкой шлаков получают
шлакопортландцементы. Добавление к этим разновидностям цемента специальных
минеральных добавок дает быстротвердеющие портландцемент и шлакопортландцемент,
отличающиеся повышенной прочностью через трое суток твердения.
Показателем прочности цемента является его марка (чем выше марка, тем больше
прочность). Выпускают портландцементы пяти марок: 300, 400, 500, 550 и 600.
На основе
глиноземистого
клинкера
получают
глиноземистый
и гипсоглиноземистый цементы. Эти цементы
используют
для
получения
быстротбердеющих строительных растворов и бетонов. Глиноземистый цемент является
продуктом тонкого помола клинкера, получаемого путем обжига до оглавления смеси
бокситов и известняков. Его марки: 400, 500 и 600. Применяют этот цемент в случае,
когда портландцемент не обеспечивает требуемой долговечности конструкций или
необходим их быстрый ввод в эксплуатацию.
На основе глиноземистого цемента созданы быстротвердеющие гидравлические
вяжущие вещества — расширяющиеся и безусадочные цементы (марки БУС),
применяемые при чеканке швов сборной тоннельной обделки.
В метростроении для первичного нагнетания за тоннельную обделку используют
цементно-песчаные (строительные) растворы — смеси цемента, песка и воды. Составы
таких растворов (соотношение по массе количества цемента и песка, например, 1 : 2 или
1 : 4) принимают в зависимости от необходимой прочности и назначения раствора.
Растворы, в которых имеются несколько различных вяжущих и введены добавки для
улучшения технологических свойств,, называют смешанными (например, известковоцементно-песчаный).
Бетоном называют искусственный строительный материал, получаемый
в результате твердения смеси из вяжущего, воды, заполнителей (песка, гравия или щебня)
и в необходимых случаях — специальных добавок. Активными веществами в бетоне
являются цемент и вода. Состав бетона условно можно обозначить соотношением: 1 : х :
у. Это значит, что в состав бетона входят одна часть (по массе) цемента, к частей песка
и у частей щебня или гравия. Прочность бетона зависит от прочности заполнителей,
активности цемента и водоцементного отношения. Излишняя вода снижает качество
бетона, так как при ее испарении образуются поры.
Прочность бетона определяют испытанием кубиков размерами 15×15 × 15 см через
28 сут твердения. Предел кубиковой прочности бетона определяет марку бетона. Бетон
марок М50, М75 и М100 применяют для конструкций и сооружений с низкими
напряжениями (фундаменты, внутренние массивы и т. д.). Для железобетонных
конструкций в промышленном и гражданском строительстве используют бетоны более
высоких марок: М200, М250 и МЗОО. В тоннельных конструкциях применяют бетоны
марок от М200 до М400, в отдельных конструкциях — до М600. Так, для изготовления
железобетонных шпал применяют бетон М500, а тюбингов обделки тоннеля — М600.
Железобетоном называют сочетание бетона и стальной арматуры, монолитно
соединенных и работающих в конструкции как единое целое. Совместная работа
материалов в железобетоне обеспечивается прочным сцеплением бетона с арматурой
и близостью значений температурных коэффициентов линейного расширения обоих
материалов. В этом материале бетон воспринимает сжимающие усилия, а арматура —
растягивающие. Достоинства железобетона — высокая прочность, долговечность,

простота формообразования. Термин «железобетон» иногда употребляют как
собирательное название железобетонных конструкций и изделий.
В метростроении
большинство
сборных
конструкций
изготавливают
из железобетона (это блоки и тюбинги тоннельной обделки, элементы цельносекционной
обделки тоннелей мелкого заложения, колонны, плиты перекрытия и другие элементы
станций, строящихся открытым способом).
К органическим вяжущим материалам относятся вещества органического
происхождения, обладающие способностью под влиянием физических или химических
процессов переходить из пластич-ного состояния в твердое или малопластичное (битум,
асфальт и др.). Эти вещества в метростроении используются обычно для гидроизоляции
конструкций.

Металлические изделия
В метростроении применяются в основном изделия из чугуна (тюбинги), стали
(арматура, сваи, анкеры, элементы рельсового пути), алюминия (облицовочные элементы).
Чугунные тюбинги отливают из серого чугуна, обладающего высокой
устойчивостью против коррозии. При отливке тюбингов завод ставит на каждом из них
свой знак, номер плавки, а также марку тюбинга, указывающую его место в кольце
обделки. Знак ставят на внутренней поверхности спинки тюбинга вблизи от отверстия для
нагнетания.
Стальную арматуру гладкого и периодического профиля применяют для
армирования железобетонных конструкций. Кроме толстой стержневой арматуры,
используют арматурную проволоку диаметром от 3 до 8 мм. Из арматурной стали
периодического профиля изготавливают также анкеры.
Из стального проката изготовляют изделия различного профиля: «уголки»,
двутавровые балки, швеллеры, железнодорожные рельсы.
Для устройства временного крепления вертикальных стен котлованов используют
сваи из стальных двутавровых балок или шпунтовые сваи (сваи плоского,
корытообразного или Z-образного профиля, длинные кромки которых выполнены в виде
«замка» с пазом). При соединении таких свай образуется сцлоЩная свайная стенка без
зазоров. Для распорок (расстрелов) используют стальные трубы.
В качестве металлической изоляции ответственных подземных сооружений в местах
высокого напора подземных вод применяют листовую сталь толщиной 8-12 мм.
Из стали изготавливают также бурильный инструмент, кузнечные изделия (скобы,
хомуты, накладки) для устройства временной деревянной крепи и других конструкций,
подвески трубопроводов.
Металлические конструкции, особенно стальные, подвержены коррозии, этот
процесс особенно усиливается во влажных условиях, поэтому на поверхность
металлических конструкций наносят лакокрасочные покрытия в два слоя.
В последние годы все более широкое применение при строительстве
метрополитенов находят алюминиевые сплавы, которые обладают высокими
механическими свойствами и хорошей коррозионной стойкостью, а потому не требуют
окраски. Профили из алюминиевых сплавов используют для устройства подвесных
потолков в эскалаторных тоннелях и на станциях («зонтов»), облицовки путевых стен
и колонн.

Лесоматериалы
Материалы из древесины, сохранившие ее природную физическую структуру,
называют лесоматериалами и подразделяют на необработанные и обработанные.

Необработанные лесоматериалы (круглый лес) получают из спиленных деревьев после
очистки их от ветвей и распиливания поперек ствола на части требуемой длины.
В строительстве применяют круглый лес, освобожденный от коры.
Круглый лес хвойных пород в метростроении, как правило, применяют в качестве
материала для устройства крепи, предохраняющей верх (кровлю) и стенки выработок
от вывала горных пород. Деревянные крепи просты по конструкции, удобны в установке,
но недолговечны и огнеопасны.
Круглый крепежный лес применяют для изготовления рамной крепи
вспомогательных выработок, венцовой крепи неглубоких вертикальных выработок
прямоугольного сечения, при сооружении тоннелей и камер с разработкой забоя
по частям (способы опорного ядра, опертого свода и т. д.).
В зависимости от диаметра ствола круглый лес подразделяют на: бревна (диаметром
16-24 см — средние, диаметром более 24 см — крупные), подтоварник (диаметром
от 8 до 13 см), жерди (диаметром от 3 до 7 см).
При установке рамной крепи штолен используют: для верхня-ков бревна диаметром
20-30 см, для стоек бревна диаметром 18— 26 см, для лежней бревна диаметром 16-26 см.
Применяемый для крепления круглый лес должен быть ошкурен (освобожден
от коры) и иметь опиленные перпендикулярно оси бревен концы.

Рис. 6.

Пиломатериалы:

а-в — пиленый лес; а-лежни (бревна, опиленные на два канта); б-брусья (бревна, опиленные на четыре
канта); в — пластины (бревна, распиленные пополам); г — схема распила бревна на доски; 1 — горбыль;
доски: 2 — необрезная; 3 — полуобрезная; 4 — обрезная

К обработанным лесоматериалам относятся пиломатериалы (рис. 6), получаемые
путем продольной распиловки бревен.
Пиломатериалы разделяют:
по размерам поперечного сечения — на доски (их ширина более двойной толщины),
бруски (их ширина не более двойной толщины), брусья (их толщина и ширина более
100 мм);
по толщине — на тонкие (толщиной до 32 мм), толстые (толщиной 40 мм и более);
по характеру обработки — на обрезные (все четыре стороны пропилены),
полуобрезные (широкие поверхности — пласти — пропилены, а кромки пропилены
частично), необрезные (пласти пропилены, а кромки не пропилены).

Для крепления горных выработок применяют обапол и доски хвойных пород.
Обапол — пиломатериал, полученный из боковой части бревна, разделяют на горбыльный
(с выпуклой поверхностью, непропиленной или пропиленной частично) и дощатый (если
выпуклая поверхность спилена более чем наполовину).
Пиломатериалы применяют в тоннеле— и метростроении при устройстве затяжки
(заборки), настилов, лесов и т. д.
На линиях метрополитенов в путь укладывают сосновые обрезные шпалы-коротыши
длиной 900 мм или шпалы стандартной длины.
Полуфабрикаты и строительные детали и изделия получают при последующей
обработке пиломатериалов. Строганые и шпунтованные доски применяют для устройства
полов, перегородок, обшивки стен и т. д. Шпунтованные доски и бруски на одной стороне
имеют шпунт (выемку), а на другой — гребень (выступ).

Контрольные вопросы
Какие каменные материалы применяют в метростроении?
Какие материалы называют вяжущими и каковы их основные свойства?
Перечислите метадлические изделия, применяемые в метростроении.
Перечислите группы лесоматериалов.

Глава
IV.
КОНСТРУКЦИИ
И СТАНЦИОННЫХ ТОННЕЛЕЙ

ОБДЕЛОК

ПЕРЕГОННЫХ

Тоннельные крепи, обделки
и действующие на них нагрузки
Временная крепь и обделка тоннеля. Процесс проходки тоннеля заключается
в разработке грунта по очертанию и размерам проходимой выработки, удалении (выдаче)
его на поверхность и закреплении выработанного пространства временной или
постоянной крепью.
Пространство, образовавшееся после разработки грунта и его удаления, называют
горной выработкой (рис. 7).
В зависимости от назначения горная выработка может называться: штольневой (при
проходке штолен), тоннельной (при проходке тоннеля на полное сечение), калоттной (при
проходке верхней части тоннеля горным способом) и др. Рабочее место, где ведут
разработку грунта,— это забой выработки. Поверхность разрабатываемого грунта
называют лбом забоя. В процессе производства работ забой по мере продвижения
выработки перемещается вперед.
Конструкцию, устраиваемую для закрепления тоннельной выработки на период
производства работ, называют временной крепью, а конструкцию, служащую для
постоянного закрепления выработки,— обделкой.
Временная крепь предназначена для удержания от обрушений и вывалов грунта
кровли, боков и лба забоя выработки, под ее защитой возводят постоянную обделку
из бетона, железобетонных или чугунных тюбингов. Временные крепи бывают
деревянные, металлические, деревометаллические и реже — железобетонные.
Необходимость крепления кровли, боков, лба забоя и подошвы выработки и конструкция
временной крепи устанавливаются проектом производства работ. При щитовом способе
проходки временная крепь используется только для крепления лба забоя, а крепление
кровли, боков и подошвы обеспечивается элементами конструкции щита, под защитой
оболочки которого возводят постоянную обделку.

Рис. 7.
Типы
горных
выработок:
a — штольня (сечение трапецеидальное); б-тоннельная выработка с круговой (цилиндрической) обделкой;
в — котлован, разработанный открытым способом (с поверхности); 1 — деревянное крепление лба забоя;
2 — дощатая затяжка кровли выработки; 3 — крепление боковых поверхностей (стен) выработки; 4 —
подошва выработки; 5 — постоянная обделка выработки; 6 — сваи вдоль боковой стены котлована; 7 —
расстрел (распорка) между креплением боковых стен котлована; 8 — обделка тоннеля, сооружаемого
открытым способом

Обделка тоннелей может иметь различное очертание (рис. 8). Обделки
подковообразного очертания обычно используют при строительстве камер, раструбов,
транспортных тоннелей. Круговые обделки имеют тоннели метрополитенов, сооружаемые
закрытым способом. Обделки прямоугольной форм,ы используют для тоннелей открытого
способа работ.
Различают следующие элементы конструкции обделки. Верхняя часть — свод —
в подковообразных и круговых обделках и перекрытие в прямоугольных. Боковая часть
обделки — стены, нижняя часть, обратный свод (плоский лоток).
Сборные обделки кругового очертания собирают из отдельных элементов —
тюбингов или блоков.
Горное давление. В нетронутом грунтовом массиве грунты находятся IB состоянии
равновесия и залегают в виде горизонтальных или наклонных пластов. При ведении
проходческих работ равновесие грунта нарушается. Вокруг выработки появляются
деформации грунта, проявляющиеся в виде разрыхления, оседания, вывалов отдельных
кусков и целых глыб, которые давят на тоннельную крепь. Силы, вызванные нарушением

равновесия горных пород в результате проходки выработки и действующие на ее крепь,
называют горным давлением. Горное давление может быть вертикальным и боковым
(рис. 9), хотя чаще оно бывает вертикальным и направлено сверху вниз.

Рис. 8.
Типы
а — подковообразная; б — круговая; в — прямоугольная

обделок

тоннелей:

В монолитных скальных породах выработки без крепления могут сохраняться
длительное время. В песчаных неустойчивых грунтах необходимо немедленно подводить
временную или постоянную крепь.
На устойчивость кровли выработки влияют ее форма и размеры. Более устойчива
кровля выработок сводчатой формы и небольшого пролета (ширины). При обрушении
плоской кровли в ней образуется естественный свод, который называют сводом
обрушения (сводом давления).

Рис. 9.
Действие
горного
давления
на крепь
штольнеобразной
выработки:
а — вертикальное давление с кровли выработки; б — боковое давление; в — вертикальное давление
с подошвы выработки; г — действие давления с разных направлений

Гидростатическое давление. Проходка горной выработки или разработка
котлована нарушает естественный водный режим в грунтовом массиве. Особенно сильно
это проявляется в водоносных грунтах. Грунтовые воды из окружающей породы оттекают
к выработке, откуда их необходимо откачивать на поверхность. Это приводит
к понижению уровня 1 грунтовых вод в грунтовом массиве (рис. 10). В этот период
обделка почти не испытывает давления от грунтовых вод. Для предотвращения
поступления воды в построенный тоннель выполняют гидроизоляционные работы: делают
контрольно[invalid operator нагнетание цементного раствора за обделку, зачеканивают
швы, устраивают наружную оклеечную или внутреннюю гидроизоляцию. После
выполнения этих работ поступление воды в тоннель прекращается, она начинает
заполнять трещины и пустоты в окружающих тоннель породах и насыщать их водой.

Уровень грунтовых вод начинает постепенно повышаться и через некоторое время
достигает своего первоначального положения 2 (см. рис. 10). Над тоннелем образуется
слой воды, а обделка начинает испытывать давление от напора грунтовых вод, которое
называют гидростатическим давлением.
Учет нагрузок, действующих на тоннельную обделку. Обделки тоннелей
и станций метрополитена должны иметь прочные, устойчивые и долговечные
конструкции. Выполнение этого важнейшего требования проверяют расчетом обделок
на нагрузку, действующие как: во время строительства, так и во время эксплуатации.
Нагрузки, действующие на тоннельные обделки, делят на постоянные и временные.
К постоянным нагрузкам относятся горное и гидростатическое давления, вес зданий
и других наземных сооружений, собственный вес конструкций, к временным — нагрузки
от движущихся поездов в тоннелях, от наземного транспорта (при мелком заложении
тоннелей), а также нагрузки, возникающие в процессе ведения проходческих работ
(давление от нагнетания раствора за обделку, при щитовой проходке — давление
от гидроцилиндров и др.). В практике проектирования тоннелей в нашей стране для
определения силы горного давления принята теория проф. М. М. Протодьяконова,
по которой горное давление определяют исходя из предположения, что над тоннелем
образуется свод давления (свод обрушения), внутри которого порода разрыхлена и давит
на обделку. Вес породы, расположенный вне этого свода, не оказывает давления
на обделку.

Рис. 10. Положения уровня грунтовых вод:
1 — в процессе проходки тоннеля; 2 — до начала проходки и после ее окончания

При проходке тоннелей метрополитенов на сравнительно небольших глубинах
в переслаивающихся песчано-глинистых грунтах свода обрушения над тоннелем
не образуется, и осадка может доходить до поверхности. В этом случае вертикальное
горное давление вызывается весом столба породы, заключенным между кровлей
выработки и земной поверхностью.
Давление воды принимают соответствующим высоте напора, определенной для
пласта грунта, в котором заложен тоннель.
Для тоннелей, сооружаемых открытым способом в котлованах, вертикальная
нагрузка слагается из веса грунта, засыпанного над тоннелем, и воздействия движущегося
наземного транспорта.

Временные нагрузки, которые могут действовать на обделку во время строительства
или эксплуатации, определяют на основании нормативных документов. Для тоннелей,
сооружаемых в сейсмических районах, учитывается и сейсмическое воздействие.
Кроме постоянных и временных нагрузок, при выборе материала и конструкции
тоннельных обделок учитывают инженерно-геологические и гидрогеологические условия,
при этом обделку рассчитывают на самое неблагоприятное сочетание нагрузок.

Обделки перегонных тоннелей
Выбор материалов для обделок. Материалы для тоннельных обделок должны быть
прочными, огнестойкими, в минимальной степени подверженными выветриванию
и коррозии.
Обделка является постоянной конструкцией, предназначенной для закрепления
внутренней
поверхности
горной
выработки
и придания
ей правильного,
соответствующего проекту очертания. Обделка тоннеля должна воспринимать горное
давление по контуру выработки (т. е. давление окружающих выработку пород),
гидростатическое давление подземных вод, временные нагрузки, передаваемые
с поверхности земли (при мелком заложении тоннеля), сейсмические воздействия
и другие нагрузки. Обделка является несущей конструкцией, она должна обладать
достаточной прочностью, устойчивостью и водонепроницаемостью. Поэтому при выборе
конструкции и материалов обделок тоннелей метрополитенов учитываются: геология
и гидрогеология участка строительства, глубина заложения тоннелей, габарит
приближения строений, климатические и сейсмические условия, эксплуатационные
требования, способы производства работ, трудоемкость возведения обделок
и их стоимость.
Для устройства обделки тоннелей метрополитенов используют сборные чугунные
или железобетонные элементы, а также монолитный бетон и железобетон. Эти материалы
достаточно прочны и долговечны и позволяют вести работы индустриальными методами.
Для перегонных тоннелей широко применяют сборные обделки из железобетонных
блоков, а в осложненных гидрогеологических условиях строительства (при неустойчивых
обводненных грунтах, большом гидростатическом напоре воды и большом горном
давлении) — сборные обделки из чугунных тюбингов.
Обделки тоннелей мелкого заложения, сооружаемых открытым способом,
выполняют из сборных железобетонных крупноразмерных конструкций.
Обделки из монолитного бетона и железобетона устраивают при сооружении
выработок больших поперечных размеров — одно-сводчатых станций, камер съездов,
раструбных участков. Для перегонных тоннелей монолитный бетон применяют для
обделок, возводимых из прессованного бетона.
Обделки тоннелей, сооружаемых закрытым способом. Сборные обделки состоят
из отдельных элементов заводского изготовления. Обделки кругового очертания состоят
из ряда колец, собранных из отдельных блоков или тюбингов. Блоком называют элемент
сплошного сечения с гладкими поверхностями, тюбингом — элемент с ребристой
внутренней поверхностью. Грани блоков и тюбингов, по которым они соединены в кольцо
(направленные параллельно оси тоннеля), называют продольными, или радиальными,
а грани, соединяющие отдельные кольца между собой (перпендикулярные оси тоннеля),—
поперечными, или кольцевыми (круговыми).
Сборная чугунная обделка тоннеля (рис. 11) представляет собой ряд соединенных
в трубу широких колец, каждое из которых собрано из отдельных элементов — тюбингов
(называемых иногда сегментами).
Чугунный тюбинг (рис. 12) имеет вид ребристой коробки, дно которой — спинка
тюбинга — выполнено по круговой кривой, соответствующей радиусу кольца обделки

тоннеля. Тюбинг имеет два радиальных (продольных) борта, плоскость которых образует
продольные стыки (швы) в готовой обделке, а также два кольцевых (поперечных) борта,
которые в готовой обделке образуют кольцевые стыки (швы). Края бортов тюбинга,
обращенные внутрь кольца обделки, имеют специальные выемки — фальцы, которые при
сборке обделки ббразуют так называемые чеканочные канавки. Внутри тюбинга, между
радиальными и кольцевыми бортами, расположены упрочняющие перегородки — ребра
жесткости: кольцевое и 2-3 (в зависимости от конструкции тюбинга) радиальных (узкий
ключевой, или замковый, тюбинг радиальных ребер жесткости не имеет). Болтовые
отверстия в бортах тюбинга служат для соединения смежных тюбингов в кольцо, а колец
— в обделку тоннеля. В спинке тюбинга имеется завинчивающееся металлической
пробкой отверстие для нагнетания за обделку специальных уплотняющих
и гидроизолирующих растворов.

Рис. 11.
Сборная
тоннельная
обделка
из чугунных
тюбингов:
1 — нормальные (обычные) тюбинги Н; 2 — смежные с ключевыми тюбинги С; 3 — ключевой
(замыкающий или замковый) тюбинг 3; 4 — рельсовый путь; —5— бетонное основание пути

Рис. 12.
Чугунный
тюбинг:
1 — радиальный (продольный) борт; 2 — кольцевой (поперечный) борт; 3 —— болтовое отверстие; 4 —
ребро жесткости; 5 — спинка тюбинга; 6 — фальцы; 7 — отверстие для нагнетания уплотняющих
и гидроизолирующих растворов

Кольцо обделки собирают из тюбингов разных типов (см. рис. 11). Нормальные
тюбинги 1 имеют радиально направленные продольные борта. Верхний ключевой
(замыкающий) тюбинг 5, которым замыкают кольцо (изнутри тоннеля) при его сборке,
имеет скошенные продольные борта, придающие тюбингу клиновидную форму. Два
тюбинга 2, смежных с ключевым, имеют по одному скошенному борту. Тюбинги,
поступающие с завода, имеют маркировку: нормальные — Н, смежные — Си ключевые
— К.
Число элементов в кольце зависит от его диаметра и конструкции обделки. Для
перегонных тоннелей метрополитена приняты стандартные размеры колец из чугунных
тюбингов: ширина (измеряется вдоль тоннеля) 1 м, наружный диаметр 5,5 м, внутренний
диаметр 5,1 м, высота бортов 0,2 м.
Размеры отверстий для болтов, скрепляющих тюбинги, для облегчения сборки
приняты на 4-6 мм больше диаметра болтов. Для обделок наружным диаметром
5,5 м применяют болты диаметром 27 мм и длиной 120 м, а для обделок наружным
диаметром 6м — болты диаметром 30 мм и длиной 130 мм.
На кривых участках пути (как в плане, так и в профиле) при сборке тюбинговых
колец тоннеля применяют чугунные клиновидные прокладки с отверстиями, которые
позволяют собирать кольца переменной ширины.
Сборная железобетонная обделка, так же как и чугунная, состоит из ряда колец.
Каждое кольцо собирают из отдельных железобетонных элементов (тюбингов или
блоков), которые могут быть сплошного (рис. 13, а) или ребристого (рис. 13, б) сечения.
В первом случае обделка имеет гладкую внутреннюю поверхность. Раз-меры кольца такой
обделки аналогичны размерам кольца обделки из чугунных тюбингов.
Обделку из железобетонных блоков монтируют без перевязки швов. Сопряжение
блоков в кольце из элементов сплошного сечения (см. рис. 13, а) осуществляют

по цилиндрическим поверхностям: в одном случае она выпуклая, в другом — вогнутая.
Кольца друг с другом в продольном направлении не соединяют. Во избежание просадок
колец лотковые блоки смежных колец соединяют двумя металлическими штырями
по кольцевому борту. Конструкция обделки с элементами ребристого сечения
(см. рис. 13, б) более удобна для сборки. Кольцевые борта таких блоков имеют отверстия
для установки монтажных шпилек, обеспечивающих соединение монтируемых колец друг
с другом в продольном направлении.
Существует также конструкция железобетонных тюбингов с плоскими стыками
(рис. 14) и болтовыми связями.
Для исключения трудоемких работ по очистке лотковой (нижней) частей тоннеля
взамен тюбинга ставят плоский железобетонный лотковый блок (рис. 15) с чугунной
плитой.
При сооружении тоннелей из сборных железобетонных обделок на кривых участках
применяют специальные угловые кольца или железобетонные угловые прокладки,
состоящие из отдельных элементов.
При традиционном способе сооружения тоннелей сборные обделки могут
обжиматься нагнетанием песчано-цементного раствора в зазор между наружной
поверхностью обделки и внутренней поверхностью выработки, пройденной в породе
(рис. 16, I).
В определенных условиях (в устойчивых, обладающих достаточной прочностью
грунтах) может быть применен и другой способ — обжатие обделки в грунт (рис. 16, II).
Плотное прижатие блоков обделки к контуру выработки исключает процесс первичного
нагнетания, уменьшает или исключает осадки земной поверхности, улучшает
устойчивость породного массива. Для обжатия обделки в породу необходимо, чтобы
выработка имела правильный контур, совпадающий с наружным контуром обделки. Такой
контур выработки получают при использовании проходческих механизированных щитов
в плотных устойчивых грунтах.
Обделку собирают из блоков сплошного сечения с цилиндрическими стыками
по продольным бортам. Разжимающие устройства могут располагаться в своде,
на горизонтальном диаметре или в лотковом блоке. Разжатие блоков можно осуществлять
с помощью гидравлических домкратов, рычажных устройств или вдавливанием
клиновидного блока. Заделка и фиксация разжатых стыков производятся разными
способами: заполнением зазоров монолитным бетоном, забивкой клиньев, установкой
вкладышей.

Рис. 19. Обделка однопутного перегонного тоннеля открытого способа работ из сборного
железобетона:
1 — стеновой блок; 2 — блок перекрытия; 3 — бетонное основание под путь; 4 — лотковый блок

Сборная унифицированная железобетонная сейсмостойкая обделка (рис. 17)
с блоками сплошного сечения, предназначенная для применения в районах с высокой
сейсмичностью, имеет повышенную жесткость в продольном и поперечном направлениях.
Сопротивляемость обделки сейсмическим воздействиям обеспечивают расположенные
по всем четырем углам каждого блока узлы связи.
Бетонные монолитные обделки тоннеля сооружают из монолитного бетона (рис. 18)
с использованием переставной опалубки. Для перегонных тоннелей метрополитена
принято круговое очертание таких обделок с внутренним диаметром 5,5 м.
Созданы технология и оборудование для возведения монолитно-прессованной
бетонной обделки тоннеля при щитовой проходке. Бетонирование ведут в жесткой
металлической переставной опалубке одновременно по всему поперечному сечению
конструкции, затем бетонную смесь прессуют с помощью специальных домкратных
устройств. Прессованный бетон имеет повышенные прочность, плотность
и водонепроницаемость.
Применение
такой
конструкции
исключает
работы
по нагнетанию растворов за обделку и чеканке швов.
Конструкции обделок тоннелей открытого способа работ. Возводимые
в котлованах обделки выполняются из сборного железо-бетона прямоугольного очертания
рамной конструкции. Они могут быть одно-, двух— и многопролетными. Монолитные
обделки применяются редко: на участках камер съезда, раструбах, в местах сопряжения
различных типов обделок.
Сборная обделка тоннеля открытого способа работ (рис. 19) состоит из укрупненных
блоков (стенового 1, перекрытия 2 и лоткового 4), которые монтируют в тоннельную
секцию с помощью крана, расположенного на земной поверхности. Отдельные блоки

соединяют путем сварки выпусков арматуры, стыки между блоками и швы между
секциями омоноличивают или зачеканивают расширяющимся цементом.
Заводы железобетонных изделий Главтоннельметростроя выпускают и готовые
секции (рис. 20)-железобетонные прямоугольные рамные конструкции. Их длина 1,5 м,
высота 5 м, ширина 4,4 м, масса 13,3 т. Из таких секций монтируют обделку как
однопутных, так и двухпутных тоннелей.

Рис. 20. Обделка перегонных тоннелей открытого
а — для однопутного тоннеля; б — для двухпутного тоннеля

способа

работ

из цельных

секций:

Секции устанавливают в котловане на подготовленное основание свободно
вплотную друг к другу и образуют один или два тоннеля прямоугольного очертания.
В продольном направлении секции друг с другом соединяют при помощи стяжных болтов
или стальных полос, привариваемых к металлическим закладным деталям секций.
В местах поворота тоннеля в плане или профиле ставят угловые секции, имеющие
скошенные по периметру края.

Конструкции станций метрополитенов
Конструктивные схемы станций. Подземные станции могут быть одно-, двух-,
трех- и многопролетными, иметь сводчатые или плоские перекрытия. Станции
со сводчатыми перекрытиями строят при любой глубине заложения, а с плоскими —
только на мелком заложении.
Наземные станции могут быть открытыми и закрытыми.
Однопролетные станции представляют собой конструкции со сводчатым или
плоским перекрытием, одним пролетом, перекрывающим платформу и пути; сооружаются
в благоприятных геологических условиях.
Двухпролетные станции имеют посередине один ряд колонн с прогонами,
на которые опираются два свода перекрытий или конструкции плоского перекрытия.
В двухпролетных станциях с одной платформой колонны располагают по продольной оси
платформы. В таких же станциях с двумя платформами колонны устанавливают
в междупутье. Но при этом необходимо устраивать дополнительные переходы с одной
платформы на другую.

Трехпролетные станции наиболее распространены. Они отличаются наиболее
рациональной конструктивной схемой. Поперечное сечение станции разделено на три
части (три нефа). В двух боковых частях размещены посадочные платформы и уложены
пути. Средняя часть является распределительным залом для пассажиров, направляющихся
к поездам.
Многопролетные станции сооружают при наличии трех или более путей,
расположенных в одном уровне.
Наземные станции размещают в закрытом помещении или под навесом,
перекрывающим платформу. На станциях с одной (островной) платформой устраивают
один двусторонний навес, а на станциях с боковыми платформами — два навеса.
Конструкции станций возводят из сборных (чугунных или железобетонных)
обделок и из монолитного бетона или железобетона.

Рис. 21. Основные узлы подземной станции глубокого заложения
Подземная станция метрополитена глубокого заложения имеет следующие основные
узлы (рис. 21): — вестибюль 1 на поверхности; эскалаторный тоннель 2, натяжную камеру
3, где установлены эскалаторные механизмы; платформенную (проемную) часть
4 станции; глухую (беспроемную) часть 5 станции; 6 служебно-технические помещения
(тягово-понизительная подстанция, санитарные узлы, комнаты обслуживающего
персонала); камеры 7 дренажных (водоотливных) перекачек и насосных станций;
вентиляционные камеры 8, где установлены вентиляторы.
К внутренним конструкциям станций относятся: пассажирские платформы
с подплатформенной частью, путевые стены, внутренние перегородки служебных
помещений, а на станциях глубокого заложения — еще и водоотводящие зонты
и облицовочная обстройка тоннельной обделки.
Платформой станции служит настил из железобетонных плит, опирающихся
со стороны пути на подплатформенные стены, а с противоположной стороны — на балки,
уложенные вдоль внутренней стены тоннеля и поддерживаемые бетонными столбиками.
В проемах плиты укладывают поперек прохода на балки, опирающиеся на бетонные
столбики. Платформенные стены собирают из таких же блоков, как путевые стены. Под
платформой среднего тоннеля эти стены образуют служебно-технические помещения.
Полы на платформе устраивают из полированных гранитных плит, укладываемых
на песчано-цементном растворе.
Путевые стены являются обстройкой обделки станционных тоннелей со стороны
пути и предназначены для отделки. Через каждые 50 м в путевой стене делают

закрываемые декоративными дверями разрывы для осмотра кабелей, проложенных между
обделкой тоннеля и путевой стеной.
Водоотводящие зонты служат для сбора воды, проникающей через обделку тоннеля
и отвода ее в дренажную систему. Зонты собирают из асбоцементных или
стеклопластиковых
листов
(«картин»)
кругового
очертания,
прикрепленных
на специальных подвесках к обделке свода тоннеля. Листы зонта стыкуют внахлестку так,
чтобы вода не просачивалась через швы. Наружную поверхность асбоцементных зонтов
покрывают для гидроизоляции битумом, внутреннюю оштукатуривают, белят или
покрывают белой водоотталкивающей краской. Для отвода воды, стекающей с зонта,
за путевыми стенами и под платформами устраивают желоба. Водоотводящие зонты
из стеклопластиковых листов, а также армо-цементные зонты, собираемые из двух
сборных элементов (картин), не требуют трудоемких отделочных работ.
Обстройка тоннельной обделки предназначена для придания архитектурных форм
тоннельным конструкциям в пределах станции. В пределах обстройки устанавливают
вентиляционные короба и решетки для выпуска воздуха. Обстройка может быть
из кирпича, железрбетонных плит, обшитого асбоцементными листами металлического
каркаса. На обстройке крепят детали архитектурной отделки станции — облицовочные
плиты, витражи, мозаичные панно и т. д.
Перегородки образуют служебно-технические помещения в вестибюлях, под
платформой и т. д. Их делают из кирпича, железо-бетонных плит, асбоцементных
панелей.
Конструкция станций, сооружаемых закрытым способом. Конструкция
односводчатой станции состоит из двух многошарнирных сводов (верхнего и обратного),
опирающихся на мощные бетонные опоры (рис. 22). Своды состоят из железобетонных
блоков сплошного сечения и одного разжимного блока. Опоры представляют собой
массивную бетонную конструкцию, возводимую в специально сооружаемых для этой
цели тоннелях. Платформу станции собирают из сборных железобетонных элементов. Под
односводчатой конструкцией располагаются платформенный участок и весь комплекс
станционных сооружений: тягово-понизительная подстанция, вентиляционная камера,
камера водоотливных установок и др. Такие конструкции станций применяют в плотных
устойчивых грунтах без притока подземных вод.

Рис. 22.
из сборного

Поперечное

сечение

односводчатой

станции

глубокого заложения
железобетона:

1 — бетонные опоры сводов тоннеля; 2 — железобетонные блоки верхнего свода; 3 — прокладки между
блоками; 4 — разжимной блок; 5 — платформа; 6 — железобетонные блоки обратного свода

В устойчивых скальных породах применяется односводчатая конструкция станции
из монолитного бетона, состоящая из железо-бетонного свода, опирающегося на бетонные
стены, замыкаемые обратным сводом или плоским лотком.
Трехсводчатая станция пилонного типа из чугунных тюбингов (рис. 23) состоит
из трех параллельных тоннелей, расположенных в одном уровне. В пределах
платформенного участка крайние тоннели соединяются со средними проходами. В местах
проходов тоннели имеют общие опоры в виде пилонов, на которые опираются своды.

Рис. 23.

Схема

пилонной

станции

с чугунной

обделкой:

1 — нормальное тюбинговое кольцо в глухой части станции; 2 — железобетонная обделка прохода; .3 —
проход; 4 — клинчатая перемычка проемной части станции; 5 — пилон; 6 — во-доотводящнй зонт; 7 —
платформа; 8 — обстройка пилонной части; 9 — путевая стена

Для станционных тоннелей этой конструкции применяют обделки кругового
очертания диаметром 8,5 м, которые состоят из нормальных колец и колец проемной
части.
Для устройства проходов в круговой обделке тоннелей делают проемы (в боковых
тоннелях — с одной стороны, а в среднем — с обеих сторон). Для этого в нормальные
кольца среднего и боковых тоннелей монтируют специальные проемные рамы. Сверху
и снизу проемы перекрыты клинчатыми перемычками, образуемыми специальными
фасонными тюбингами, опирающимися на расположенные по бокам проема тюбинги.
Верхние и нижние проемные перемычки и боковые тюбинги образуют раму проема,
а тюбинги, входящие в раму, называют рамными. Сверху и снизу к раме примыкают
тюбинги нормального кольца. Между проемами расположены замкнутые усиленные
пилонные кольца, собранные из тюбингов, имеющих среднее ребро жесткости.
Соединительные проходы между тоннелями имеют железобетонную замкнутую
обделку с металлоизоляцией.
Конструкция пилонной станции из сборного железобетона (рис. 24) аналогична
конструкции станций из чугунных тюбингов и состоит из трех параллельных тоннелей
с наружным диаметром 8,5 м. Каждое кольцо обделки состоит из железобетонных
ребристых блоков коробчатого сечения. Средний тоннель сообщается с боковыми
тоннелями пятью-шестью проходами с каждой стороны шириной по 3 м.
Перекрытие верхней и нижней частей проемов в тоннелях выполнено с помощью
монолитных железобетонных балок, опирающихся на специальные дополнительные
опорные блоки, устанавливаемые в пилонных кольцах. При строительстве станции
вначале сооружают боковые и средний тоннели, после чего бетонируют железобетонные
балки (перемычки) и раскрывают проемы.
В строительстве используются две конструктивные схемы трех-сводчатых колонных
станций. Первая схема (рис. 25, а) предусматривает опирание разомкнутых обделок
на колонны 2 через стандартные арочные тюбинговые клинчатые перемычки 1, входящие
в состав колец обделки тоннелей аналогично пилонным станциям. Это делает колонную
станцию полносборной. По второй схеме (рис. 25, б) разомкнутые обделки тоннелей
опираются на колонны 4 через сплошные прогоны 3, которые устанавливают внутри
боковых тоннелей. В обоих случаях свод среднего тоннеля может быть выше и шире, чем
своды боковых тоннелей. Примером беспрогонной полносборной колонной станции
из чугунных тюбингов (рис. 26) может служить конструкция с использованием в боковых
тоннелях типовой чугунной обделки диаметром 8,5 м. В пределах платформенного
участка в боковых тоннелях устанавливают спаренные стандартные клинчатые
перемычки, опирающиеся на стальные колонны.

Рис. 24. Схема пиленной станции с железобетонной обделкой и перекрытием
проемов
железобетонными
балками:
1 — верхний фасонный тюбинг; 2 — проход из центрального зала к платформе; 3 — верхние монолитные
железобетонные балки проема; 4 — бетонная обделка прохода, 5 — нижние железобетонные балки проема;
6 — нижний фасонный тюбинг

Рис. 25. Конструктивные
перемычками; б — с прогонами

схемы

колонных

станций:

а—

с клинчатыми

Рис. 26. Конструкция полносборной колонной станции из чугунных тюбингов:
1 — обделка боковых станционных тоннелей диаметром 8,5 м; 2 — обделка среднего тоннеля
диаметром 9,5 м; 3 — пятовый тюбинг, опирающийся на колонну; 4 — колонны; 5 — проемные тюбинги,
устанавливаемые между колоннами

Конструкция среднего тоннеля состоит из верхнего и нижнего сводов, собираемых
из стандартных тюбингов диаметром 9,5 м и опирающихся на опорные площадки
тюбингов клинчатых перемычек.
К конструктивным достоинствам колонных станций этого типа относятся
использование типовых стандартных тюбингов, полная сборность, широкая возможность
механизации работ и увеличенные объемы среднего зала, что дает возможность
устраивать в его торцах наклонные тоннели на четыре эскалатора.
Примером колонной станции с прогонами и колоннами (вторая конструктивная
схема) может служить конструкция из сборных железобетонных тюбингов и блоков
(рис. 27). Эта конструкция состоит из двух боковых тоннелей 1 с разомкнутыми обделками 2 из железобетонных тюбингов диаметром 8,5 м и среднего тоннеля 3 также
с разомкнутой обделкой.
Верхний свод среднего тоннеля образуется из железобетонных тюбингов
4 диаметром 9,8 м и располагается выше сводов боковых тоннелей, а нижний свод 11 —
из железобетонных блоков. В местах разрывов обделки опираются на внутренние несущие
конструкции, состоящие из стальных двухконсольных прогонов 6, колонн 7, опорных
стальных башмаков 8 и нижнего неразрезного монолитного прогона 9. Своды бокового
и среднего тоннелей опираются на прогоны и колонны вверху через чугунный тюбинг 5,
а внизу — на железобетонный блок 10.

Рис. 27. Поперечное сечение колонной станции из сталежелезобетонных
конструкций
Прогоны и колонны изготавливают из высокопрочной толстолистовой стали.
Применение такой стали и шарниров позволило уменьшить габаритные размеры
металлоконструкций и размещать их в тоннеле диаметром 8,5 м без разборки обделки.
Конструкции станций открытого способа работ. При сооружении станций
мелкого заложения, возводимых в котлованах, распространены две конструктивные
схемы: однопролетная (главным образом односводчатая) и трехпролетная — колонная
с плоским перекрытием.
Конструкция односводчатой станции из монолитного железобетона (рис. 28, а)
представляет собой свод 1 с вертикальными участками у опор 2. Свод имеет переменную
толщину, увеличивающуюся от замка к опорам, опоры соединены с опорными плитами
консолями & и вместе со сводом образуют единую монолитную железо-бетонную
конструкцию. Плита-лоток 4 шарнирно соединена с концами опорных плит.
В зависимости от грунтовых условий плита-лоток может быть плоской или иметь вид
обратного свода с опорой на плиты-консоли.
Другим вариантом односводчатой станции из монолитного железобетона является
однопролетная рамная конструкция со сводом-ригелем 1 (рис. 28,6), который имеет
переменную толщину и монолитно соединен с вертикальными стенами, уширенными
во внутреннюю сторону опорами. Плита-лоток в этой конструкции воспринимает все
нагрузки. Распор от свода воспринимается стенами и передается на окружающий
грунтовой массив. Пролет станции по наружному очертанию составляет 19 м при общей
высоте станции 8-10 м. Под сводом размещаются также понизительная подстанция,
вестибюли со служебными помещениями, платформенный участок, вентиляционные
камеры.
Односводчатая станция из сборного железобетона — это полно-сборная
конструкция, состоящая из шести монтажных элементов (рис. 29). В поперечном сечении
станция представляет собой конструкцию с верхним 3 и обратным 4 трехшарнирными
сводами, каждый из которых состоит из двух половин, перекрывающих пролет. Своды
опираются на объемные стеновые блоки /, которые образуют вдоль станции коллектор,
где укладывают проходящие через станцию кабели и трубопроводы. В местах опирания

полусводов на стеновые блоки и сопряжения полусводов устанавливают специальные
прокладки 2 из винипласта, играющие роль шарниров.
Наиболее распространенной конструктивной схемой станций открытого способа
работ является конструкция трехпролетной колонной станции. Она представляет собой
трехпролетную раму равных пролетов, состоящую из монолитной железобетонной
нижней плиты 1 (рис. 30) и сборных железобетонных элементов: стеновых ребристых
блоков 2, блоков перекрытия 5, прогонов 5 и двух рядов колонн 4, опирающихся
на башмаки 6. При строительстве станций этого типа в сейсмических районах (рис. 31)
делают усиленную монолитную железобетонную плиту основания, в которую защемляют
сборные стеновые блоки и основания колонн, а блоки перекрытия обвязывают
железобетонными сейсмическими поясами.

Рис. 28.

Поперечные

сечения

односводчатых

станций:

а — со сводом полуэллипсного очертания; б — со сводчатым ригелем и вертикальными стенами; / — свод;
2 — пята свода; 3 — плита-консоль; 4 — плита-лоток; 5 — боковая вертикальная стена

С обеих сторон к платформенному участку станции мелкого заложения примыкают
вестибюли, которые обычно совмещают с под-уличными переходами. В вестибюлях
располагают служебные помещения, необходимые для эксплуатации станции.
В поперечном направлении конструкция вестибюля представляет собой двухъярусную
трехпролетную раму с двумя рядами колонн, прогонами в середине и стеновыми блоками
в крайних пролетах. Этажи вестибюля перекрывают ребристыми плитами перекрытия,
опирающимися на стеновые блоки и прогоны.

Рис. 29.
железобетона

Полносборная

конструкция

односводчатой

станции

из сборного

Рис. 30. Поперечное сечение трехпролетной колонной станции мелкого заложения

Рис. 31. Конструкция трехпролетной колонной станции для сейсмических районов:
1 — стеновой блок; 2 — Продольный сейсмический пояс; 3 — ригель; 4 — плита перекрытия; 5 — лотковая
плита; 6 — платформа; 7 — колонна

Конструкция переходов состоит из сборных элементов — лотковых стеновых блоков
и ребристых блоков перекрытия. В некоторых случаях применяют цельносекционные
элементы сборных конструкций на все поперечное сечение перехода.

Контрольные вопросы
Что такое временная крепь и постоянная обделка тоннеля?
Какие конструкции тоннельных обделок применяют при закрытом способе?
В каких условиях применяются чугунные тюбинги?
Какие конструкции обделок применяются при открытом способе?
Чем отличаются конструкции цельносекционных обделок для одного и двух
тоннелей?
Какову основные конструктивные схемы станций метрополитена?
Из каких основных узлов состоит конструкция станции глубокого заложения?
Назовите основные конструкции станций открытого способа работ.

Раздел второй. МАШИНЫ И МЕХАНИЗМЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ
СТРОИТЕЛЬСТВЕ МЕТРОПОЛИТЕНОВ
Глава V. СРЕДСТВА МАЛОЙ МЕХАНИЗАЦИИ, ИНСТРУМЕНТЫ
И ПРИСПОСОБЛЕНИЯ

Ручные механизмы и инструменты для
разработки породы
Основным: инструментом для ручной отбойки породы является пневматический
отбойный молоток (рис. 32, а)-ручная поршневая машина ударного действия. Работа
отбойного молотка основана на принципе преобразования энергии сжатого воздуха
в механическую энергию ударов по пике, под действием которых она внедряется
в породу. Сжатый воздух подводится к молотку по гибкому шлангу. При нажатии
на рукоятку сжатый воздух поступает в молоток, и он начинает работать. При
освобождении рукоятки канал для поступления сжатого воздуха перекрывается и молоток
перестает работать. Исполнительным органом отбойного молотка является стальная пика.
В зависимости от условий работы применяют пику-ломик, пику-лопатку, зубило или
трамбовку. Эти рабочие органы крепятся в буксе молота с помощью концевого колпака
или конической пружины.
На таком же принципе действия основан пневматический ручной лом, который
имеет большие размеры и массу и поэтому обладает большей энергией удара. Применяют
пневматический лом для раз-рыхления пород средней крепости и замороженного грунта
(при работе сверху вниз), для разбивки бетона, забивки короткого шпунта.
Для дробления крепких пород и разрушения валунов, встречающихся при проходке
горных выработок, применяют гидроклин (рис. 32,6), представляющий собой
гидроцилиндр двойного действия с рабочим органом, который состоит из выдвижного
клина и двух подпружиненных разжимных щек. Горные породы разрушаются силовым
разжимным воздействием его рабочего органа на стенки шпура, предварительно
пробуренного в породе. При движении клина вперед щеки рабочего органа раздвигаются,
распирают стенки шпура и разрушают породу. После этого клин путем переключения
вентилей отводят в исходное положение до отказа. Компактная гидравлическая насосная
станция позволяет использовать гид-роклрн в любой выработке независимо от ее сечения.
Для бурения шпуров в породах средней крепости и крепких применяют бурильные
молотки-перфораторы, а в мягких породах — пневматические сверла.
Рабочим органом бурильных машин служит бур, состоящий из штанги и съемного
резца (коронки).
Для сухого бурения шпуров применяют витые штанги, для бурения с промывкой или
продувкой — полые штанги (шестигранные или круглого сечения); при бурении скважин
используют шнековые штанги.
Витая буровая штанга (рис. 33) состоит из головки, тела и хвостовика. Головка
3 штанги служит для сопряжения ее с резцом, а хвостовик / — с патроном шпинделя
сверла. Тело 2 штанги должно быть прямым, с одинаковым шагом витков. Пустотелые
буровые штанги изготовляют из стали шестигранного или круглого поперечного сечения
диаметром 22-25 мм.
Буровые коронки (рис. 34) изготовляют в виде головок, надеваемых на конусный
конец буровой штанги. Коронка имеет корпус (тело), перья, грани, рабочие кромки
(лезвие) и промывочное (продувочное) отверстие. Однодолотчатые коронки обеспечивают
высокую скорость и производительность бурения в монолитных однородных породах
любой крепости, крестовые и Т-образные применяют в трещиноватых породах всех
категорий крепости и для забуривания. Коронки с опережающим лезвием, облегчающим
забурива-ние, применяют для бурения скважин.

Рис. 32.

Ручной

механизированный

инструмент:

а — пневматический отбойный молоток; б-гидроклин (ручной лом), приводимый в действие от насосной
станции; / — конусный ниппель; 2 — накидная гайка; 3 — рукоятка; 4 — вентиль; 5 — пусковое устройство;
6 — ударно-воздухораспределительный механизм; 7 — ствол молотка; 8 — стальная пика; 9 —
гидроцилиндр двойного действия; 10 — рабочий орган

Рис. 33. Витая буровая штанга
Для бурения шпуров в породах ниже средней крепости применяют резцы
с хвостовиками, которые вставляют в углубление головки штанги и фиксируют
шплинтами.
При изготовлении и заправке головки и хвостовиков буров (штанг) используют
бурозаправочные станки, при заточке коронок и резцов — заточные станки.
Для безударного разъединения коронки и штанги, имеющих конусные поверхности,
применяют рычажный съемник.
Перфораторы (пневматические бурильные молотки) в зависимости от назначения
подразделяют на ручные (для бурения горизонтальных и наклонных шпуров),

телескопные (для бурения шпуров и скважин в направлении снизу вверх) и колонковые
(для бурения горизонтальных и наклонных шпуров и скважин).

Рис. 34.

Съемные

буровые

коронки

и резцы:

а — однодолотчатые; б — крестовая; в-с опережающим лезвием; г — Т-образная; д — резцы для
вращательного бурения сверлами; / — корпус; 2 — перо; 3 — пластинки из твердого сплава

Ручные
перфораторы,
выпускаемые
для
бурения
шпуров
и скважин
с пневмоподдержки (специального приспособления для поддержания перфоратора
на весу), делят на: легкие (массой до 18 кг) для бурения шпуров глубиной до 2 м в
горизонтальных и наклонных выработках по породам (коэффициент крепости fкр
от 8 до 10)
г средние
(массой
до 25 кг)
для
бурения
шпуров
глубиной
до 4 м преимущественно в горизонтальных выработках по породам (fкр от 12 до 16),
тяжелые, (массой более 25 кг) для бурения горизонтальных и нисходящих шпуров
и скважин по крепким породам (fкр от 10 до 20).
Перфоратор (рис. 35, а) представляет собой пневматический поршневой механизм,
имеющий устройство для удержания и поворота бура — буродержатель 8. Поворот бура
связан с ходом поршня и происходит автоматически. Поршень перфоратора под
действием давления сжатого воздуха совершает возвратно-поступательные движения.
В конце прямого (рабочего) хода поршень (ударник) наносит удар по хвостовику бура,
а при обратном (холостом) ходе ударник поворачивается вместе с буром. Поворотом
рукоятки пускового устройства 3 воздушный кран можно установить в одно
из фиксированных положений — «Забуривание», «Бурение», «Стоп» и «Продувка», Для
очистки шпура от буровой мелочи (шлама) в перфораторах некоторых конструкций,

кроме продувочного канала, имеется промывочное устройство, через которое вода
поступает от магистрали в канал бура.

Рис. 35.

Пневматический

ручной

инструмент

для

бурения:

а — бурильный молоток (перфоратор); б — ручное сверло; / — корпус; 2 — устройство для промывки
(удаления буровой мелочи); 3 — пусковое устройство; 4 — рукоятка; 5 — ниппель для сжатого воздуха;
6 — кронштейн для установки на пневмоподдержку; 7 — ниппель для подвода воды; 8 — буродержатель
(устройство для закрепления и поворота бура)

Перфораторы имеют ниппели (5 — для подвода сжатого воздуха и 7 — для воды),
виброгасящие устройства и глушители шума. Для снижения вибрационного воздействия
на работающих,
обеспечения
требуемой
1ючности
бурения
и высокой
производительности
труда
используют
пневмоподдержки
—
установочные
приспособления из одного или двух шарнирно соединяемых с кронштейном
6 перфоратора пневмоцилиндров с выдвижными штоками.
Вода для промывки шпуров поступает из магистрали по трубке внутри перфоратора
в осевой канал бура и в шпур. Поток воды захватывает буровую мелочь и выносит
ее из шпура. Отсос пыли применяют, если подача воды невозможна или затруднена.
Ручное пневматическое сверло СР-3 (рис. 35, б) представляет собой пиевмопривод,
заключенный в корпус 1. Пусковое устройство 3 вмонтировано в рукоятку 4. Для подвода
сжатого воздуха служит ниппель 5. Буровую штангу вставляют хвостовиком в шпиндель
сверла, при этом ребра штанги удерживают ее от проворачивания.
Перед началом работы пневмоинструментом проверяют давление воздуха в сети,
крепление всех его деталей и рабочего органа. Во время работы нельзя допускать
перегибов шланга, холостой работы и нарушения соосности механизмов и рабочих
органов. Присоединение и отключение шлангов, смену инструмента производят только
при закрытом вентиле воздушной сети.

Механизмы
и приспособления
для
возведения тоннельных конструкций,
выполнения
гидроизоляционных
и путевых работ
Элементы тюбинговой обделки собирают в кольцо в забое при помощи болтовых
соединений. Для затягивания гаек болтовых соединений применяют пневматические

сболчиватели и гайковерты (рис. 36), в корпус 1 которых вмонтирован пневматический
двигатель, обеспечивающий вращение муфты или сменной головки 4, насаживаемых
на затягиваемую гайку. Для подсоединения инструмента к воздухоподающему шлангу
служит штуцер 3, для пуска механизма в работу — пусковое устройство 2.

Рис. 36.

Пневматические

механизмы

для

крепежных

работ:

а — угловой реверсивный гайковерт; б — сболчиватель

Для уплотнения уложенной в опалубку бетонной смеси используют вибраторы,
которые сообщают частицам смеси периодические колебания, благодаря чему воздух
удаляется из смеси, а сама смесь плотно укладывается в опалубке конструкции. Различают
три типа вибраторов: глубинные, поверхностные и наружные (рис. 37).

Рис. 37.

Вибраторы:

а — глубинный; б — поверхностный; в — наружный; 1 — электродвигатель; 2 — гибкий вал; 3 —
вибронаконечник

При уплотнении бетонной смеси глубинными вибраторами гибкий вибрирующий
рабочий наконечник быстро опускают (вертикально или немного наклонно) в бетонную

смесь на глубину на 10-15 см, затем медленно вынимают из смеси при включенном
двигателе. Уплотнение смеси считают достаточным, когда прекращаются оседание смеси,
появление цементного молока и выделения пузырьков воздуха на поверхность.
Поверхностные вибраторы устанавливают на поверхности уложенной бетонной
смеси. Вибраторы этого типа, виброрейки и вибробрусья со скоростью 0,5 м/мин
перемещают по поверхности смеси по мере ее уплотнения. При толщине уплотняемого
слоя более 5 см виброуплотнение производят за два-три прохода.
Наружные вибраторы навешивают на наружную поверхность опалубки. Они
передают колебания через стенку конструкции, на которой закреплены. Наружное
вибрирование применяют при бетонировании вертикальных тонкостенных монолитных
конструкций стен, балок и т. д. в дополнение к глубинному вибрированию в местах,
насыщенных арматурой, в углах опалубки, для улучшения выгрузки сыпучих материалов
из бункеров и т. д., когда невозможно применить глубинный вибратор.
Для выполнения первичного нагнетания цементно-песчаного раствора за обделку
применяют пневматические нагнетатели раствора.

Рис. 38.

Нагнетатель

раствора

СО-126:

1 — корпус резервуара, в котором установлена мешалка с лопастями; 2 — загрузочный люк (откинут); 3 —
крышка люка с предохранительным клапаном и краном для сброса давления; 4-манометр; 5 —
электропривод мешалки; 6 — редуктор; 7 — салазки-опора, в которые вмонтирован распределитель сжатого
воздуха

Пневматический нагнетатель типа СО-126 (рис. 38) обеспечивает приготовление
и подачу к месту нагнетания растворов. Принцип работы нагнетателя основан
на порционной подаче раствора из резервуара под воздействием сжатого воздуха

в напорный патрубок. Машина обеспечивает подачу 2,5 м3 раствора в час с дальностью
подачи 115 м по горизонтали и 40 м по вертикали.
Растворонасосы для контрольного нагнетания (рис. 39) в отличие от нагнетателей
не имеют мешалок и нагнетают заранее приготовленный раствор. Насос РН2,4 обеспечивает перекачку 2-4 м3 раствора в час с дальностью подачи до 260 м по
горизонтали и 70 м по вертикали.

Рис. 39.

Растворонасос

РН-2,4 (СО-114-07):

1 — компенсатор, служащий для уменьшения пульсации транспортируемого раствора; 2 — смотровое окно нагнетательного клапана; 3 —
поршневой блок насоса; 4 — рукоятка переключения передач; 5 — привод

Для приготовления растворов для контрольного нагнетания применяют цементносмесительную установку (рис. 40), которую заполняют водой и цементом.
К пневмосверлу, служащему приводом смесителя, подают сжатый воздух, и смеситель,
вращаясь, перемешивает смесь. Приготовленный цементный раствор насосом нагнетается
за тоннельную обделку.

Рис. 40.

Цементно-смесительная

установка:

1 — смеситель с тремя лопастями с изменяемым углом наклона: 2 — бак для приготовления цементного
раствора; 3 — пневмопривод смесителя (использовано пневмосверло СР-3 шпиндель которого соединен
с валом смесителя

Шланги, арматуру и емкости нагнетателей растворов для предохранения
от засорения периодически промывают водой и продувают сжатым воздухом.
Чеканку швов — заполнение чеканочных канавок сборных об-делок специальными
уплотняющими составами — выполняют с помощью цементоукладчиков (рис. 41).
Лопатка 3 питателя подает уплотняющий материал в сторону толкателя 1, который через
щелевое выходное отверстие 9 камеры вытесняет материал, укладывая его в шов
тоннельной обделки.

Рис. 41 Цементоукладчик:
1 — толкатель, уплотняющий цементную смесь; 2 — камера цементоукладчика; 3 — лопатка питателя; 4 —
пневмопривод лопатки; 5-кронштейн золотника; 6 — кнопка управления цементоукладчиком; 7 — корпус
золотника; 8 — пневмопривод толкателя; 9 — щелевое выходное отверстие камеры

Для работ по нагнетанию раствора за обделку и для чеканочных работ применяют
передвижные технологические тележки .
Для расчеканки швов тюбинговой обделки применяют ручной рубильный
пневматический молоток в комплекте с набором чека-ночных наконечников. Под
действием сжатого воздуха ударник молотка совершает возвратно-поступательное
движение в стволе и ударяет по хвостовику сменного рабочего инструмента, который
устанавливают в молотке и крепят с помощью гайки.
При выполнении работ по гидроизоляции для оплавления покровного слоя мастики
на рулонных гидроизоляционных материалах используют нагревательную врздушнопропановую горелку (рис. 44) или многофакельную линейную горелку, состоящую
из нескольких горелок.

Рис. 44.

Воздушно-пропановая

нагревательная

горелка

ГВПН:

1 — стабилизатор; 2 — наконечник; 3— ствол

Выполнение гидроизоляционных работ с применением пропана требует
повышенного внимания и осторожности. Герметичность разъемных соединений
проверяют нанесением на них мыльной эмульсии (подносить открытый огонь
к соединениям запрещается). Горелку необходимо содержать в чистоте, нагревательные
элементы периодически очищать от нагара и копоти. Пламя горелки (факел) не должно
иметь отрывов. При неправильной форме пламени горелку гасят, закрывая вентиль,
продувают рассекатель-ную вставку стабилизатора и прочищают ее медной или
алюминиевой иглой (запрещено прочищать вставку стальной проволокой).
По окончании работы пропан, находящийся в шланге, выжигают, для чего
закрывают вентиль пропанового баллона и отвертывают нажимной винт редуктора.
В процессе работы баллоны должны быть установлены вертикально не ближе
5 м от места производства работ и закреплены хомутами или цепями к стойкам, имеющим
навес для защиты баллонов от солнечной радиации.
При выполнении путеукладочных работ применяют специальный путевой
инструмент.
Для завертывания и отвертывания путевых шурупов, гаек клем-мных и закладных
болтов и сверления отверстий в шпалах используют шуруповерты на трехколесной
разборной тележке, катящейся по рельсу. В рабочем положении шуруповерт
поддерживают за две рукоятки, правая из них служит одновременно для управления
механизмом.
При завертывании и отвертывании гаек стыковых болтов применяют путевые
гаечные ключи. Электрогаечный ключ состоит из мотор-редуктора с преобразователем

напряжения и двухколесной тележки для перекатывания инструмента по рельсу. Ключ
имеет рукоятки для удержания его при работе и транспортировании.
Для повышения производительности труда и качества путевых работ создан
технологический комплект (нормокомплект) средств малой механизации ТК-1,
применяемых при устройстве верхнего строения пути в тоннелях метрополитена круглого
и прямоугольного сечений.
Нормокомплект ТК-2 средств малой механизации для нанесения оклеечной
гидроизоляции при сооружении метрополитенов открытым способом рассчитан
на безмастичную технологию нанесения материалов на стекловолокнистой или
стеклотканной основе методом оплавления поверхности наклеиваемого материала
с помощью воздушно-пропановых горелок.

Контрольные вопросы
Каковы назначение и область применения отбойных молотков?
Какие буровые механизмы Вы знаете?
Назовите
механизмы
и инструменты,
применяемые
для
гидроизоляционных работ.

производства

Глава VI. МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ
СТРОИТЕЛЬСТВЕ ТОННЕЛЕЙ

Проходческие щиты и комбайны
Основным средством механизации горных работ и защиты забоя от обрушения
пород на весь проходческий цикл — от разработки породы до возведения обделки —
являются щиты. Проходческий щит — это подвижная стальная крепь в виде полого
стального цилиндра, лежащего горизонтально вплотную к забою. Форма щита повторяет
форму сооружаемой обделки.
Основные части щита (рис. 45)-ножевое 2 и опорное 1 кольца (в некоторых
конструкциях установлено единое ножеопорное кольцо) и оболочка 9, в пределах которой
монтируют сборную обделку. После разработки породы, находящейся перед ножевым
кольцом, щит при пбмощи щитовых гидроцилиндров 10, опирающихся на последнее
кольцо обделки тоннеля, продвигают вперед, в пространство, освободившееся от породы.
После этого штоки гидроцилиндров убирают и в оболочке щита монтируют очередное
кольцо обделки. Породу забоя крепят щитами из досок, которые прижимают забойными
гидроцилиндрами 7.
В пределах опорного и ножевого колец внутреннее пространство щита разделено:
горизонтальными перегородками 5 на ярусы и вертикальными перегородками 3 на ячейки.
Горизонтальные перегородки имеют выдвижные платформы 4, перемещение которых
обеспечивают специальные платформенные гидроцилиндры. (В технической литературе
прошлых лет издания щитовые, забойные и платформенные гидроцилиндры названы
гидравлическими домкратами, или гидродомкратами.)
Опорное и ножевое кольца щита собирают из стальных элементов-сегментов,
соединяя их болтами подобно тюбингам при сборке кольца обделки. Оболочку щита
собирают из стальных листов, изогнутых по цилиндрической поверхности. Листы
соединяют между собой, а также с опорным кольцом с помощью болтов с потайной
головкой.
Проходческие щиты разделяют по следующим основным признакам:
по площади поперечного сечения проходимой выработки — на щиты малого
диаметра (до 3200мм), среднего диаметра (до 5200 мм) и большого диаметра (свыше
5200 мм);

по степени механизации основных производственных процессов— на щиты
частично механизированные и механизированные. В щитах первого типа разработку забоя
ведут вручную или взрывным способом, а погрузка и транспортировка породы,
возведение обделки и передвижка щита механизированы, в щитах второго типа все
основные процессы механизированы;
по области применения щиты разделяют на предназначенные для проходки
в обводненных грунтах, для проходки в сыпучих и малоустойчивых грунтах естественной
влажности, для проходки в грунтах с коэффициентом крепости от 0,5 до 5 и для проходки
в грунтах с коэффициентом крепости более 5.

Рис. 45.

Частично

механизированный

проходческий

щит:

1 — опорное кольцо; 2 — ножевое кольцо; 3 — вертикальная перегородка; 4 — выдвижная платформа; 5 —
горизонтальная перегородка; 6 — гидравлическая система; 7 — забойный гидроцилиндр; 8 — накладка; 9 —
оболочка щита; 10 — щитовой гидроцилиндр; 11 — опорная пята

Рис. 46. Механизированный проходческий комплекс
Проходческие щиты оснащают механизмами для погрузки разработанного грунта
на конвейер
(транспортер)
или
непосредственно
в вагонетки.
В частично
механизированных щитах погрузку грунта в вагонетки ведут с помощью погрузочной
машины, в щитах малого диаметра — вручную. В механизированных щитах погрузочные
органы имеют различное исполнение.
Современные щитовые комплексы обеспечивают выполнение процессов
по разработке и креплению лба забоя, погрузке и удалению грунта за пределы комплекса,
возведению тоннельных обделок, нагнетанию раствора в заобделочное пространство
и т. д.
Комплексы, в которых достигнута полная механизация проходческих работ,
называют механизированными комплексами (рис. 46), В таких комплексах щит 2 имеет
рабочий орган / для разработки и погрузки породы, конвейер 3 для выдачи породы
за пределы щита. Вслед за щитом в сцепе с ним установлен укладчик обделки 4,
тоннельный конвейер 5 и другое технологическое оборудование. При проходке
в неустойчивых породах рабочий орган (исполнительный) щита наряду с разработкой
породы обеспечивает поддержание лба забоя от обрушения.
По принципу действия различают три группы рабочих органов:
непрерывного действия, если разработка грунта происходит одновременно по всей
площади забоя (например, рабочий орган роторного типа);
цикличного действия, если разработка грунта происходит в отдельные отрезки
времени в отдельных участках забоя (например, рабочий орган экскаваторного типа);
комбинированно действия, когда сочетаются хотя бы по одному из двух типов
рабочих органов (например, экскаваторного типа с горизонтальными рассекающими
площадками).
Роторные рабочие органы могут быть с плоской или винтовой планшайбой (рис. 47,
а) со щелями для выхода грунта или лучевого типа (рис. 47,6). Эти органы в зависимости
от крепости пород оснащают пластинчатыми или стержневыми резцами, шарошками
и другим инструментом. При вращении режущий инструмент врезается в грунт
и разрушает его.
Щит может быть оснащен сменными в зависимости от крепости пород рабочими
органами: экскаваторным рабочим органом (рис. 47, в) для работы в супесях, суглинках,
глинах; стреловым исполнительным органом с резцовой коронкой (рис. 47, г) для работы
в твердых глинах, известняках, песчаниках.

Горизонтальные рассекающие перегородки (площадки) рабочего органа позволяют
работать в песках, насыпных грунтах. На горизонтальных перегородках при внедрении
их в забой образуются осыпи грунта под углом естественного откоса, обеспечивающие
устойчивость забоя (т. е. выполняющие функции временной крепи).
С помощью механизированных комплексов, кроме обычных сборных обделок,
сооружают также монолитно-прессованные и сборные обжимаемые в породу обделки.
Монолитно-прессованные обделки образуются при уплотнении бетонной смеси усилиями
щитовых гидроцилиндров при внедрении щита в забой. После монтажа в хвостовой части
щита очередной секции опалубки и нагнетания за нее бетонной смеси щит продвигают
вперед, при этом под давлением гидроцилиндров смесь в опалубке уплотняется
и непосредственно за щитом остается готовая бетонная обделка. Особенность сборных
железобетонных обделок кругового очертания, обжимаемых в окружающий породный
массив, состоит в том, что сразу же после их монтажа кольца обделки прижимают
к контуру выработки и обделка немедленно вступает в работу, предотвращая развитие
горного давления и просадки земной поверхности.

Рис. 47.

Схемы

рабочих

органов

механизированных

проходческих

щитов:

а-роторный с винтовой планшайбой; б — роторный лучевого типа; в — экскаваторного типа; г —
фрезерного типа

Рис. 48. Проходческий комбайн 4ПП-2
Щиты в процессе проходки приобретают крен (поворачиваются вокруг оси). Для
предотвращения крена в щитах служат элероны (металлические пластины), которые
устанавливают в специальные щели в сегментах опорного (ножеопорного) кольца
и выдвигают с помощью гидроцилиндров за пределы корпуса щита. Для возможности
ведения щита на кривых участках трассы тоннеля необходимо делать одностороннее
уширение сечения выработки. С этой целью на рабочем органе щита устанавливают
выдвижной копир-резец (копир-шарошку). Управляет копир-резцом при помощи
гидравлического механизма машинист щита со своего рабочего места.
Для определения и контроля положения щита в плане и профиле применяют
лазерные приборы. Прибор крепят к обделке так, чтобы лазерный луч был направлен
параллельно оси тоннеля и находился ниже свода на 1-1,2 м. Для придания лучу нужного
направления в плане и для контроля устойчивости луча применяют не менее двух отвесов,
а в профиле — не менее двух горизонтальных нитей (используют капроновую леску).
По мере удаления щита от лазерного прибора через каждые 100-150 м закрепляют новые
отвесы и нити.
Для герметизации строительного зазора и придания кольцам правильного
геометрического очертания в щитах устанавливают пневматическое торовое устройство.
Проходческий комбайн (рис. 48) представляет собой самоходную машину
на гусеничном ходу 3. Рабочими органами комбайнов служат телескопические стрелы
2 с резцовыми коническими коронками 1. Погрузка разработанной породы с помощью
спаренных лап 4 нагребающего типа совмещена с работой рабочего органа. Комбайн
является мобильной машиной, в случае необходимости .его можно без демонтажа вывести
из забоя своим ходом (что невозможно для проходческих щитов). В отличие
от проходческих щитов комбайны можно применять в горных выработках, различных
по форме и размерам поперечного сечения. Однако отсутствие на проходческих
комбайнах передвижной крепи позволяет использовать их лишь в устойчивых забоях.

Оборудование для монтажа сборных
обделок
Для механизации процесса сборки колец тоннельной обделки применяют укладчики
обделки. Многие типы укладчиков представляют собой металлическую рамную
конструкцию портального типа, оснащенную средствами передвижения вдоль
сооружаемого тоннеля и сборки кольца обделки. Такие укладчики работают как
самостоятельно, так и в составе щитовых проходческих комплексов Укладчики для

сборки железобетонной обделки оборудуют выдвижными балками для поддержания
блоков в процессе монтажа до замыкания кольца обделки.
Для проходки тоннелей с тюбинговой и блочной обделкой в грунтах,
разрабатываемых взрывным способом, применяют укладчик ТУ-1Гп с гидравлическим
приводом рычага (рис. 49), оборудование которого состоит из смонтированного на раме
2 механизма шагающего хода У, выдвижной арки 5, рычага 3 с захватом 9 для элементов
обделки и приводом 4 вращения рычага, гидро— и электрооборудования, лестниц,
ограждения. Со стороны забоя на укладчике смонтированы решетки 8 для защиты
оборудования и предотвращения разлета кусков породы при взрыве. Рычаг укладчика
телескопического типа может совершать качательные движения в обе стороны
и выдвигаться вперед. Укладчик обеспечивает доступ к верхней части забоя. Система
выдвижных платформ, перекрывающая нижнюю часть забоя, позволяет одновременно
вести бурение в верхней части забоя и производить погрузку породы в нижней части
машиной 1ППН-5 в вагонетки с глухим кузовом. Проходчики, работающие на верхнем
ярусе укладчика, находятся под защитой выдвижных козырьков. Нижнюю часть забоя
после уборки из нее породы обуривают с подошвы.
Укладчик ТУ-1Гп является головной машиной проходческого комплекса КМ-14.
С тыльной стороны к укладчику примыкает технологическая тележка ТН-16Гп,
на которой установлены два нагнетателя раствора. Тележка имеет устройство для подъема
вагонеток с песком и цементом на верхний ярус, где находятся поддоны для
приготовления раствора. За технологической тележкой расположена подвижная
платформа ПП-8 со стрелочным переводом. Рельсовый путь с колеей 600 мм проходит
через весь комплекс, в конце его на подвижной платформе уложены стрелочный перевод
и подвижные звенья пути, соединяющие два пути на комплексе с путями в тоннеле.
Укладчик обделки УКВ (рис. 50) служит для сборки обделки прорезных колец
и коротких (до 50 м) участков тоннелей. Укладчик УКВ рычажного типа, на рельсовом
ходу, оборудован рычагом 1 с механизмом вращения 2, стрелой 4, рабочими площадками.
Элементы укладчика подают к месту монтажа на тележках, монтаж ведут с помощью двух
лебедок — подъемной и оттяжной. Вначале монтируют раму, портал, стрелу и рычаг
с механизмом привода, аутригеры (гидравлические механизмы подъема) и рельсовые
захваты 7.

Рис. 49.

Тоннельный

укладчик

ТУ-1Гп:

1 — механизм шагания; 2 — рамная металлоконструкция; 3 — рычаг укладчика; 4 — гидропривод рычага;
5 — выдвижная арка; 6 — электрооборудование; 7 — гидронасос; 8 — защитные решетки; 9 — захват
рычага

Рис. 50.

Укладчик

обделки

УКВ

для

коротких

выработок:

1 — рычаг; 2 — механизм вращения рычага; 3 — тяги; 4 — стрела; 5 — портал; 6 — рама; 7 — захваты; 8 —
пульт управления

Монтаж рычага с механизмом вращения и рабочих площадок иногда ведут в забое.
Во время работы укладчик-прикрепляют захватами к рельсовым путям. С площадок
укладчика производят обуривание и заряжание забоя. На время взрыва укладчик отгоняют
от забоя для защиты от разлетающихся кусков породы. Укладчик перекатывается
на четырех катках по инвентарным рельсовым опорам с помощью двух гидроцилиндров.
Для монтажа обделки станций метрополитена глубокого заложения применяют
укладчик ТУ-2Гп (комплекс КМ-15), для монтажа обделки и металлоконструкций
на станциях колонного типа глубокого заложения-укладчик ТУ-4Гп (комплекс КМ-36).
Основные части укладчика ТУ-4Гп (рис. 51): рычаг укладчика 3 с захватом 1 для
элементов обделки, привод вращения рычага, выдвижные рабочие платформы 2 в среднем
и верхнем ярусах, гидро— и электрооборудование, нагнетатели 6 раствора, электроталь
(тельфер) 5, пульт управления. Опорой укладчика служат лыжи, совмещенные
с механизмом передвижения шагающего типа с гидроприводом. На верхнем ярусе
укладчика имеется система выдвижных козырьков, перекрывающих кровлю. Укладчик
работает в комплексе с погрузочной машиной 1ППН-5 и вагонетками.
Для монтажа обделки эскалаторных тоннелей (наклонных ходов) применяют
специальный укладчик ТНУ, в состав которого входит погрузочная машина.

Оборудование
для
конструкций в тоннелях

бетонирования

Комплекс работ по бетонированию конструкций в тоннелях включает в себя:
установку опалубки соответствующей проекту формы; прием бетонной смеси

на поверхности, доставку бетонной смеси к месту укладки, подачу бетонной смеси
за опалубку или металле-изоляцию, уплотнение бетонной смеси.

Рис. 51.

Укладчик

обделки

станционных

тоннелей

ТУ-4Гп:

1 — захват рычага; 2 — выдвижные рабочие платформы (выдвинуты условно); 3 — рычаг укладчика; 4 —
выдвижные козырьки; 5 — электроталь; 6 — нагнетатель раствора

Опалубкой называют сборно-разборную форму, которую используют при
бетонировании конструкций в тоннеле. Уложенная в опалубку бетонная смесь
со временем
схватывается,
превращаясь
в прочную
бетонную
конструкцию,
сохраняющую форму, приданную ей опалубкой.
Для
устройства монолитных бетонных и железобетонных конструкций
в метростроении
применяют
сборно-разборные
и передвижные
шарнирноскладывающиеся металлические опалубки.
При устройстве железобетонных конструкций в опалубку предварительно
(до укладки бетонной смеси) устанавливают стальную гибкую арматуру в виде отдельных
стержней (стержневая) или в виде сваренных из стальных прутьев или стержней сеток или
каркасов.
Бетонную смесь доставляют к приемным бункерам, расположенным на поверхности,
автобетоносмесителями, представляющими собой бетоносмесители, смонтированные
на шасси автомобилей Оборудование автобетоносмесителя включает смесительный
барабан загрузочно-разгрузочное устройство, привод вращения барабана с автономным
двигателем, бак для воды с оборудованием для ее подачи и дозировки. Внутри барабана
имеются винтовые лопасти обеспечивающие перемешивание бетонной смеси при

вращении барабана по часовой стрелке и разгрузку его при вращении в противоположном
направлении.
Для подачи бетонной смеси по оси тоннеля через каждые 1— 1,2 га бурят скважины
диаметром 200-500 мм. Нижний конец обсадной трубы скважины размещается
в прикамерке горной выработки
Для предотвращения попадания брызг смеси на обделку в местах оборудования
скважин лоток и стены тоннеля закрывают сплошными деревянными щитами. Места
спуска и приема бетонной смеси оборудуют двусторонней световой и звуковой
сигнализацией
Бетонную смесь к месту укладки подают в пневмобетононагне-тателях, в вагонетках
с помощью электровозов или в бункерных тележках с помощью автомобилей, ходовая
часть которых оборудована металлическими скатами, позволяющими автомобилям
передвигаться по рельсовой колее. Если бетонную смесь транспортируют в вагонетках,
то в тоннеле устраивают эстакаду, на которую поднимают вагонетки для выгрузки смеси
в бункер, из которого она попадает в пневмобетононагнетатель. Если соорудить эстакаду
невозможно (например, в стесненных условиях), то в тоннеле у места бетонирования
на уровне откаточных путей устраивают перегрузочный пункт. Оборудование такого
пункта состоит из поддона погрузочной машины, конвейера-перегружателя и нагнетателя
которые устанавливают на одном из откаточных путей. Бетонная смесь доставленная
в опрокидных вагонетках по соседнему пути выгружается в поддон, откуда с помощью
погрузочной машины и конвейера загружается в пневмобетононагнетатель.

Рис. 52.

Пневматический

нагнетатель

бетонной

смеси

ПБН-3:

1 — емкость для смеси; 2 — загрузочный люк; 3 — смеситель; 4 — привод смесителя; 5 — тележка; 5 —
разгрузочный раструб; 7 — затвор

При доставке бетонной смеси в глухих вагонетках для ее перегрузки и подачи
за опалубку применяют пневмобетононагнетатели марки ПБН или бетоноукладочный
комплекс БУК-2н с грейферным устройством для перегрузки смеси из вагонетки
в нагнетатель.
Нагнетатель ПБН-3 (рис. 52) обеспечивает перемешивание и подачу 3 м3 бетонной
смеси или раствора за 5 мин с дальностью подачи по горизонтали до 160 м и по вертикали
до 15 м. Принцип работы нагнетателя основан на подаче бетонной смеси сжатым
воздухом под давлением 0,6 МПа по трубопроводу. Смесь загружается в герметичную

емкость 1 с загрузочным люком 2, которая установлена на тележке 5 на рельсовом ходу.
После загрузки горловина загрузочного люка 2 перекрывается затвором и сжатый воздух
подается в емкость 1. Бетонная смесь, сжатая воздухом, при открывании разгрузочного
раструба 6 устремляется по бетоноводу к месту укладки. Для поддержания качества
бетонной смеси внутри емкости имеется смеситель 3 с лопастями.
Бетононасосы
предназначены
для
транспортирования
бетонной
смеси
по трубопроводу вверх и по горизонтали. В приемный бункер бетононасоса загружают
из автобетоносмесителя бетонную смесь, которая засасывается в транспортные цилиндры
и нагнетается в бетоновод.
Монолитные бетонные и железобетонные обделки в отличие от сборных, элементы
которых изготовляются на предприятиях, сооружают непосредственно на месте путем
подачи бетонной смеси за опалубку. Используют опалубки различных типов.
Передвижная шарнирно-складывающаяся опалубка (рис. 53, а) состоит из секций,
собранных из двух верхних 1 и нижнего 6 сегментов, механизма 2 для отрыва верхних
сегментов. Механизм отрыва нижнего сегмента 6 имеет два кронштейна 5 с опорными
винтами 4 которые опираются на передвижное основание в виде двух балок 7. Опалубка
перемещается вдоль выработки гидроцилинд-

Рис. 53.

Шарнирно-складывающиеся

секционные

опалубки:

а — передвижная; б — для монолитно-прессованной обделки; 1 — верхние сегменты; 2 — механизм отрыва
сегментов; 3 — гидроцилиндры передвижения; 4 — опорные винты; 5 — кронштейны; 6 — нижний
сегмент; 7 — балки основания; 8 — ленточный конвейер; 9 — технологическая платформа
механизированного проходческого комплекса ТЩБ-7

Секционная опалубка (рис. 53,6) для устройства монолитно-прессованной обделки
является составной частью механизированного проходческого комплекса ТЩБ-7.
Для возведения монолитных железобетонных стен и сводов односводчатых станций
открытого способа работ применяют передвижные металлические опалубки
с гидравлическим приводом передвижения несущих тележек и устройств отрыва
элементов опалубки при распалубке.

Погрузочные машины
Для механизированной погрузки предварительно разрыхленной взрывом или другим
способом породы и прочих сыпучих и кусковых материалов применяют погрузочные
машины, имеющие сравнительно небольшие размеры и специально приспособленные для
работы в стесненных условиях подземных выработок.
Погрузочные машины подразделяют следующим образом:
по назначению — для горизонтальных выработок, для наклонных выработок, для
погрузки породы, для погрузки полезных ископаемых;
по типу рабочего (исполнительного) органа — ковшовые, с нагребающими
скребками (лапами);
по характеру движения рабочего органа — цикличного (периодического) действия
(с рабочим органом ковшового типа) и непрерывного действия (с автоматическим
рабочим органом нагребающего типа);
по ходовому механизму — на колесном и гусеничном ходу;
по роду используемой энергии — электрические и пневматические.
Машины на колесном ходу имеют хорошую маневренность, но требуют
непрерывного наращивания рельсовых путей. Машины на гусеничном ходу менее
маневренны, но имеют большое напорное усилие и поэтому более производительны.
Погрузочные машины периодического действия подразделяют на следующие типы:
с прямым способом передачи груза — из ковша непосредственно в транспортные
средства (вагонетку, думпер и т. д.) или в отвал;
со ступенчатым способом передачи груза-из ковша на конвейер и далее
в транспортные средства или в отвал.
Машины с прямым способом передачи груза по виду применяемой энергии делятся
на пневматические и электрические. Предназначены они для погрузки кусков породы
крупностью 200-350 мм при проведении выработок малого сечения.

Рис. 54.

Погрузочные

машины:

а — ППН-lc; б — 1ППН-5; в — ПНБ-Зк; 1 — ковш; 2 — корпус; 3 — устройство для сцепки с вагонеткой;
4 — ходовое устройство; 5 и 6 — конвейеры; 7 — погрузочный орган; 8 — нагребающие лапы

Машины со ступенчатым способом передачи груза имеют электропривод
и предназначены для погрузки кусков породы крупностью до 400 мм при сооружении
тоннелей диаметром 5,5 м и более.
Пневматическая погрузочная машина ППН-lc (рис. 54, а) имеет два двигателя (один
приводит в движение погрузочный орган, другой перемещает машину по рельсовому
пути). Машина имеет ковш-лопату 1, перебрасывающий породу через ее корпус
2 в вагонетку. Со стороны, противоположной ковшу, машина имеет устройство 3 для
сцепки с вагонеткой. Корпус смонтирован на поворотном круге и имеет возможность
вместе с лопатой поворачиваться относительно пути на 30? в каждую сторону, что
увеличивает фронт погрузки. Машина отличается простой конструкцией и управлением,
надежностью в работе. Рабочий цикл машины, сцепленной с вагонеткой, состоит
из наезда на отвал породы с внедрением в него ковша и опрокидывания ковша
в вагонетку.
Погрузочная машина 1ППН-5 (рис. 54, б) имеет электрический привод, она
перемещается и работает на рельсовом пути. Машина состоит из корпуса с продольным
транспортером и ковшовым устройством со стрелой, которая вместе с ковшом 1 может
поворачиваться как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях. Под
выступающей за пределы машины хвостовой частью конвейера помещается вагонетка,
соединенная для равномерной загрузки с выдвижным сцепным устройством 3.
Возможность подъема конвейера на угол до 25? позволяет вести погрузку в вагонетки
различной высоты и вместимости. Для пылеподавления машина оборудована
оросительной системой.
Погрузочная машина ПНБ-Зк (рис. 54, в) непрерывного действия имеет
электрический привод, рабочий орган нагребающего типа, самоходную тележку

на гусеничном ходу, погрузочный орган, стрелу конвейера, гидравлическую
и электрическую части и систему орошения. Машина оборудована нагребающими лапами,
установленными эксцентрично на дисках, при вращении которых лапы совершают
захватообразные движения. Машина имеет независимые приводы гусеничного хода,
погрузочного органа, скребкового конвейера и насосной станции. Для регулирования
высоты разгрузки хвостовая часть конвейера может перемещаться в вертикальной
плоскости. Минимальная высота разгрузки составляет 1200 мм, максимальная— 2400 мм.
Конвейер может поворачиваться в горизонтальной плоскости на 45? в обе стороны от оси
машины. Для погрузки породы, лежащей ниже уровня рельсового пути, погрузочную
головку можно опустить на 380 мм.
Для механизированной погрузки породы в забоях наклонных выработок
на укладчики ТНУ навешивают погрузочные машины навесного типа. Погрузочная
навесная машина МПН (рис. 55) состоит из металлоконструкции, закрепляемой
на укладчике. Для перемещения подвижной рамы машины по направляющим
неподвижной рамы используют лебедку. В подвижной раме смонтирована каретка
с приводом, имеющая возможность перемещения в поперечном направлении. В передней
части каретки подвешена телескопическая рука, на которой смонтирован грейфер
с приводом от гидроцилиндра. Справа, в портальной части укладчика, размещена кабина
4 машиниста. Разработанная шорода захватывается грейфером, рука его перемещается
в крайнее верхнее положение и отводится назад, где производится выгрузка породы
в скип.

Рис. 55. Схема установки погрузочной машины МПН на укладчике обделки ТНУ:
1 — укладчик ТНУ; 2 — неподвижная рама; 3 — подвижная рама с кареткой; 4 — кабина; 5 —
телескопическая рука; 6 — скип; 7 — грейфер

Для погрузки взорванной скальной породы в выработках большого поперечного
сечения (35-70 м2) применяют тоннельные экскаваторы с рабочим органом в виде прямой
лопаты.
При проходке и углублении стволов для погрузки взорванной породы в бадью
применяют пневмопогрузчики. Рабочее оборудовав ние такого пневмопогрузчика —
грейфер — подвешен к пневмоподъемнику или электротали. Грейфер при смыкании
лопастей захватывает породу, подъемник или таль обеспечивают подъем грейфера.
Опускается грейфер под действием собственного веса, при этом его раскрытые лопасти
внедряются в разрыхленную породу.

Бурильные установки и агрегаты
В тоннелестроении используют бурильные установки и агрегаты на рельсовом,
гусеничном и пневмоколесном ходу, оснащенные манипуляторами-механизмами,
предназначенными для установки и перемещения тяжелых перфораторов и бурильных
машин. Управляют бурением с центрального пульта, оно полностью механизировано.
Конструкции современных бурильных установок и агрегатов, помимо бурения, позволяют
выполнять заряжание шпуров, оборку породы, возведение временной крепи. Бурильные
машины по принципу действия разделяют на машины вращательного и ударновращательного действия.
Бурильная установка БУ-1 (рис. 56) ударно-вращательного действия предназначена
для бурения шпуров в забоях горизонтальных выработок сечением 6-20 м2. Установку
можно использовать также при бурении шпуров для анкерной крепи в кровле выработок
высотой не менее 4,2 м. Установку транспортируют электровозом или погрузочной
машиной. Винтовой податчик перемещает бурильную головку и обеспечивает осевой
нажим. Для установки бурильной машины в выработке в распор имеются два
пневмоцилиндра. С помощью манипулятора бурильная машина перемещается по забою
и удерживается в заданном положении. На опорной тележке установки имеются захваты
для ее крепления к рельсам при бурении и боковые опоры для придания ей устойчивости.
Самоходная бурильная установка ударно-вращательного действия на гусеничном
ходу СБУ-2 предназначена для обуривания забоев горизонтальных подземных выработок
высотой от 2 до 5,5 м. При высоте выработки не менее 4,2 м с помощью
модернизированной установки СБУ-2М можно бурить шпуры в подошве и кровле
выработки.

Рис. 56.

Бурильная

установка

БУ-1:

1 — винтовой автоподатчик; 2 — бурильная машина; 3 — манипулятор; 4 — опорная тележка на колесном
ходу

Самоходная бурильная установка СБУ-2М состоит из двух бурильных машин
вращательно-ударного действия, двух манипуляторов, тележек, станин и гусеничного
хода. Податчик машины перемещает бурильную головку и обеспечивает осевой нажим.
Подъем, поворот и вращение манипулятора, подъем и поворот бурильной машины
относительно манипулятора обеспечиваются гидроцилиндрами.
Бурильные машины снабжены глушителями шума, в 3-4 раза снижающими его
уровень. Для снятия затупленных коронок установка оборудована пневмосъемником.
Бурильная установка СБУ-2Б с бурильными головками БГА-2 предназначена для
бурения шпуров в породах с fкр>10.
Бурильные установки оснащены навесным оборудованием, предназначенным для
выполнения работ по осмотру и оборке кровли, заряжанию и забойке шпуров.
Бурильная установка (каретка) БКГ-2 с гидроударником предназначена для бурения
шпуров в подземных выработках сечением 9-22 м2 в породах с fкр<16. Установка
смонтирована из двух бурильных машин (в состав каждой входят податчик и бурильная
головка), двух манипуляторов, пульта управления и механизма передвижения. Надвигание
бурильной машины на забой обеспечивает специальный гидроцилиндр. При бурении
установку крепят к рельсам захватами, которые смонтированы на раме механизма
передвижения.
Бурильная установка БУЭ-3 с электроприводом предназначена для бурения шпуров
при проведении горизонтальных подземных выработок сечением 9-25 м2 в породах
с fкр<16. Установка состоит из двух бурильных машин, двух манипуляторов, двух верхних
тележек и механизма передвижения. При бурении шпуров к бурильным машинам
подается вода для промывки.

Рис.

57.

Бурильная

установка

(каретка)

1 — привод; 2 — кабина; 3 — манипулятор; 4 — перфораторы; 5 — аутригеры

ЗБК-5Д:

Бурильная установка (каретка) ЗБК-5Д (рис. 57) на пневмо-ходу оборудована тремя
перфораторами и манипуляторами, имеет выносные опоры-аутригеры.
Для механизированного обуривания забоев служит агрегат АБТ-5,5, состоящий
из самоходной бурильной установки (каретки), укладчика обделки, тележки нагнетания,
погрузочной машины и платформы со стрелочным переводом. Металлоконструкция
укладчика выполнена таким образом, что пропускает бурильную установку (каретку)
и сама может откатываться по рельсам на безопасное при взрыве расстояние. При
передвижении агрегата лапы гидроцилиндров упираются в торец собранного кольца
обделки.
В качестве рабочих органов бурильных установок и агрегатов применяют буры
и коронки.

Машины
для
земляных
работ,
выполняемых открытым способом
Машины для земляных работ по назначению разделяют на:
землеройные, предназначенные для выполнения одной операции— отделения грунта
от массива (экскаваторы);
землеройно-транспортные, которые не только отделяют грунт от массива,
но и перемещают его (бульдозеры, скреперы);
специальные, предназначенные для уплотнения грунтов (катки, трамбовки,
виброуплотнители), для свайных работ (вибропогружатели, дизель-молоты).
Машины для земляных работ различают также по виду привода (электрический,
внутреннего сгорания, гидравлический, комбинированный), но ходовому оборудованию
(гусеничные, пневмоко-лесные, шагающие, рельсовые), по климатическому исполнению
(обычное, северное, тропическое), по условиям воздействия на грунт (периодического
действия, когда технологические операции выполняются последовательно или
с частичным совмещением; непрерывного действия, когда все операции выполняются
одновременно и непрерывно).
При открытом способе строительства метрополитена наибольшее применение
получили одноковшовые экскаваторы — самоходные машины периодического действия,
предназначенные для разработки грунта, погрузки его в транспортные средства и укладки
в отвал или возводимое земляное сооружение.
Сменное рабочее оборудование одноковшовых экскаваторов (рис. 58) предназначено
для выполнения различных земляных работ. Прямая лопата (рис. 58, а) служит для
разработки грунта, расположенного выше уровня стоянки экскаватора, в процессе
копания ковш движется вверх от экскаватора.
Обратная лопата (рис. 58, б) служит для разработки грунта, находящегося ниже
уровня стоянки, при этом ковш движется вверх в сторону экскаватора. Драглайн (рис. 58,
в) предназначен для разработки грунта ниже уровня стоянки; его ковш, имеющий гибкую
подвеску на стреле, движется вверх в сторону экскаватора. Грейфер (рис. 58, г) — это
грузозахватное приспособление с поворотными челюстями, предназначенное для выемки
грунта из-под воды, погрузки и разгрузки сыпучих и мелкокусковых материалов,
разработки узких и глубоких траншей, выемки грунта при проходке стволов способом
опускной крепи в тиксотропной оболочке и производстве работ способом «стена
в грунте».
Для разработки грунта слоями, параллельными поверхности забоя, используют
машины послойного резания — бульдозеры и скреперы. Эти машины не только роют,
но и транспортируют грунт на некоторое расстояние, поэтому их называют также
землеройно-транспортными машинами. Работа таких машин возможна на грунтах,

обладающих достаточной несущей способностью и хорошим сцеплением с колесами или
гусеницами. В переувлажненных грунтах работа таких машин невозможна, поэтому в них
предварительно проводят искусственное водопонижение.

Рис. 58.

Сменное

рабочее

оборудование

одноковшовых

экскаваторов:

а-прямая лопата; б-обратная лопата; в-драглайн, г — грейфер; д — копер для забивки свай; е —
грузоподъемный кран; ж — струг; э — рыхлитель грунта

Рис. 59.

Бульдозер

ДЗ-54:

1 — базовый трактор; 2 — гидроцилиндры поворота отвала; 3-отвал; 4 — козырек; 5 — ножи; 6 —
толкающие брусья; 7 — раскос; 8 — опорный шарнир

Базой бульдозера (рис. 59) является трактор, оборудованный толкающей рамой,
на которую навешен жесткий управляемый отвал, предназначенный для срезания грунта
и его перемещения волоком. В транспортном положении отвал поднят над поверхностью

земли, и бульдозер может передвигаться, не касаясь грунта отвалом. При движении
трактора вперед для разработки грунта отвал опускают, его передняя, оснащенная
ножами, кромка срезает слой грунта и перемещает его.
Скрепером называют машину периодического действия, представляющую собой
ковш на колесном ходу, который загружается в движении при послойном резании грунта,
используется для транспортирования набранного грунта к месту отвала и разгружается
в движении на отвале, образуя слой отсыпки.
Прицепные скреперы предназначены для тракторной тяги. Для работы с таким
скрепером используют тракторы, оборудованные лебедками или гидрофицированные.
Полуприцепные скреперы представляют собой сочетание одноосного тягача
и скреперного полу-прицепа. Самоходные скреперы представляют собой постоянно
скомпонованные машинные агрегаты, состоящие из одноосного тягача и скреперного
устройства, которое имеет самостоятельный привод и ходовые колеса.
Для погружения в грунт и извлечения из него свай и шпунта применяют
специальные установки, состоящие из механизма, обеспечивающего погружение свай
(свайного молота, вибропогружателя), копра и силового оборудования. Свайный дизельмолот работает на дизельном топливе. Рабочим органом дизель-молота является
подвижной цилиндр, ударяющий по наголовнику сваи или шпунту.
Вибропогружатели предназначены для погружения в грунт и извлечения из него
металлического шпунта, свай и труб. Вибропогружатель состоит из вибратора
с электродвигателем наголовника, закрепляемого на верхнем конце шпунта или сваи,
и пригрузочной плиты.

Оборудование для шахтного водоотлива
и вентиляции
Шахтный водоотлив. При сооружении горных выработок в них постоянно
поступают подземные воды. Для удаления воды из шахты на поверхность устраивают
водоотлив (рис. 60).
При проходке тоннеля на подъем вода отводится, как правило, самотеком по лотку,
но в забое при этом установлены насосы, которые включают на время выполнения работ
в лотке тоннеля. При проходке тоннеля вниз, под уклон, воду откачивают насосами,
расположенными у забоя, и промежуточными водоотливными установками. В забое при
этом устанавливают рабочие и резервные насосы, обеспечивающие непрерывную откачку
воды из забоя. Насосные установки промежуточного водоотлива имеют не менее двух
(один рабочий, другой резервный) агрегатов, размещаемых непосредственно в выработке
или в специальной камере. Работают эти установки в автоматическом режиме
в зависимости от наполнения водосборника.
Удаление воды из забоя при разработке грунта в лотке тоннеля и монтаже лотковых
элементов обделки, а также при откачке воды из ячеек тюбингов во время чеканочных
работ осуществляется при помощи специальных —пневмонасосов или переносных
центробежных электронасосов, предназначенных для откачивания загрязненных шахтных
вод.
При проходке шахтных стволов для откачки воды из забоя устанавливают не менее
двух насосов (рабочий и резервный). Насосы и пусковую аппаратуру монтируют
на металлической раме, которую надежно крепят к подвесным полкам или люлькам.
Забойные и промежуточные установки подают воду в основной водосборник
главного водоотлива, откуда она откачивается насосами на поверхность и пройдя
очистные сооружения, сбрасывается в городской водосток, водоем или специально
отведенное место.

Рис. 60.

Шахтный

водоотлив:

а — расположение главной (I), вспомогательной (II) и забойных (III) водоотливных установок
в водоотливной камере и тоннельных выработках; б — размещение главной водоотливной установки
в камере; 1 — насосный агрегат; 2 — приспособление для подъема и монтажа деталей установки; 3 —
нагнетающий трубопровод; 4 — всасывающий трубопровод; 5 — перекрытие камеры

Рис. 61.

Системы

вентиляции:

а — приточная (нагнетательная); б — вытяжная (всасывающая); в — комбинированная (приточновытяжная); 1 — забой; 2 — воздуховод (вентиляционная труба); 3 — воздухонепроницаемая перемычка;
4 — дополнительный вентилятор

Главную водоотливную установку располагают вблизи ствола и оснащают не менее
чем тремя насосными агрегатами.
Вентиляция. При ведении проходческих работ в атмосферу горной выработки
выделяются пыль и газы, оказывающие неблагоприятное действие на работающих. Для
подачи свежего воздуха в шахту применяют шахтную вентиляцию. Различают следующие
системы вентиляции: приточную (рис. 61, а), при которой свежий воздух вентиляционной
установкой подается по воздуховодам 2 в забой 1, а загрязненный воздух по выработке
направляется к выходу; вытяжную (рис. 61,6), когда свежий воздух под атмосферным
давлением поступает в забой по выработке, а загрязненный удаляется по воздуховоду под
действием разряжения, создаваемого всасывающими вентиляторами; комбинированную
(рис. 61, в), по которой одна вентиляционная установка работает на всасывание, а другая
— на нагнетание. Для уменьшения длины нагнетательного воздуховода при этом
устраивают воздухонепроницаемую перемычку 3.
Движение воздуха по горным выработкам или воздуховодам обеспечивают
вентиляторы — машины для принудительной подачи воздуха. Вентилятор в комплекте
с приводом, пусковой аппаратурой и устройствами по управлению воздушным потоком
составляет вентиляционную установку. Главную вентиляционную установку размещают,
как правило, вблизи ствола на поверхности.
В зависимости от принятой схемы проветривания вентилятор может нагнетать
свежий воздух в шахту или вытягивать из Шахты отработанный. При втором способе

в шахте понижается давление воздуха, и о поверхности под атмосферным давлением
свежий воздух устремляется в шахту.
В зимнее время температура подаваемого в шахту воздуха должна быть не ниже
+2?С. Для обогрева воздуха применяют калориферы. Вентиляционные установки имеют
устройства для реверсирования— изменения направления движения воздушной струи.
Для проветривания отдельных участков шахты или забоев служат установки
местного проветривания, которые состоят из вентиляторов и воздуховодов.
В качестве воздуховодов в период строительства тоннелей широко применяют
стальные трубы диаметрами 500, 600 и 800 мм. По мере продвигания забоя трубы
наращивают.
В призабойной зоне размещают местную побудительную установку из двух
вентиляторов. Назначение местных вентиляторов — обеспечить циркуляцию воздуха
в призабойной зоне в целях исключения загазованности воздуха в местах, удаленных
от конца всасывающей трубы основной системы вентиляции.
Вентиляцию выработок при проводке тоннелей в искусственно замороженных
грунтах осуществляют по специальному режиму, не допускающему оттаивания грунта
в забое.
Для проветривания сооружений действующих метрополитенов устраивают
вентиляционные каналы из железобетонных элементов или монолитного железобетона,
металлические воздуховоды круглого и прямоугольного сечений и асбоцементные короба.
В целях глушения шума, возникающего при работе вентиляторов, стволы
вентиляционных шахт, перегородки отсеков выкладывают шумопо-глощающими
(пористыми) блоками.

Контрольные вопросы
Перечислите основные элементы проходческих щитов.
В чем
состоит
отличие
механизированных
проходческих
щитов
от немеханизированных?
Каковы назначение и устройство укладчиков обделки?
Какие типы погрузочных машин применяются в тоннелестроении?
Назовите основные виды рабочего оборудования одноковшовых экскаваторов.
Какими машинами оборудуют шахтный водоотлив и вентиляцию?

Глава VII. ТРАНСПОРТ ГРУНТА И МАТЕРИАЛОВ. ПОДЪЕМНОТРАНСПОРТНЫЕ УСТРОЙСТВА

Тоннельный транспорт
Тоннельный транспорт служит для перевозки разработанной породы из забоя
в отвал, для доставки материалов и оборудования к месту производства строительномонтажных работ. При ведении горных работ бесперебойность работы транспорта
особенно важна, так как в горной выработке нет места для временного складирования
материалов и горной массы.
Транспортные
средства
по принципу
действия
разделяют
на средства
периодического действия (все виды рельсового транспорта) и непрерывного действия
(конвейерный и гидравлический транспорт). При строительстве тоннелей используют
рельсовый и безрельсовый (автомобильный и конвейерный) транспорт.
Для рельсового транспорта, кроме подвижного состава (электровозов, вагонеток),
необходим рельсовый путь. Путь состоит из нижнего и верхнего строения. В строящихся

тоннелях нижним строением — основанием пути служит подошва.выработки или плоский
лоток обделки.
К верхнему строению относятся стальные рельсы, деревянные шпалы или
заменяющие их тиранты (бревна, уложенные в лоток поперек тоннеля) и рельсовые
скрепления, которыми рельсы прикрепляют к шпалам. При укладке пути без шпал, прямо
на бетонное основание, используют рельсовые звенья в виде рельсов, прикрепленных
к поперечным металлическим планкам.
Для откаточных путей применяют стальные рельсы 8-метровые стандартного
профиля типов Р18, Р24 или Р38 (цифра указывает округленную массу 1-метрового
отрезка рельса в килограммах). Ширина колеи откаточных путей 600, 750 или
900 мм в зависимости от типа подвижного состава (электровозов и вагонеток). Рельсы
на стыках торцов соединяют между собой накладками с болтовым креплением, оставляя
зазор не более 5 мм. Для повышения упругости стыки располагают между шпалами. Пути
в подходных штольнях, как правило, бетонируют до уровня головки рельсов.
Для наращивания пути у забоя используют вставки-времянки из отрезков рельсов
длиной от 1 до 4 м, которые по мере подвига-ния забоя заменяют целыми звеньями
рельсов. Применяют также выдвижные рельсовые звенья (рис. 62) из положенных набок
(внутри постоянной рельсовой колеи) рельсов 1, плотно прижатых к неподвижным
рельсам основного пути распорками 2. Погрузочная машина или вагонетка при переходе
на выдвижные рельсовые звенья передвигается по их шейке ребордами своих колес.
Выдвижные звенья по мере продвигания забоя заменяют обычными рельсовыми
звеньями.
При укладке в выработке одного пути через каждые 150-200 м устраивают
разминовки, длина которых соответствует наиболее длинному составу вагонеток.
Для перевода подвижного состава с одного пути на другой служат стрелочные
переводы или съезды. Стрелочный перевод (рис. 63) состоит из подвижных заостренных
отрезков рельсов (перьев) 7, неподвижных рамных рельсов 4 и механизма 5 перевода
перьев в одно из крайних положений. Сопряжение рельсов прямого пути с рельсами
ответвления выполняют с помощью крестовины 2 и двух контррельсов 3. Замену
вагонеток у забоя обеспечивают плиты-разминовки или платформы, входящие в состав
проходческого комплекса.
Для перевозки породы и сыпучих грузов используют вагонетки (рис. 64), а для
транспортирования элементов обделки и оборудования — платформы.
Для разгрузки вагонеток с глухим кузовом (рис. 64, а) применяют круговые
опрокидыватели (рис. 65) с горизонтальной осью вращения. Вагонетку закатывают
в опрокидыватель, и при полном его обороте она разгружается.

Рис.

62.

Рис.

63.

Рис. 64.

Шахтные

вагонетки:

а-с глухим кузовом: б-с опрокидным кузовом; в — блокотюбинговозка; 1 — кузов; 2 — ходовая часть; 3 —
элемент сборной обделки

Отдельные вагонетки
сцепляют
в состав
вручную.
Новые вагонетки
с автоматической сцепкой сцепляются при соударении, а для их расцепки необходимо
нажать ногой на рычаг расцепления сцепки одной из вагонеток.
Вагонетку с опрокидным кузовом (рис. 64, б) разгружают путем наклона кузова
в необходимую сторону вручную или с помощью механизма опрокидывания.
Платформы-блокотюбинговозки (рис. 64, в) имеют открытую низкую площадку,
на которую тюбинги (или блоки) укладывают спинкой вниз и расклинивают. Для
перевозки длинномерных материалов применяют платформы со вставными или
приваренными к раме вертикальными стойками.
При строительстве метрополитенов в качестве локомотивов чаще всего используют
контактные электровозы (рис. 66, а), получающие электроэнергию от воздушного,
подвешенного на высоте не менее 2,2 м контактного провода.
Реже применяют аккумуляторные электровозы (рис. 66, б), получающие
электроэнергию от размещенной на электровозе аккумуляторной батареи, или дизелевозы
— локомотивы с двигателем внутреннего сгорания.
На коротких прямых участках тоннеля можно применять канатную откатку
с использованием тяговых (маневровых) лебедок.
Конвейеры (транспортеры) (рис.67) — преимущественно ленточные — малой длины
при строительстве метрополитенов применяют для перемещения породы при щитовой
проходке тоннелей и для вспомогательных работ на поверхности. Тканевая прорезиненная
или синтетическая лента является одновременно тяговым и грузо-несущим органом

конвейера. Для поддержания и направления ленты для придания грузовой ее ветви
лотковой формы служат роликовые опоры.
Наиболее распространенным видом наземного транспорта, обслуживающим
строительство метрополитенов, является автомобильный. Разнообразные по назначению
автомобили используют для перевозки оборудования, материалов, породы.
Автомобили-бетоносмесители предназначены для приготовления и перевозки
бетонной смеси. В эксплуатации находится также обширный парк прицепов-роспусков
для перевозки длинномерных материалов, трайлеров для перевозки тяжеловесных
неделимых грузов, контейнеровозов, панелевозов и др.
Транспортные средства являются источником повышенной опасности. Так,
запрещено перевозить людей на электровозах и в вагонетках.
Во время движения состава по горной выработке следует пропустить его, стоя
в безопасном месте. При сцепке вагонеток работать следует только одной рукой.
По выработкам, в которых подвешен контактный проход, нельзя переносить
длинномерные материалы или инструменты на плече.

Рис. 65.

Круговой

1 — привод; 2 — барабан; 3 — уголки; 4 — упорные ролики; 5 — рельсовый путь

опрокидыватель:

Рис. 66.

Шахтные

электровозы:

В выработках, где подвешен контактный провод, через каждые 100 м, а также на пересечениях с другими
выработками и на кривых участках вывешивают светящиеся надписи: «Берегись! Провод под
напряжением».

Запрещается односторонняя загрузка вагонеток, а также их перегрузка. Нагружать
их следует ниже бортов кузова на 10 см. Вагонетки, груженные выше бортов или с грузом,
выступающим за габариты вагонеток, перевозить запрещается.
Откатывать вручную или оставлять на уклоне вагонетки и площадки можно только
с разрешения начальника смены. При этом они должны быть надежно заторможены
с помощью металлических башмаков.
Прежде чем отцепить вагонетку от состава, ее следует предварительно затормозить
башмаком. При опрокидывании кузова вагонетки следует стоять только со стороны
буферов. Сбоку вагонетки стоять запрещается. При откатке вагонетки вручную следует
находиться сзади нее. Откатывать на себя вагонетку, а также стоять сбоку запрещается.
Откатывать вагонетки следует со скоростью идущего человека.
Разгонять вагонетку и оставлять ее без сопровождения запрещается. Нельзя
откатывать одновременно несколько вагонеток.

Рис. 67.

Ленточный

конвейер:

1 — редуктор; 2 — приводной барабан; 3 — прорезиненная лента; 4 — обводной (натяжной) барабан; 5 —
натяжное устройство (для ленты); 6 — роликовые опоры; 7-рама; 8 — электродвигатель

Шахтный
подъем
горный комплекс

и надшахтный

Комплекс оборудования и устройств, обеспечивающих производство работ
по спуску и подъему грузов по шахтным стволам, называют подъемом. По назначению
подъем может быть грузовой или грузолюдской, по сроку службы — временный
(проходческий) и постоянный (на весь период строительства).
Каждый шахтный подъем имеет подъемную машину (рис. 68), барабаны которой
соединены канатами с подъемными сосудами (клетью, скипом, бадьей); шахтный копер
и копровые шкивы для направления канатов в ствол. При вращении барабанов подъемной
машины один канат навивается, а другой свивается с них, благодаря чему происходит
одновременный подъем одной клети и спуск другой.
При строительстве метрополитенов мелкого заложения применяют только грузовой
подъем. Все работающие спускаются по лестничным спускам.
При строительстве метрополитенов глубокого заложения применяют вертикальный
грузолюдской клетевой подъем.
При клетевом подъеме погрузочно-разгрузочные операции производятся
на приемных (посадочных) площадках надшахтного горного комплекса, на нулевом
горизонте и в околоствольном дворе. Нулевым горизонтом называют приемную
(в отдельных случаях она может быть и посадочной) площадку, расположенную на уровне
земли, т. е. устья ствола. На всех площадках устанавливают предохранительные решетки,
которые так сблокированы с сигнализацией подъема, что при открытой решетке

отправление клети невозможно. Во время работы клетевого подъема на приемной
площадке надшахтного комплекса постоянно находится рукоятчик, а в околоствольном
дворе — стволовой.

Рис. 68.

Подъемная

1 — барабан; 2 — редуктор; 3 — электродвигатель; 4 — пульт управления

машина:

Рис. 69.

Схема

бадьевого

подъема

при

проходке

стволов:

1 — эстакада; 2 — копер; 3 — помещение подъемной установки; 4 — подвесной полок; 5 — подвесная
люлька для насосов

Работы по проходке шахтных стволов обслуживает проходческий бадьевой подъем
(рис. 69). Различают одно— и двухбадьевые подъемы. При однобадьевом подъеме
в движении находится одна бадья, а вторая в это время заполняется породой. Перецепка
бадей допускается только в забое. При двухбадьевом подъеме бадью, поднятую
на поверхность, разгружают, а вторую (порожнюю) бадью в забое отцепляют и вместо нее
навешивают третью бадью, заполненную породой.
Бадьи применяют при проходке и углублении стволов шахт для спуска-подъема
людей и транспортирования породы, материалов и оборудования. Бадья состоит
из сварного стального кузова бочкообразной формы высотой не менее 1 м и дуги. Бадью
подвешивают к канату с помощью подвесного (прицепного) устройства на дуге.
Вертикальный грузолюдской подъем (рис. 70) оборудуют клетью (рис. 71), которая
представляет собой сварной металлический каркас, обшитый по бокам стальными
листами.

Рис. 70.

Схема

клетевой

подъемной

установки:

1,9 — клети; 2 — надшахтный горный комплекс; 3 — направляющие (копровые) шкивы; 4 — подъемные
канаты; 5 — подъемная машина; б — здание подъемной машины; 7 — шахтный копер; 8 — околоствольный
двор; 10 — нулевой горизонт.

Рис. 71.

Одноэтажная

клеть:

1 — вагонетка; 2 — каркас; 3 — зубчатые захваты парашюта; 4, 5, 6 — система тяг и рычагов парашюта;
7 — подвесное устройство; 8 — коуш

Для плавного движения подъемных сосудов параллельно оси ствола шахты
применяют металлические или деревянные проводники, закрепленные вдоль ствола.
По проводникам движутся направляющие устройства — башмаки (лапы), закрепленные
на подъемных сосудах.
Клети, служащие для спуска и подъема людей, имеют специальные устройства —
парашюты, которые обеспечивают автоматическую остановку клети при обрыве каната.
Посадку в клеть шахтного подъема разрешают рукоятчик (наверху) или стволовой
(внизу). После подачи сигнала об отправке клети входить в нее воспрещается. Выходить
из клети можно после полной ее остановки и открывания дверок стволовым или
рукоятчиком.
При проходке ствола в его забой спускаются по лестничному отделению или в бадье.
Опускаться в забой по тюбингам, временной крепи или по лесоспускному
отделению ствола запрещено.

Подъемно-транспортные устройства
Подъемно-транспортное оборудование может быть подъемным, напольным
и надземным. К подъемному оборудованию относят блоки и тали (тельферы),
подвешенные к неподвижным опорам, домкраты и другие механизмы. Напольным
оборудованием являются лебедки, передвижные краны, тележки и другие устройства.
Надземное оборудование включает в себя кран-балки, монорельсы, мостовые и другие
грузоподъемные краны.

Блок (рис. 72, а) —это вращающийся на оси диск (ролик), по ободу которого сделан
желоб для каната, поднимающего груз. Для выигрыша в силе пользуются двумя блоками:
подвижным и неподвижным. Грузоподъемное устройство из двух блоков, огибаемых
канатом или цепью, называют полиспастом (рис. 72, б). Поднимаемый груз подвешивают
к обойме подвижного блока. С помощью блоков или полиспаста можно поднимать или
перемещать грузы по горизонтальной или наклонной плоскости.
Таль (рис. 72, в) — это компактный подвесной подъемный механизм с ручным,
электрическим или пневматическим приводом. Ее подвешивают над местом работы или
монтируют на монорельсе на тележке (кошке). При этом груз может перемещаться как
вверх-вниз, так и в горизонтальном направлении.
Для перемещения грузов на небольшую высоту и малые расстояния применяют
реечные, винтовые и гидравлические домкраты (рис. 73).
Машинами для подъема или перемещения грузов канатом, навиваемым на барабан,
являются лебедки с механическим или электрическим приводом. Они являются составной
частью подъемных кранов, горных и других машин. При небольших объемах работ
и малой скорости перемещения применяют ручные лебедки (рис. 74).
Подъем и спуск груза с помощью электрической лебедки производятся путем
реверсирования (изменения направления вращения) ротора двигателя.
Кранами называют машины периодического действия, которые используют для
подъема и перемещения грузов. Основой любого крана являются ферма и механизмы
подъема и перемещения груза. Многие краны имеют механизмы передвижения
и поворота, а также подъема своих собственных конструкций (самомонтирующиеся
краны).
При строительстве метрополитенов краны используют для перемещении грузов при
монтаже тоннельных конструкций открытого способа работ, строительных конструкций
вестибюлей, депо, надшахтных, служебных и жилых зданий.
В метростроении применяют козловые, стреловые и башенные грузоподъемные
краны.
Для строительства открытым способом станций (реже — перегонных тоннелей)
метрополитенов,
а также
для
выполнения
погрузочно-разгрузочных
работ
на строительных площадках применяют козловые самомонтирующиеся краны ККТС20 пролетом до 40 м и грузоподъемностью 20 т. Такой кран (рис. 75, а) имеет две опоры 2,
установленные на четырех ходовых тележках 1, и пролетное строение (мост) 3,
по которому перемещается грузовая тележка с лебедкой. Ходовые тележки передвигаются
по подкрановым путям. Кабина управления краном подвешена на дополнительной
каретке, связанной с грузовой тележкой.

Рис. 72.

Грузоподъемные

устройства:

а— блок; б-полиспаст; в — таль; 1 — щека; 2 — проушина; 3 — обойма (скоба); 4 — крюк; 5 — ролик

Рис. 73.

Домкраты:

a— реечный; б-винтовой; в — гидравлический; 1 — рукоятка; 2 — корпус; 3 — выдвижная рейка; 4 —лапа;
5 — гайка; 6 — винт; 7 — шток; 8-ручной масляный насос

Рис. 74.

Ручная

лебедка:

1 — стяжные болты; 2 — щека; 3 — барабан; 4 — храповое колесо; 5 — рукоятка; 6 — зубчатое колесо

Башенным краном (рис. 75, б) называют поворотный кран со стрелой, закрепленной
в верхней части вертикально расположенной башни. Находящаяся на верху башни кабина
машиниста обеспечивает хороший обзор фронта работ. Груз поднимают с помощью
грузовой лебедки. Грузозахватным органом крана является крюковая подвеска.

Рис. 75.

Подъемные

краны:

а — козловый ККТС-20; б — башенный; в — пневмоколесный; 1 — ходовай тележка; 2 — опоры; 3 — мост;
4— кабина управления; 5 — грузовая тележка; 6 — опорная часть; 7 — башня; 8 — грузовая лебедка; 9 —
стрела; 10 — крюковая подвеска; 11 — поворотная часть; 12 — выносные опоры (аутригеры); 13 — рама
на колесном ходу

Мобильные стреловые краны (рис. 75, в) широко применяют на строительномонтажных и погрузочно-разгрузочных работах, особенно три строительстве объектов,
удаленных один от другого на значительные расстояния. Такие краны, как правило,
состоят из двух основных частей: ходовой — нижней несущей рамы, к которой крепятся
ходовые устройства, и поворотной, в которую входит платформа с крановыми
механизмами, стрелой, мачтой (стойкой) и ее оснасткой. По типу ходового устройства
краны делят на рельсовые и безрельсовые. Безрельсовые краны могут быть трак-торные,
гусеничные или на пневмоколесном ходу.
Наиболее широко распространены самоходные стреловые краны на шасси грузовых
автомобилей. Высокие транспортные скорости, хорошая проходимость и сменное рабочее
оборудование делают их применение весьма эффективным.
Любое перемещение груза сопровождается минимум двумя операциями: строповкой
и .непосредственно перемещением.
Строповкой называют крепление груза к крюку грузоподъемного средства для
подъема, расстроповкой — освобождение груза от крюка после его установки.
Конструкции и их составные части стропуют перед перемещением и расстроповывают
только после установки в проектное положение, выверки и надежного закрепления.
Для крепления груза к крюку применяют стропы из стального каната или захваты.

Стальные канаты состоят из отдельных тонких стальных проволок диаметром
от 0,2 до 3 мм, свитых вокруг одного центрального стержня (сердечника). Пеньковый
сердечник придает канату гибкость и удерживает смазку.
Из отдельных кусков канатов изготовляют стропы — простейшие съемные
грузозахватные приспособления с закрепленными по концам коушами (петлями) или
крюками, которые упрощают крепление стропов на поднимаемом грузе.
Канатные стропы (рис. 76) бывают одно-, двух-, трех— и четырехветвевые,
универсальные и полуавтоматические. Универсальные стропы служат для строповки
грузов обвязкой, остальные — для навешивания грузов, имеющих приспособления в виде
крюков, скоб, проушин. Каждый строп должен иметь маркировку (клеймо, бирку)
с указанием номера, грузоподъемности и даты последнего испытания. Применять строп
без маркировки запрещено, если даже он не имеет видимых дефектов.
При подъеме грузов большой длины, сложной формы и объемных конструкций
применяют плоские траверсы (рис. 77, а).
Для подъема и монтажа элементов цельносекционной обделки применяют
специальное строповочное приспособление (рис. 77, б).
При работе любого подъемного механизма запрещается: оставлять грузы на весу
даже на короткое время, находиться на перемещаемых или поднимаемых грузах или под
ними, оставлять незакрепленными детали или конструкции в перерывах (обед, отдых)
и после окончания работ.

Рис. 76.

Канатные

стропы:

а — одноветвевой; б — двухветвевой; в — универсальный; г — полуавтоматический; 1 — коуш; 2 —
втулочное соединение; 3 — канат; 4 — кольцо строповое; 5 — крюк; 6 — заплетка с последующей обмоткой
проволокой; 7 — кронштейн; 8 — гибкая связь; Р~ защелка; 10 — тяга

При строповке соблюдают следующие правила: грузоподъемность стропов должна
быть не менее массы поднимаемого груза; на острые ребра поднимаемого груза под
стропы помещают под-кладки; места подвески грузов должны быть расположены выше
центра тяжести груза; стропы накладывают на поднимаемый груз без узлов или
перекруток; усилия во всех ветвях стропов должны быть равными; способы строповки
должны исключать возможность падения или скольжения груза и обеспечивать подачу его
к месту установки в положении, близком к проектному.

Рис. 77.

Грузозахватные

приспособления:

а — плоская траверса; б — строповочное приспособление для цельносекционной обделки; 1 — кольцо
строповое; 2 — канат; 3 — распорка; 4 — крюк; 5 — элемент цельносекционной обделки; 6 — стержневой
захват

Правильная строповка обеспечивает безопасность работы, уменьшает время
и затраты труда на подъем груза. Именно поэтому строповку грузов должны проводить
только лица, специально обученные и аттестованные. До подъема и перемещения груза
крепление его должно быть проверено лицом, ответственным за безопасное перемещение
грузов.
Стропы хранят в закрытых сухих помещениях или под навесами на полках или
вешалках и периодически смазывают.

Контрольные вопросы
Что входит в подвижной состав подземного транспорта?
Расскажите об устройстве временного и постоянного подъемов.
Каковы составные части надшахтного горного комплекса?
Какие грузоподъемные краны применяют при строительстве метрополитенов?

Раздел третий. СПОСОБЫ И ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА
МЕТРОПОЛИТЕНОВ
Глава
VIII.
ОРГАНИЗАЦИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВА
МЕТРОПОЛИТЕНОВ

Управление
метрополитенов

строительством

Процесс строительства метрополитенов и тоннелей можно разделить на два этапа
(периода).
На первом, наиболее трудоемком, проходят выработки и возводят постоянную
конструкцию — обделку. На этом этапе решают главную задачу — обеспечить
надежность и долговечность подземного сооружения и создать,условия для устойчивой
его эксплуатации.

На втором этапе в построенных тоннелях монтируют технологическое оборудование
и устройства: электротехнические, связи и автоматики, укладывают рельсовый путь,
выполняют архитектурно-отделочные работы. Работы этого периода имеют цель —
обеспечить бесперебойное движение поездов и безаварийную работу всех систем,
оборудования и устройств, предназначаемых для обслуживания пассажиров.
Строительство метрополитенов ведут подрядным способом, при котором постоянно
действующие хозрасчетные подрядные строительные организации (подрядчики) на основе
заключаемых с заказчиком договоров подряда выполняют весь комплекс строительных
работ. Благодаря договорным отношениям между подрядчиками и заказчиками
устанавливается взаимный контроль, который содействует экономному использованию
материальных, трудовых и денежных ресурсов, повышает ответственность заказчиков
и строительных организаций за правильное ведение строительства.
Ведущей специализированной отраслевой организацией по строительству
метрополитенов
является
Главное
управление
по строительству
тоннелей
и метрополитенов (Главтоннельметро-строй) Министерства транспортного строительства
СССР. В системе Главтоннельметростроя имеются территориальные управления
строительств (метрострои), действующие на правах строительных трестов и ведущие
на условиях генерального подряда строительство метрополитенов в городах нашей
страны. К таким управлениям относятся Мосметрострой, Ленметрострой, Киевметрострой
и др. Как правило, в каждом городе, где строится метрополитен, организуется свое
управление строительства, в состав которого входят низовые метростроительные
организации — тоннельные отряды (ТО) и строительно-монтажные управления (СМУ),
которые ведут строительно-монтажные работы по сооружению объектов метрополитена,
т. е. выполняют в основном работы первого этапа. На втором этапе привлекаются
специализированные организации Главтоннельметростроя, других главков Министерства
транспортного строительства или других министерств, выполняющие то субподрядным
договорам архитектурно-отделочные работы, монтаж технологических устройств или
работы, требующие применения специальных способов (замораживания, водопонижения
и др.).
На Управление строительства возлагается роль координирующего органа,
увязывающего деятельность собственных и внешних организаций, а также вся полнота
ответственности за выполнение установленных планов и ввод линий метрополитена
в эксплуатацию.
Таким образом управление строительством метрополитенов осуществляется
по трехступенчатой схеме: Министерство (главк) — Управление строительством
(Метрострой), строительно-монтажное управление или тоннельный отряд.
Техническое и организационное руководство работами непосредственно на объектах
строительства и строительных площадках осуществляется аппаратом строительномонтажных управлений и тоннельных отрядов
— начальниками участков,
производителями работ, сменными инженерами и мастерами.
В состав Главного управления метрополитенов Министерства путей сообщения
СССР входят управления метрополитенов, осуществляющие эксплуатацию в городах, где
действует метрополитен (Московский метрополитен, Ленинградский метрополитен и др.),
и дирекции
строительства
метрополитенов,
непосредственно
осуществляющие
обязанности заказчика. На организацию заказчика возлагаются планирование
капитальных вложений, обеспечение строительства проектно-сметной документацией,
оборудованием, контроль за ходом строительства, приемка выполненных строительномонтажных работ, ввод линии в эксплуатацию и др.
В состав территориального Управления строительства метрополитена (треста)
входят несколько строительно-монтажных управлений (СМУ), тоннельных отрядов (ТО),
промышленное предприятие (завод, цех или полигон) по производству сборных

железобетонных изделий и приготовлению товарного бетона, управление механизации
(УМ)
с ремонтно-механическим
предприятием,
управление
производственнотехнологической комплектации (УПТК), автобаза.
Управления механизации и ремонтно-механическое предприятие обеспечивают
тоннельные отряды и строительно-монтажные управления горнопроходческими
и строительными механизмами, средствами малой механизации и инструментом,
производят ремонт всех видов механизмов и оборудования. Управление производственнотехнологической комплектации занимается вопросами материально-технического
снабжения
строительных
подразделений
и предприятий,
входящих
в состав
территориального управления строительства метрополитена. Автобаза обеспечивает
строительство метрополитена автомобильным транспортом всех видов и назначений.
Кроме того, в состав территориального управления строительства метрополитена входят:
учебный пункт, организуемый для подготовки и обучения проходчиков — рабочих
строительной специальности, монтажников и механизаторов; строительные лаборатории,
выполняющие контроль качества используемых строительных материалов. Управление
строительства имеет также общежития для размещения строителей, культурно-бытовые
учреждения и т. д.
Возглавляет территориальное Управление строительства метрополитена начальник,
который несет полную ответственность за всю производственную и хозяйственную
деятельность Управления.
Начальники территориальных управлений строительства осуществляют руководство
всей технической и хозяйственной деятельностью через своих заместителей и отделы
аппарата Управления — плановый, инженерной подготовки, производственный,
технический, главного механика, маркшейдерский, финансово-бухгалтерский и отдел
кадров. В зависимости от объема выполняемых работ число отделов по функциональным
направлениям может быть увеличено (организуют отделы сметно-договорный, техники
безопасности и др.).
Строительно-монтажные управления и тоннельные отряды непосредственно
выполняют основные работы по возведению объектов метрополитена ив своем составе
имеют производственные подразделения — строительные участки (участки
производителя работ), подсобные предприятия: механический цех, материальный склад
и др. В составе СМУ (ТО) имеются такие же функциональные отделы, как и в аппарате
территориального управления строительства.
Строительный участок (участок производителя работ) объединяет производственные
бригады и отдельных рабочих, непосредственно выполняющих горнопроходческие
и строительно-монтажные работы. Возглавляет строительный участок начальник,
основной задачей которого является организация строительного производства на участке
работы и оперативное руководство строительством порученных ему объектов. Кроме
того, начальник участка несет ответственность за выполнение правил охраны труда
и правил пожарной безопасности на подведомственном ему объекте.
Начальнику участку подчинены: сменные инженеры (мастера), руководящие
работой бригад; механик участка, занимающийся эксплуатацией и ремонтом машин
и механизмов на участке; табельщик, ведущий учет выхода рабочих на работу; техникнормировщик, который составляет наряды рабочим и расчитывает заработную плату
за выполнение работы, и кладовщик, отвечающий за приемку, хранение, учет и выдачу
материалов.
В обязанности сменного инженера (горного мастера) входят непосредственное
руководство бригадами, их технический инструктаж, организация рабочих мест бригад
и их расстановка, приемка от бригад выполненных объемов работ (по качеству
и количеству). Он также следит за соблюдением правил техники безопасности

и состоянием трудовой дисциплины в бригадах. Сменный инженер ежедневно подводит
итоги выполненных работ.
Наиболее рациональной формой организации работы в современных условиях
является бригадная организация труда. Во главе каждой бригады стоит назначаемый
из числа наиболее опытных и квалифицированных рабочих бригадир; он непосредственно
руководит работой своей бригады, получает от мастера наряды, организует рабочие места
и расставляет рабочих по фронту работ.
По характеру работы бригады могут быть специализированные и комплексные.
Специализированные бригады состоят из рабочих одной специальности (имеющих
различные разряды) и предназначены для выполнения однородных основных или
вспомогательных производственных, процессов. К таким бригадам на строительстве
метрополитенов относятся бригады изолировщиков, отделочников, путейцев,
монтажников, специализированные бригады по монтажу технологического оборудования.
В комплексных бригадах рабочие разных профессий объединены под руководством
одного бригадира, что способствует более четкой и слаженной работе. Состав бригады
сохраняется постоянным на весь —период работы на объекте. Как правило,
комплексными бригадами осуществляются все горнопроходческие работы, включающие
объем работ по сооружению тоннеля: разработка грунта, возведение обделки, проведение
первичного нагнетания, транспортировка грунта и материалов. В одном проходческом
забое круглосуточно работает одна комплексная бригада, состоящая из звеньев,
работающих посменно. Комплексными бригадами ведутся также работы по строительству
тоннелей и станций, сооружаемых открытым способом.
Комплексные специализированные бригады, как правило, работают по методу
бригадного или участкового подряда. Бригада заключает с администрацией СМУ или
ТО договор на выполнение какой-либо работы, предусматривающий конечный результат
(например, сооружение станции, проходка перегонного тоннеля и сдача его под монтаж
пути и технологических устройств, проходка наклонного тоннеля и сдача его под монтаж
эскалаторов, укладка пути на всей линии метрополитена). Дальнейшим развитием
бригадного подряда является коллективный подряд, по которому работает СМУ или ТО,
заключившие с администрацией управления треста коллективный договор на сооружение
того или иного объекта и сдачу его в эксплуатацию.

Организация
и производства работ

строительства

Организация строительного .процесса по сооружению линии метрополитена
предусматривает:
инженерную подготовку к строительству;
осуществление горнопроходческих работ по строительству тоннелей и всех
подземных сооружений и строительно-монтажных работ по возведению наземных
сооружений (работы первого периода);
выполнение в построенных объектах работ по монтажу постоянных тоннельных
технологических устройств (электротехнических, связи, автоматики, телемеханики,
сантехнических), укладке путей, производству строительных и архитектурно-отделочных
работ (работы второго периода);
завершение строительства, предусматривающее проведение пусконаладочных работ
по всем построенным объектам, пробную обкатку поездов и сдачу линии в эксплуатацию.
Инженерная подготовка к строительству предусматривает выполнение комплекса
мероприятий,
обеспечивающих
своевременное
развертывание
и планомерное

осуществление строительства метрополитена в заданные планом сроки. При этом
различают организационные мероприятия и подготовительные работы.
Организационные мероприятия выполняют до начала работ на строительной
площадке. К ним относятся: утверждение проекта строительства; разработка и получение
рабочей документации и смет; распределение объемов работ и объектов между
строительными организациями; оформление финансирования и заключение договоров
подряда на строительство; отвод земельных участков для строительства объектов
.метрополитена; согласование с соответствующими организациями разрешений
на подключение строящихся объектов к электрическим, тепловым, водопроводным,
канализационным, телефонным и другим сетям; оформление аренды на пользование
жилыми и нежилыми помещениями для размещения производственных служб и бытовых
объектов; уведомление инспекций горного надзора, энергонадзора, котлонадзора,
пожарного и санитарного надзоров о сроках начала работ на объекте.
В процессе подготовительных работ выполняется освоение строительных площадок:
их расчистка и планировка; вынос подземных коммуникаций из зоны работ; создание
геодезической разбивочной основы для строительства объектов; устройство подъездных
дорог и перенос трамвайных путей; строительство временных производственных
и бытовых зданий (механических мастерских, компрессорных, складов, душевых
комбинатов); прокладка сетей воздухоснабжения, электротеплоснабжения, водопровода>
связи и др.; монтаж горных комплексов, оборудования и механизмов для производства
работ. Для успешной инженерной подготовки большое значение имеет наличие полной
проектной документации по организации и производству работ. Эта документация
состоит из двух разделов: проекта организации строительства (ПОС) и проекта
производства работ (ППР). Порядок разработки и утверждения ПОС и ППР определены
специальной инструкцией Госстроя СССР.
Проект организации строительства (ПОС) разрабатывается проектной
организацией в составе .проекта линии и является документом, на основе которого
распределяются капитальные вложения и объемы строительно-монтажных работ
по срокам строительства и делаются обоснования сметной стоимости строительства.
В состав проекта организации строительства включают календарный план (график)
строительства
с указанием
очередности
и сроков
строительства
основных
и вспомогательных сооружений; строительный генеральный план с расположением
постоянных и временных зданий и сооружений; организационно-технологические схемы
возведения постоянных сооружений и описание методов работ; материалы для
геодезического обеспечения строительств; ведомости объемов строительных монтажных
и специальных работ; график потребности в строительных материалах, конструкциях,
изделиях и оборудовании и график потребности в кадрах.
Проект производства работ (ППР) разрабатывается строительной организацией
(тоннельным отрядом, строительно-монтажным управлением) или проектным отделом
при управлении строительства метрополитена. В основу этого проекта кладутся
принципиальные решения проекта организации строительства и организационнотехнические мероприятия, разработанные самой строительной организацией. ППР
предусматривает: наиболее эффективные методы работ с учетом уточненных местных
условий и развития фронта работ, отдельные детали элементов работ, расстановку
и полное
использование
горнопроходческого
и строительного
оборудования
и механизмов, механизацию производственных процессов, использование новейших
достижений науки и техники, реализацию рационализаторских предложений новаторов
производства.
Правильное решение вопросов подготовки строительства имеет существенное
значение для дальнейшего успешного строительства линии метрополитена.

Весь комплекс подготовительных работ должен быть технологически увязан
с основными горнопроходческими и строительно-монтажными работами и должен
обеспечивать необходимый фронт работ строительным подразделениям. Производство
работ начинают только после завершения в необходимом объеме организационноподготовительных мероприятий и проведении всех вне-и внутриплощадочных
подготовительных работ.
При производстве строительных работ важное значение имеет установление
оптимальной последовательности возведения отдельных объектов метрополитена.
Процесс строительства должен предусматривать параллельное ведение работ по проходке
тоннелей, строительству притоннельных сооружений, технологических помещений
и объектов и совмещенное выполнение путевых, монтажных и отделочных работ, а также
поузловой —метод сдачи объектов под пусконаладочные работы.
Прогрессивная организация работ в метростроении предусматривает применение
поточного метода с цикличным производством горнопроходческих и строительномонтажных работ.
Циклом называют законченный процесс выполнения определенного объема работ,
повторяющихся через равные промежутки времени. Продолжительность цикла должна
быть такой, чтобы за смену или сутки завершилось целое число циклов. При большей
продолжительности работ цикла в него должно укладываться целое число смен.
При работах по проходке тоннелей один цикл чаще всего измеряют протяженностью
(числом метров) готового тоннеля, сооружаемого за одну смену. В состав цикла входят
основные работы (разработка забоя, уборка породы, установка временной крепи
и возведение обделки) и вспомогательные работы (укладка рельсовых путей, передвижка
проходческого оборудования, наращивание коммуникаций, нагнетание растворов
за обделку и др.).
Исходя
из состава
операций,
их нормативной
продолжительности
и последовательности выполнения составляют циклограмму проходки тоннеля. При этом
в целях повышения темпов работ всегда стремятся совместить во времени возможно
большее число отдельных операций. Эффективное совмещение работ по разработке забоя,
уборке породы и монтажу обделки достигается при щитовой проходке и особенно при
использовании механизированных щитов.
Циклограмма является основным документом при производстве работ на проходке
тоннелей. По циклограмме определяют необходимое число проходчиков, устанавливают
нормы выработки, составляют календарный график производства работ.
Циклограммы и календарные графики являются основными документами для
планирования объемов строительно-монтажных работ, которые выполняются
строительной организацией.
Организация и производство работ строятся на основании сводного линейного или
комплексного сетевого графика строительства, разработанного в проекте организации
строительства, и календарных графиков производства работ по сооружению отдельных
объектов.

Контрольные вопросы
Как осуществляется управление строительством метрополитенов?
Какие организации входят в состав управления строительством?
По какому принципу организуется работа на строительстве метрополитенов?

Глава IX. ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ
ВРЕМЕННЫХ СООРУЖЕНИЙ

РАБОТЫ.

УСТРОЙСТВО

Строительные площадки. Временные
здания и сооружения на поверхности
Строительство новых линий метрополитена начинают, как правило, с создания
строительных площадок. Это позволяет к началу основных строительно-монтажных работ
обеспечить объект временными коммуникациями (дороги, энерго- и водоснабжение
и т. д.), санитарно-бытовыми и производственными помещениями, смонтировать
механизированные установки, необходимые для работы шахты.
До начала строительства трассу новой линии метрополитена разбивают на участки
и намечают на каждом из них строительные площадки.
Строительной площадкой называют земельный участок, временно отведенный
в соответствии с проектом для производства строительно-монтажных работ. Места для
стройплощадок выбирают с учетом возможно меньшего стеснения нормальной жизни
города, удобства подъезда и выполнения земляных работ по планировке площадок.
Площадки с прилегающими к ним участками трассы закрепляют за отдельными
строительно-монтажными управлениями (СМУ). Располагают площадки, как правило,
у ствола шахты при закрытом способе работ или вблизи трассы при открытом способе.
На площадке для строительства тоннелей закрытым способом возводят (как правило,
до проходки шахтного ствола) комплекс зданий и сооружений, необходимых для
обеспечения нормальной работы шахты. Непосредственно у шахтного ствола располагают
основные сооружения: надшахтный копер и здание, бункерную и тельферную эстакады,
здание подъемной машины. Все они составляют надшахтный горный комплекс. Его
располагают на поверхности над околоствольным двором и соединяют с последним
стволом шахты.
Надшахтный копер чаще всего монтируют из тюбингов с помощью грузоподъемного
крана, установленного над устьем ствола. При этом оставляют необходимые
технологические проемы. В верхней части копра устанавливают шкивы для направления
подъемных канатов в ствол. Внутри копра собирают металлоконструкции, к которым
крепят приемные площадки, проводники, лестницы для прохода людей.
Надшахтное здание располагают над стволом. В нем размещают оборудование для
спуска и подъема работающих, выдачи грузов из шахты, спуска материалов
и оборудования в шахту (круговые опрокидыватели для разгрузки вагонеток, толкатели
вагонеток, перестановочные площадки, устройства для очистки вагонеток от налипшей
породы).
Бункерная эстакада, являющаяся составной частью надшахтного здания, примыкает
к стволу, она имеет два бункера, в которых при разгрузке вагонеток накапливается порода
для механизированной погрузки ее в автомобили-самосвалы.
Тельферная эстакада представляет собой высокий навес, под кровлей которого
подвешен монорельс, по которому передвигается электрическая таль для подъема грузов.
Под тельферной эстакадой складируют элементы сборной тоннельной обд елки
и материалы для доставки в шахту.
В здании подъемной машины размещают подъемные машины и аппаратуру
управления ими.
Расположенное в определенной последовательности технологическое оборудование
надшахтного горного комплекса обеспечивает поступление породы в (Приемные бункеры,
перемещение вагонеток и блокотюбинговозок. Вагонетки с материалами подают
с поверхности на надшахтный горный комплекс с помощью вспомогательного
подъемника. Элементы сборной обделки (тюбинги, блоки) поднимают и грузят
на блокотюбинговозки электроталью. Перемещение подвижного состава по горному

комплексу, постановку вагонеток и блокотюбинговозок в клеть и выкатку их из клети
обеспечивают толкатели верхнего действия. Разгрузка породы из вагонеток происходит,
когда опрокидыватель делает полный оборот (при положении вагонетки вверх дном). При
необходимости очистить вагонетку опрокидыватель останавливают в промежуточном
положении и рабочий орган устройства для очистки вводят в кузов вагонетки.
Выталкивание порожней вагонетки из опрокидывателя на перестановочную тележку
производит толкатель нижнего действия при закатывании очередной груженой вагонетки.
Подачу груженых вагонеток от клети к опрокидывателю и порожних обратно
обеспечивают перестановочные тележки.
Для утепления и защиты от атмосферных осадков надшахтный горный комплекс
обшивают стенками и перекрывают кровлей.
Процесс откатки в околоствольном дворе начинается с опускания клети с порожней
вагонеткой. К этому времени груженые породой вагонетки доставлены электровозом
из забоев в около-ствольный двор и установлены на стопорах. Очередная груженая
вагонетка подводится толкателем верхнего действия по соответствующему рельсовому
пути, открываются предохранительные решетки, порожняя вагонетка освобождается
от фиксирующих устройств в клети. При заталкивании груженой вагонетки из клети
автоматически выталкивается порожняя вагонетка. Затем груженая вагонетка фиксируется
в клети, закрываются защитные решетки клетевого отделения, и клеть поднимается
на поверхность. По мере отправки груженых вагонеток на поверхность электровозы
доставляют в околоствольный двор новые составы. Порожние вагонетки, вагонетки
с материалами или платформы с элементами обделки, поступающие с поверхности,
откатывают в подходную штольню для формирования их в составы, после чего
электровозы доставляют их в забой или к месту работ.
Механизированный горный комплекс для лроходки тоннелей мелкого заложения
монтируют на границе открытого и закрытого способов работ непосредственно над одним
из тоннелей.
К вспомогательным сооружениям на стройплощадке относят: комплектные
трансформаторные подстанции; компрессорную станцию (ее сооружают при отсутствии
централизованного снабжения сжатым воздухом); замораживающую станцию
(ее устраивают при необходимости искусственного замораживания грунтов);
механическую мастерскую, арматурную площадку; растворный и бетоносмесительный
узел; склад цемента и бункер для песка; склады материалов закрытого и открытого типов;
душевой комбинат для бытового обслуживания рабочих; медицинский пункт для оказания
первой помощи пострадавшим; административное здание (контора), столовую или буфет.
Для сокращения сроков и затрат на строительство временных сооружений под них
при возможности приспосабливают существующие строения или возводят их из сборных
деталей или изделий заводского изготовления. Подобные сооружения называют
временными типовыми зданиями (ВТЗ). Конструкции ВТЗ сборно-разборного типа
из каркасно-панельных изделий можно повторно применять 3-4 раза.
Особое внимание следует уделять правильному складированию железобетонных
конструкций и деталей, представляющих опасность из-за значительных размеров и массы.
Сборные бетонные и железобетонные конструктивные элементы укладывают
штабелями (рис. 78) в зоне действия монтажных механизмов с соблюдением
определенных требований.
Тюбинги и железобетонные блоки тоннельной обделки складируют в штабели
по маркам до шести рядов общей высотой не более 2,5 м с подкладками и прокладками.
Сборные железобетонные тонн.ельные конструкции типовых станций, вестибюлей,
одно- и двухпутных тоннелей метрополитенов открытого способа работ укладывают
следующим образом:

железобетонные сваи — в штабели высотой 2 м (но не более четырех рядов)
с подкладками и прокладками; при этом головы свай должны быть уложены в одну
сторону;
лотковые блоки и блоки перекрытий — в штабели высотой не более
2,5 м с подкладками и прокладками;
блоки фундаментные для колонн — в штабели высотой до 2,5 м (но не более
четырех рядов) с подкладками и прокладками;
боковые и промежуточные стеновые блоки — в кассеты вертикально или
в пирамиды;
колонны станций и вестибюлей — в штабели до четырех рядов высотой не более
2,5 м с прокладками и подкладками;
длинномерные железобетонные балки длиной до 6 м — в штабели высотой
до 2 м (но не более двух рядов) с подкладками и прокладками; длиной до 12 м-в один ярус
с подкладками;
длинномерные железобетонные балки таврового сечения — в штабели высотой
до 2 м (но не более двух ярусов) с подкладками и прокладками, с дополнительными
боковыми подкосами или другими специальными устройствами, обеспечивающими
их устойчивость;
крупногабаритные тяжеловесные железобетонные блоки — в один ряд
с подкладками.

Рис. 78.

Складирование

материалов

и изделий:

а — трубг б — двутавровых стальных балок; в — железобетонных балок; г — железобетонных плит; д —
железобетонных блоков тоннельной обделки

Проходы между секциями цельносекционной сборной обделки должны быть
не менее 1 м, проезды — не менее 7 м.
Пиломатериалы и круглый лес складируют в штабели определенных высоты
и ширины.
Кирпич, доставляемый на поддонах, складируют не более чем в два яруса;
доставляемый в контейнерах — в один ярус.
Особые правила соблюдают и при складировании некоторых других применяемых
в строительстве материалов и изделий. Так, стекло в ящиках должно храниться

вертикально в один ряд; битум — в плотной таре, исключающей его растекание, или в яме
с ограждением по —периметру.
Сыпучие строительные материалы (песок, гравий, щебень и др.) складируют
в штабелях с крутизной естественного откоса. Можно также каждый штабель сыпучих
материалов ограждать прочной подпорной стенкой.
Цемент хранят в бункерах, силосах, ларях и других закрытых емкостях.
При — производстве строительно-монтажных работ (для резки и сварки металлов,
устройства гидроизоляции и т. д.) применяют сжатые и сжиженные газы. Баллоны
со сжатыми газами (пропан-бутан, кислород .и т. д.) хранят в вертикальном положении,
защищая от солнечных лучей и осадков. Для транспортирования баллонов применяют
тележки. Размещают баллоны на тележках только лежа. В пределах рабочего места
разрешается перемещение баллона путем кантовки (перекатки) в слегка наклонном
положении. Запрещается переносить баллоны на руках или на плече — при падении
баллона может произойти взрыв.
При складировании материалов учитывают требования стандартов или технических
условий на них. Например, запрещается бросать рулоны гидроизоляционных материалов.
При перевозке и хранении их укладывают горизонтально, не более трех рядов по высоте.
Хранят рулоны в сухом закрытом помещении, не ближе 1 м от отопительных приборов,
берегут от прямого воздействия солнечных лучей. Стеклорубероид хранят в вертикальном
положении с прокладкой досок между рядами.

Временные подземные сооружения
До проходки тоннелей и других подземных сооружений метрополитена в начальный
период строительства сооружают горные выработки вспомогательного назначения
(рис. 79):
стволы, околоствольные дворы, фурнели, штольни для раскрытия фронта работ,
транспортирования породы и материалов;
камеры
для
монтажа
проходческих
комплексов,
установки
насосов,
электрооборудования;
склады для хранения взрывчатых материалов, подземные мастерские.
Временные сооружения используют только в период строительства, в дальнейшем
те выработки, которые не используют под постоянные сооружения, забучивают
(закладывают) шродой.
При строительстве метрополитена работы обычно начинают с проходки шахтного
ствола — основной вертикальной выработки, которая в дальнейшем будет связывать
надшахтный горный комплекс с подземными выработками. В период строительства
стволы используют для обслуживания горных и строительно-монтажных работ, а после
завершения строительства стволы могут служить для вентиляции, используются при
ремонтных работах и т. д. Стволы шахт метрополитена имеют круговое поперечное
сечение и тюбинговую обделку.
На период строительства объекта сечение ствола делят на отделения: клетевое —
для размещения грузолюдских клетей, лестничное — для прохода людей, лесоспускное —
для спуска бревен, рельсов, труб и т. д. Имеются также отделения для прокладки
трубопроводов водоотлива, сжатого воздуха, воздуховодов, кабелей электроснабжения
и связи. В стволе устанавливают вертикальные деревянные брусья-проводники,
являющиеся направляющими для клетей. Все коммуникации и проводники
поддерживаются стальными балками-расстрелами. Комплекс всех этих обустройств
(расстрелы, проводники, коммуникации и т. д.) носит название армировки ствола.

Рис. 79.

Подземные

выработки

при

строительстве

тоннелей:

а — выработки вспомогательного назначения; б — бремсберг; в — фурнель; 1 — ствол; 2 —
околоствольный двор; 3 — обходная штольня; 4 — склад взрывчатых материалов; 5 — насосная камера;
6 — подходная штольня; 7 — соединительные штольни; 8 — монтажная камера; 9 — строящиеся тоннели;
10 — забои; 11 — людское отделение; 12 — материальное отделение

Околоствольный двор — это горизонтальная подземная выработка, расположенная
непосредственно около шахтного ствола и предназначенная для обслуживания всего
подземного хозяйства, расположенного в месте сопряжения ствола с горизонтальными
выработками и в одном уровне с ними. Околоствольный двор служит для пропуска всех
грузов с горизонтального транспорта (по подземным выработкам) на вертикальный
(по стволам) и обратно. Поперечное сечение околоствольных дворов круговое или
полукруглое, обделка — сборная или монолитная.
Околоствольный двор может быть односторонним (расположенным с одной стороны
ствола) или двусторонним (примыкающим к стволу с двух сторон). В околоствольном
дворе укладывают откаточные пути, устанавливают толкатели вагонеток верхнего
действия. Место посадки людей в клеть и место, где вагонетки переходят с откаточных
путей в клети, огораживают предохранительными решетками. Рабочий, выполняющий
операции по обслуживанию работы шахтного подъема в околоствольном дворе,
называется стволовым.
В двусторонних дворах для перехода с одной стороны двора на другую устраивают
обходной ходок вокруг ствола.
К околоствольному двору примыкают подходные штольни, насосная камера
и камера электрических установок.
В метростроение штольнями называют вспомогательные горизонтальные подземные
выработки небольшого поперечного сечения трапецеидальной или прямоугольной формы.
Подходные штольни соединяют околоствольный двор с перегонными или
станционными тоннелями (а в период строительства — с тоннельными забоями).
Соединительные штольни проходят для соединения параллельных тоннелей, камер
или других штолен.
Между горизонтальными выработками, расположенными на разных уровнях,
проходят вертикальные или наклонные ходки для прохода людей, транспортировки
материалов и породы.
Наклонный ходок — бремсберг — проходят под углом 30? к горизонту высотой
не менее 1,8 м с применением рамной крепи. Вдоль ходка устраивают перегородку,
отделяя людское отделение шириной не менее 0,7 м (в нем устраивают лестницу
с поручнем) от материального, оборудованного грузоподъемным устройством.

Вертикальный ходок — фурнель — при готовой верхней выработке проходят сверху
вниз на полное сечение. Стены его затягивают вертикальными досками с распором
рамами. Фурнель также разделяют на два отделения. Материальное отделение вверху
перекрывают защитной решеткой, внизу оборудуют приемным бункером для породы. При
необходимости фурнели большого сечения оборудуют одноклетевыми подъемами.
Склад взрывчатых материалов обычно примыкает к подходной штольне. Его
основную камеру, предназначенную для хранения взрывчатых веществ (ВВ), размещают
не ближе 20 м от ствола шахты и не ближе 15 м от подходной штольни.
Вблизи ствола устраивают помещения для хранения инструмента, а также
подземные буфеты.
Насосную камеру располагают в непосредственной близости от ствола. На уровне
горизонтального диаметра обделки камеры устраивают перекрытие для установки
насосов. Пол камеры должен быть выше уровня откаточных путей не менее чем 0,5 м.
Нижняя часть камеры (служит водосборником.
Камеру электроустановок устраивают в торце удлиненной насосной камеры,
на перекрытии в околоствольном дворе или в отдельной камере вблизи ствола.
Щитовые камеры сооружают для монтажа и демонтажа проходческих щитов,
их оборудуют такелажными приспособлениями.

Электростроительства

и воздухоснабжение

Основными потребителями электроэнергии в период строительства метрополитена
являются проходческие комплексы, другие тоннельные машины и механизмы, насосные
и вентиляционные установки, компрессорные и замораживающие станции, устройства
производственно-бытового назначения.
Источником питания строительства электроэнергией служат высоковольтные
городские линии электропередачи. На строительных площадках устраивают комплектные
трансформаторные подстанции (КТП) наружной установки.
С помощью трансформаторов ток высокого напряжения (6000— 10000 В)
преобразуется в ток низкого напряжения (220-380 В) и поступает на распределительное
устройство, откуда электроэнергия подается по кабелям и проводам к месту потребления.
Чаще всего магистральные сети выполняются кабелями, которые прокладываются
на тросах по деревянным опорам, в траншеях, частично по стенам временных зданий
и сооружений.
Магистральные кабели наращивают по мере строительства тоннелей. Соединение
их выполняется при помощи штепсельных разъемов.
В подземных электрокамерах устанавливают распределительные щиты 380 В, щиты
постоянного тока и выпрямительные агрегаты, дающие питание контактной сети для
откаточных электровозов. В каждом тоннеле прокладывают два низковольтных кабеля,
наращиваемых по мере проходки тоннеля.
Потребителей
подземных
выработок
подключают
к низковольтным
распределительным пунктам.
В шахтных сетях низкого напряжения применяются стандартные напряжения:
380 В переменного тока для силовых нагрузок; 220, 127, 36 и 12 В переменного тока для
освещения и ручного электроинструмента; 300 В постоянного тока для откатки
контактными электровозами.
Для наружного освещения стройплощадок и освещения открытых работ
на инвентарных мачтах устанавливают прожекторы.

Подземные выработки освещаются рудничными светильниками с лампами
накаливания на напряжение 36 В в зоне забоя, в насосной центрального водоотлива,
в стволах и в других выработках с незачеканенной обделкой. В остальных случаях
принято напряжение 220 В.
Однофазные замыкания на землю являются наиболее частыми причинами аварий
в электрических сетях. Происходят они, как правило, из-за повреждения изоляции
в элементах установки или в электрических сетях. Для обеспечения безопасности людей
выполняют заземление корпусов электрооборудования и устанавливают заземляющие
устройства.,
Для приведения в действие пневматических приводов машин и механизмов и при
сооружении тоннелей кессонным способом используют сжатый воздух. Машины,
вырабатывающие сжатый воздух с давлением свыше 0,2 МПа, называют компрессорами.
Для централизованного снабжения строительства сжатым воздухом сооружают
компрессорные станции. В зависимости от типа компрессоры устанавливают
в специальном здании или открыто, под навесом.
На стройплощадках
с незначительным
потреблением
сжатого
воздуха
устанавливают передвижные компрессорные станции производительностью 10 м3/мин.
От компрессорных станций до мест потребления сжатый воздух поступает по стальным
трубам. Непосредственно к потребителям сжатый воздух подается по гибким
прорезиненным шлангам.

Контрольные вопросы
Какие временные здания и сооружения устраивают на стройплощадке?
Какие горные выработки имеют вспомогательное назначение и для чего они служат?
Как организовано электроснабжение строительства?
Как получают и для чего используют в строительстве сжатый воздух?

Глава X. БУРОВЗРЫВНЫЕ РАБОТЫ

Общие сведения
В горном деле существует несколько способов разрушения пород. Наиболее
известен и широко применяется взрывной способ, при котором горная порода в забое
выработки разрушается при взрыве зарядов взрывчатых веществ (ВВ). Взрывом
ВВ называют чрезвычайно быстрое (со сверхзвуковой скоростью) химическое
превращение ВВ, при котором выделяются тепло и большое количество газов, способных
производить механическую работу разрушения.
Заряд — это определенное количество ВВ, подготовленное к взрыву. Заряды бывают
наружные и внутренние. Наружными (накладными) являются заряды, которые находятся
на поверхности разрушаемого массива, внутренними называют заряды, помещенные
внутри него. По форме заряды бывают удлиненные, имеющие вид цилиндров, длина
которых втрое превышает диаметр, и сосредоточенные.
Заряд, взрыв которого не оказывает видимого воздействия на свободную (открытую)
поверхность горной породы, называют зарядом внутреннего действия (зарядом
камуфлета). Если заряд внутреннего действия приблизить к открытой поверхности, то его
действие будет направлено в сторону этой поверхности. Такой заряд называют зарядом
наружного действия.
При взрыве заряда воздействие на окружающую породу уменьшается по мере
удаления от центра заряда.
Кратчайшее расстояние от центра заряда до свободной поверхности называют
линией наименьшего сопротивления (ЛНС).

Инициированием называют возбуждение взрыва при помощи начального импульса
тепловой, механической (удар) или электрической (искра) энергии.
Детонацией называют распространение взрыва (со сверхзвуковой скоростью —
до 9 км/с) в самом ВВ, обусловленное прохождением детонационной волны.
Взрывными работами называют работы по заряжанию и взрыванию зарядов ВВ.
Взрывным работам, как правило, предшествуют буровые работы. Весь этот комплекс
называют буровзрывными работами.
Буровзрывные работы, выполняемые с целью отбойки и дробления горных пород,
состоят из нескольких последовательных процессов. Прежде всего пробуриваются шпуры
или скважины, служащие для размещения зарядов ВВ. Шпур представляет собой
искусственное цилиндрическое углубление (канал) в горной породе диаметром до 75 мм и
глубиной до 5 м. Скважиной называют канал цилиндрической формы любого диаметра
глубиной более 5 м или любой глубины диаметром более 75 мм.
Заряжанием называют процесс размещения заряда в зарядной камере, взрыванием —
процесс производства взрыва заряда ВВ.
Отношение использованной (взорвавшейся) части шпура к полной его глубине
называют коэффициентом использования шпура (КИШ).
При заряжании шпуров в них помещают заряды ВВ и средства взрывания (электро—
или капсюли-детонаторы, огнепроводный шнур). Часть шпура, оставшуюся свободной
от заряда ВВ, заполняют до устья шпура забойкой — инертным материалом,
не воспламеняющимся при взрыве (например, смесью песка и глины). Процесс
заполнения шпура забоечным материалом называют также забойкой.
По окончании заряжания и забойки производят взрывание зарядов ВВ, в результате
которого порода отделяется от массива и дробится на куски, удобные для погрузки
и транспортировки.
В горном деле применяют следующие способы взрывания: огневой, электрический
и при помощи детонирующего шнура.
Огневое взрывание имеет ограниченное применение при взрывах одиночных зарядов
взрывчатого вещества, разрушении валунов и негабаритов (крупных кусков породы).
Электрическое взрывание применяют при одновременном взрывании большого
числа зарядов ВВ или в целях обеспечения безопасности взрывников при затрудненном
доступе к месту работ. При этом способе электродетонаторы, установленные
в заряженных шпурах, соединяют проводами в электровзрывную сеть, которую взрывают
из укрытия с помощью электрической взрывной машинки.
При взрывании с помощью детонирующего шнура ДШ концы отрезков ДШ вводят
в заряд В В, а вторые концы соединяют внакладку с длинным отрезком детонирующего
шнура, образуя таким образом взрывную сеть.
При буровзрывных работах выполняют в строго определенной последовательности
следующие операции: разметка забоя для бурения щпуров, забуривание и бурение
шпуров, заряжание и за-бойка шпуров, монтаж взрывной сети, взрывание, проветривание
забоя, проверка результатов взрывания, приведение забоя в безопасное состояние, уборка
взорванной породы.
Все операции, при выполнении взрывных работ (заряжание и забойка шпуроз,
монтаж взрывной сети, взрывание и проверка его результатов, ликвидация «отказов»
(невзорвавшихся зарядов) выполняют только специалисты-взрывники.
Сократить переборы породы при взрывании позволяет метод гладкого, или
контурного взрывания, при котором заряды контурных шпуров делают
рассредоточенными по длине шпура, помещают между патронами В В деревянные

прокладки определенной длины или закрепляют патроны на деревянной планке через
определенные интервалы.

Взрывчатые
взрывания

вещества

и средства

Взрывчатые вещества (ВВ) — это химические соединения или механические смеси,
способные под воздействием внешнего импульса (удара, тепла и т. д.) к почти мгновенной
химической реакции с образованием большого объема газообразных продуктов,
выделением тепла и распространением ударной волны.
ВВ бывают твердыми, жидкими, газообразными. Наиболее широко применяются
твердые и жидкие ВВ. Взрывчатые смеси, содержащие нитроглицерин и его производные,
получили наименование нитроглицериновых ВВ, или динамитов. Из аммиачноселитренных смесей получают аммониты, гранулиты, игданиты и т. д.
Для заряжания механизированным способом используют гранулированные
ВВ (гранулотол, алюмотол, игданит, гранулит), имеющие форму зерен (гранул),
и неслеживающиеся, а также льющиеся, водосодержащие, водонаполненные ВВ (акванал,
акванит, карбатол, ифзанит) .
Инициирующие В В легко детонируют от незначительного теплового или
механического воздействия. Эти ВВ служат для возбуждения детонации в зарядах ВВ, т.
е. употребляются в качестве первичного инициатора. Используют их также в капсюляхдетонаторах, электродетонаторах, детонирующих шнурах и т. д.
ВВ для открытых горных работ обычно выпускают россыпью в ящиках, мешках
и пакетах с ярлыками белого цвета.
При взрывных работах в подземных выработках требуются сравнительно небольшие
количества ВВ. ВВ для подзем-ных работ выпускают в бумажных патронах диаметрами
32-36 мм и 60— 90 мм различных цветов. Цвет патрона является условным обозначением
группы ВВ и определяет условия его применения.
При строительстве метрополитенов для ручного заряжания шпуров, в том числе
и в обводненных забоях, в различных по крепости породах применяют патронированные
аммониты: скальный № 1, № 6ЖВ, ПЖВ-20 и др.
Для инициирования (возбуждения взрыва) зарядов ВВ применяют различные
средства взрывания (СВ): капсюли-детонаторы, электродетонаторы и детонирующий
шнур.
Для возбуждения детонации В В при производстве взрывных работ способом
огневого взрывания применяют капсюли-детонаторы, представляющие собой открытую
с одного конца алюминиевую, медную или бумажную гильзу, заполненную
инициирующим ВВ.
При огневом взрывании для передачи пучка искр капсюлю-детонатору применяют
огневой шнур (ОШ). Капсюли-детонаторы требуют большой осторожности при
обращении, так как от удара, трения, искры они взрываются. Их следует хранить в сухих
помещениях.
Для
возбуждения
детонации
ВВ применяют
также
электродетонаторы,
представляющие
собой
сочетание
в одной
гильзе
капсюля-детонатора
с электровоспламенителем. Воспламенение инициирующего ВВ происходит от вспышки
воспламенительного состава при пропускании электрического тока через мостик
накаливания электровоспламенителя.

Возбуждение детонации в зарядах ВВ, размещенных во многих шпурах, производят
в равное время, что достигается применением электродетонаторов с разным временем
действия.
Применяют три типа электродетонаторов: мгновенного, коротко замедленного
и замедленного действий. Все типы электродетонаторов аналогичны по устройству, лишь
в конструкции последних двух предусмотрен замедляющий состав, который сгорает
в течение строго определенного времени, после чего происходит взрыв инициирующего
заряда детонатора.
Совокупность электродетонаторов и проводов, соединяющих электродетонаторы
между собой и с источником тока, называется электровзрывной цепью. В качестве
источника тока для взрывания электродетонаторов применяют переносную взрывную
машинку.
Эффективным средством возбуждения детонации ВВ является детонирующий шнур
(ДШ), сердцевина которого — высокобри-зантное ВВ — заключена в прочную
водоизолирующую оплетку. Обращаться с ДШ следует очень осторожно, недопустимы
удары по шнуру, .курение или открытый огонь вблизи.

Виды шпуров и врубов
При сооружении метрополитенов в устойчивых породах горным способом бурение
шпуров является одной из основных технологических операций проходческого цикла,
во многом определяющей технико-экономические показатели проходки и безопасность
ведения горных работ.
Бурение шпуров следует выполнять в строгом соответствии с паспортом
буровзрывных работ (рис. 80).
Паспортом буровзрывных работ (БВР) называют инструктивную карту (технический
документ), определяющую основные параметры взрыва: число, направление и глубину
шпуров, массу зарядов и последовательность их взрывания, схему и расчет
электровзрывной сети, материал и размер забойки, указания о месте укрытия взрывников
и рабочих, продолжительность проветривания забоя горной выработки после взрыва,
меры техники безопасности. Паспорт БВР определяет порядок выполнения взрывных
работ. Экземпляр паспорта, выполненный несмываемой краской четко на твердой основе
(фанера, жесть и т. д.), вывешивают в забое.
Шпуры в зависимости от назначения подразделяют на врубовые (наклонные или
клиновые — отрывающего действия; прямые — дробящего действия), вспомогательные
и контурные.

Рис. 80. Паспорт буровзрывных работ для перегонного тоннеля (пример)
Назначение врубовых шпуров — создание углубления в породе и дополнительной
поверхности обнажения в забое; вспомогательные шпуры служат для разрушения
и отбойки основной массы породы; контурные шпуры способствуют отрыву оставшейся
по периметру выработки породы.
Врубовые шпуры бурят в центральной части забоя с наклоном к его плоскости 5070?. Как правило, глубина их должна быть на 20-30 см больше глубины остальных
шпуров.
Вспомогательные шпуры располагают вокруг врубовых и бурят обычно параллельно
оси тоннеля.
Точность оконтуривания подземной выработки обеспечивается правильным
размещением контурных шпуров. Эти шпуры располагают равномерно по периметру
выработки с уклоном 5?. Все шпуры .после окончания бурения должны быть очищены
от остатков породы.
Виды врубов. По принцицу действия врубы разделяются на отрывающие
(клиновые, пирамидальные и их комбинации) и разрушающие (прямые, призматические,
щелевые и спиральные).
При проходке горизонтальных выработок в монолитных породах с коэффициентом
крепости fкр=3-14 делают вертикальный клиновой вруб (рис. 81, а), в породах с fкр=1016 применяют вертикальный клиновой вруб с вспомогательными шпурами (рис. 81,6).
В породах с fкр=14-20 и более применяют двойной вертикальный клиновой вруб
(рис. 81, в).

Одним из вариантов усиленного клинового вруба является «пересекающийся» вруб
(рис. 81, г), состоящий из нескольких пар пересекающихся шпуров, пробуренных
с интервалами по вертикали в 15-20 см с наклоном 3:1, и вспомогательных шпуров (по три
сверху и снизу). Все шпуры «пересекающегося» вруба взрывают одновременно.
Для обеспечения скоростной проходки подземных выработок часто применяют
большие заходки (3 м и более). В этих условиях эффективно применение плужного вруба
(рис. 81, д).
При
проходке
горизонтальных
выработок
в крепких
породах
с fкp>10 с горизонтальным и пологим залеганием пластов наиболее целесообразно
применение горизонтального клинового вруба (рис. 81, е).
В сложных геологических условиях при проходке горизонтальных выработок, когда
— врубы другого типа не дают необходимого эффекта, а также при проходке
вертикальных и наклонных выработок в породах любой крепости и трещиноватости
рекомендуется центральный .пирамидальный вруб (рис. 81, ж).
Проходку горизонтальных выработок в слабых породах с fкр =1-4 слоистого
строения, но при устойчивой кровле с падением пластов от забоя .применяют верхний
(рис. 81, з), а при падении лластов к забою-нижний горизонтальный вруб (рис. 81, м).

Рис. 81. Схемы врубов
Если порода в месте устройства вруба сильно трещиновата или связь между
«пластами породы нарушена глинистыми пропластка-ми, рекомендуется делать боковой
вруб (рис. 81, к).
При проходке выработок различного сечения в породах с коэффициентом крепости
fкр=2-20 и при машинном бурении шпуров эффективно применение прямых врубов:
призматических, щелевых или спиральных. Они представляют собой комбинацию
заряжаемых и незаряжаемых шпуров того же или большего диаметра или скважин
диаметром 100-150 мм. Прямые врубы весьма эффективны при проходке выработок
с применением глубоких шпуров, а также в выработках малого сечения. Особенно
рекомендуются врубы с центральной опережающей незаряжаемой скважиной,
представляющей собой дополнительную врубовую полость; вместе с тем эта скважина
позволяет уточнить геологические условия проходки.

Применение прямых врубов упрощает процесс обуривания забоя, так как все шпуры,
за исключением контурных, бурят параллельно врубовым. При взрывании зарядов
ВВ таких шпуров обеспечивается наименьший разброс взрываемой породы, что устраняет
угрозу повреждения оборудования и механизмов в призабойной зоне.
Процесс бурения. Забуривание шпура выполняют при неполностью открытом
воздушном кранике забурником с крестовой коронкой, но с притупленным лезвием, что
позволяет избежать вы-крашивания твердой наплавки. После углубления штанги на 35 см воздушный краник можно открыть полностью и продолжать бурение на полную
мощность перфоратора. В ходе бурения необходимо внимательно следить за правильным
положением штанги, не допуская ее касания к стенкам шпура. Это позволит избежать
искривления шпура и заклинивания штанги. Буровые штанги должны быть прямыми, без
трещин, с заправленными хвостовика-ми и головками.
Для предохранения глаз от засорения буровой мелочью и от попадания струи
сжатого воздуха в случае разрыва шла:нга проходчики должны пользоваться защитными
очками с небьющимися стеклами.
При бурении шпуров в трещиноватых породах возможно заклинивание бура.
Заклинившийся в шпуре бур извлекают только с применением бурового ключа или
специального приспособления. Запрещается использовать для этих целей буровые
механизмы.
Если в процессе бурения появились признаки изменения геологических
и гидрогеологических условий (самопроизвольное резкое увеличение или снижение
скорости бурения; частое заклинивание и «прихватывание», т. е. застревание бура
в шпуре; проскакивание бура в пустоты; появление, усиление или уменьшение притока
воды из шпура; помутнение воды или вынос с водой ила, песка, мелких частиц породы
из шпура), то бурение шпуров (скважин) прекращают и сообщают об этом руководителю
смены для принятия необходимых мер.

Порядок
работ

выполнения

буровзрывных

Разметка и бурение шпуров. Проходческий цикл начинается, как правило,
с разметки в забое мест расположения шпуров, выполняемой в соответствии со схемой
в паспорте буровзрывных работ.
До начала разметки и бурения шпуров забой подземной выработки осматривают
и приводят в безопасное состояние путем тщательной оборки и простукивания при
помощи специального оборника (длинного лома). Породу, издающую при простукивании
характерный глухой звук (так называемую «бунящую» породу), и породу, имеющую
видимые заколы, отбивают и удаляют. Удаляют также куски породы, нависшие или
заброшенные взрывом на обделку или проходческое оборудование.
Забой проверяется также взрывником на отсутствие невзорванных зарядов
(«отказов») и остатков ВВ в «стаканах» (сохранившихся после взрывания донных частей
шпуров). Категорически запрещается разбуривать «стаканы», так как в них могут быть
остатки ВВ. При обнаружении в забое «отказа» — невзорвавшегося заряда — проходчик
должен сообщить об этом лицу технического надзора и прекратить работу в забое. Работу
по ликвидации невзорвавшегося заряда может выполнять только взрывник, проходчику
это категорически запрещается. Ликвидацию отказавших шпуровых зарядов взрывник
производит взрыванием зарядов во вспомогательных шпурах, пробуренных параллельно
отказавшим на определенном расстоянии. Все работы по ликвидации отказа выполняются
в присутствии лица технического надзора по его указанию.

До установки крепления лба забоя производят разметку и бурение шпуров для
последующей заходки. Для обеспечения требуемого эффекта взрывания и правильного
оконтуривания выработки перед бурением необходимо особенно тщательно выполнять
разметку шпуров в забое, особенно врубовых и контурных. При разметке шпуров
используют механические (шаблоны, рулетки и др.) и оптические (проекционные)
устройства. Разметку и бурение верхних шпуров ведут с выдвижных площадок —
подмостей укладчика обделки, щита или самоходных передвижных подмостей, имеющих
прочное ограждение. С этих же приспособлений выполняют оборку и крепление забоя,
заряжание и забойку шпуров, монтаж и чеканку тоннельной обделки. По окончании
разметки проходчики приступают к обуриванию забоя с помощью перфораторов или
сверл. По окончании бурения шпура на заданную глубину его тщательно продувают
сжатым воздухом через металлическую трубку диаметром 15 -20 мм, вводимую в шпур
постепенно на всю его глубину.
Контролирует соответствие пробуренных шпуров паспорту БВР сменный инженер,
горный мастер или взрывник.
При каждом очередном обуривании забоя, выполняемом после окончания
предыдущего цикла буровзрывных работ, новые шпуры располагают с небольшим
смещением по отношению к шпурам предыдущей заходки, чтобы исключить попадание
бурового инструмента в «стаканы».
Заряжание шпуров и взрывание зарядов. Доставка взрывчатых материалов (ВМ)
к забою осуществляется вручную или рельсовым транспортом. К доставке ВВ к месту
работ допускаются только проинструктированные рабочие. Доставка разрешается под
наблюдением мастера-взрывника. ВВ переносят в заводской упаковке в исправных сумках
или кассетах. При этом ВВ и СВ помещают в отдельные сумки (кассеты). Детонаторы
и боевики переносят только взрывники.
При доставке ВМ электровозом впереди и сзади состава укрепляют опознавательные
знаки.
При спуске ВВ в клети или в бадье допускается одновременно находиться только
взрывнику и подносчику.
До заряжания шпуров все лица, не связанные с производством взрывных работ,
удаляются в безопасное место, выставляются посты охраны. Если применяется
электровзрывание, необходимо обесточить укладчики обделки, щиты.
Буровую установку, породопогрузочную машину и т. д. удаляют от забоя
на безопасное расстояние. Ячейки щита, обращенные к забою, отдельные элементы щита
или укладчика тоннельной обделки защищают специальными приспособлениями
(створками, защитными решетками) от ударов разлетающихся при взрыве кусков породы.
При заряжании шпуров для проталкивания патронов ВВ и уплотнения забойки
допускается применять забойники из дерева или других материалов, не дающих искры.
Работы по заряжанию на высоте более 1,5 м ведут только с полков или с выдвижных
площадок укладчиков обделки и проходческих щитов.
В последние годы все шире применяют механизированное заряжание шпуров. Для
механизированного заряжания шпуров гранулированными ВВ применяют заряднодоставочную машину ЗМКД-2, камерно-порционные зарядчики ЗМК-1, ЗП-2 или
«Ульба». Для заряжания водонаполненными ВВ используют установки УМЗ-1 и «Ульба»;
при этом работают в резиновых перчатках.
После обуривания забоя зарядную машину и ВВ доставляют в забой. В забое
пневмозарядчик осматривают, подключают к магистрали сжатого воздуха, проверяют его
работу на холостом ходу, продувают зарядную трубку, выполняют заземление зарядчика.
Убедившись в исправности пневмозарядчика, заполняют его взрывчатым веществом,
вводят в шпур зарядную трубку и с помощью сжатого воздуха подают требуемое

количество ВВ. По окончании заряжания всех шпуров пневмозарядчик продувают сжатым
воздухом, удаляя остатки ВВ, промывают водой, отключают от сети сжатого воздуха
и убирают из забоя.
С целью повышения безопасности взрывных работ и эффекта взрыва, а также
предотвращения выброса ВВ из шпуров применяют забойку — материал, которым
заделывают не заполненную зарядом часть шпура. Без забойки газы, образующиеся при
взрыве, вырываются из шпура в атмосферу выработки, не произведя полезной работы
по разрушению массива породы. Длина забойки должна быть не менее 1/3 общей длины
шпура.
В качестве материала забойки применяют песок, глину, воду. Лучшим материалом
для забойки считают смесь одной части глины и трех частей песка. Обычно материал для
забойки шпуров приготовляют в виде пыжей (коротких цилиндров) диаметром, несколько
меньшим диаметра шпура. Наилучшие технико-экономические показатели обеспечивает
водяная забойка (гидрозабойка) из пластиковых ампул, заполненных водой (рис. 82).
Цилиндрическая ампула из полиэтилена на одном конце имеет лепестковый обратный
клапан для удержания воды, второй конец ампулы запаян. При взрывании ВВ ампулы
лопаются, вода орошает взорванную породу и частично уменьшает вредное действие
газов и пылеобразование.
Рис
82.
Конструкция
заряда
при
гидрозабойке:
1 — запирающая глино-песчакая забойка; 2-ампула гидрозабойки; 3 — заряд ВВ

Взрывную сеть монтируют после окончания заряжания и забойки шпуров и вывода
людей из забоя. Эта работа требует от взрывника большой осторожности.
Сменный инженер и взрывник проверяют правильность заряжания шпуров
и монтажа взрывной сети, после чего из специального укрытия производится взрывание.
При взрывных работах подаются звуковые сигналы:
первый сигнал — предупредительный (один продолжительный); при этом все люди,
не занятые заряжанием и взрыванием, должны удалиться за пределы опасной зоны,
у ее границ выставляются посты охраны;
второй сигнал — боевой (два продолжительных), после него взрывники при огневом
взрывании зажигают огнепроводные шнуры и удаляются в укрытие (а при электрическом
взрывании включают ток);
третий сигнал — отбой (три коротких) — подается после осмотра места взрыва
и означает окончание взрывных работ.
Допуск рабочих к месту взрыва разрешается лицом технического надзора,
ответственным за ведение взрывных работ в данной смене.
Проветривание забоя начинают немедленно после взрыва. Концы вентиляционных
труб необходимо своевременно наращивать так, чтобы расстояние их от забоя было
в допустимых пределах.

Контрольные вопросы
Что называется взрывом?
Для чего применяют капсюли-детонаторы, электродетонаторы, ДШ?
Какова конструкция шпурового заряда при обычном и контурном взрывании?
Назовите способы взрывания зарядов ВВ.

Глава XI. СПЕЦИАЛЬНЫЕ СПОСОБЫ РАБОТ ПРИ ПРОХОДКЕ
ТОННЕЛЕЙ И СТВОЛОВ ШАХТ

Назначение
и характеристика
специальных способов работ
Проходка тоннелей и разработка котлованов часто осложняются при наличии воды
в разрабатываемых грунтах. В скальных грунтах, известняках, песчаниках, гранитах
и других устойчивых грунтах воду отводят от забоя по дренажным канавам или
откачивают с помощью насосов. Для обеспечения беспрепятственного отвода воды
в таких условиях проходку стремятся вести на подъем. Однако бывают случаи, когда
большие притоки воды, особенно напорной, сильно затрудняют и замедляют разработку
грунта. Большие трудности проявляются при проходке стволов или наклонных тоннелей,
где отвод воды от забоя по уклону невозможен, а устройство зумпфов (колодцев) для
откачки воды насосами затруднено.
При насыщении водой илистых, песчаных, песчано-глинистых грунтов забой
становится неустойчивым, происходит вынос водоносного грунта из-под крепления забоя
в выработку. Насыщенный водой грунт как бы «плывет» из забоя и закрепить его бывает
очень трудно, а иногда невозможно.
Для преодоления участков со сложными гидрогеологическими условиями
необходимо обеспечить стабилизацию грунта в забое или исключить попадание воды
в подземную выработку или котлован, т. е. создать такие условия, при которых проходку
выработки или разработку котлована можно было бы вести обычными способами:
щитовым, сплошного забоя, уступным, поярусной разработкой котлованов и др.
Применение специальных способов на период производства работ по возведению
постоянной крепи выработки позволяет изменить физико-механические свойства грунтов,
в которых проходят тоннель, повысить их прочность и устойчивость, устранить приток
воды (частично или полностью).
К числу таких специальных способов относятся следующие.
Искусственное замораживание грунтов. При этом способе воду из грунта
не удаляют, а замораживают ее вместе с грунтом с помощью специальных устройств —
замораживающих колонок. В результате замораживания при постепенном отборе тепла
от грунта создается ледогрунтовый массив, имеющий большую механическую прочность
и полностью водонепроницаемый.
Искусственное замораживание применяют при проходке выработок, возведению
тоннельной обделки и ее гидроизоляции. После окончания этих работ происходит
оттаивание грунтов и восстановление их естественного состояния с последующей
передачей горного и гидростатического давления на возведенную постоянную обделку.
Водопонижение. Этот способ состоит в осушении грунтов, в которых строится
тоннель, или снятии напора в водоносных грунтах путем откачки воды из них через
специально устраиваемые для этих целей водопонижающие скважины, в которых
устанавливают водооткачивающие средства. Эффективность способа зависит от того,
насколько быстро грунт может отдавать воду. Степень водоотдачи грунта характеризуется
коэффициентом фильтрации, представляющим собой среднюю скорость движения воды
по скелету грунта под действием собственного веса, выраженную в метрах в сутки.
Например, крупнозернистый песок имеет коэффициент фильтрации 15-25 м/сут,
мелкозернистый-1-5 м/сут, илистые грунты — 0,1-0,3 м/сут. Наилучшего осушения можно
добиться в песчаных грунтах, имеющих наибольший коэффициент фильтрации.
Закрепление грунтов. Этот способ основан на нагнетании в грунт специальных
растворов,
которые,
проникая
в поры
грунта,
придают
ему
прочность
и водонепроницаемость. Для закрепления грунтов применяют различные способы:
цементацию (нагнетание цементного раствора), глинизацию (нагнетание тампонажного
глинистого раствора с различными добавками), химическое закрепление —

силикатизацию (двухрастворная — последовательное нагнетание раствора жидкого
стекла, а затем раствора хлористого кальция, однорастворная — нагнетание
гелеобразующей смеси, приготовленной непосредственно перед нагнетанием путем
смешивания раствора жидкого стекла и кислотных отвердителей), смолизацию —
нагнетание растворов смол с отвердителями.
К специальным способам закрепления грунтов относятся также битумизация
и термическое закрепление, но эти методы применимы, при небольших объемах грунтов,
подлежащих закреплению, поэтому в метростроении они не применяются.
Способ закрепления грунтов выбирают при составлении проекта на основании
данных инженерно-геологических изысканий, характеристик грунтов и техникоэкономического анализа (см. таблицу).
Кессонный способ. Сущность этого способа заключается в том, что в огражденное
замкнутое пространство, называемое рабочей зоной, где выполняются работы
по возведению сооружения, нагнетают сжатый воздух, который отжимает воду из грунта,
что позволяет разрабатывать грунт и устанавливать временное и постоянное крепление
в практически сухом забое. При этом давление сжатого воздуха в нижней части рабочей
зоны для полного отжатия воды должно быть равно или несколько меньше
гидростатического напора воды.
Совмещенные специальные способы работ. Эти способы основаны
на применении в конкретных условиях строительства одновременно двух специальных
способов, которые в определенной последовательности или параллельно создают
технологию, позволяющую вести строительство в сложных гидрогеологических условиях.
Примерные области применения различных способов закрепления грунтов
Способ
закрепления
грунтов
Цементация
и глинизация

Вид грунта
Трещиноватые
скальные
грунты,
известняки, песчаники, гр.авелистые грунты,
крупнозернистые пески

Коэффициент
фильтрации, м/сут

80-500

Силикатизаци
я:
двухрастворна
я
однорастворна
я
Смолизация

Песчаные, песчано-глинистые грунты

2-80

То же

0,5-50

Песчаные, илистые, песчано-глинистые
грунты

0,5-80

Примером такого совмещения двух методов является проходка тоннелей под
сжатым воздухом с одновременным водопонижением: в этом случае применение
водопонижения позволяет уменьшить гидррстатический напор, что дает возможность
вести проходку тоннеля кессонным способом при более низком давлении в рабочей зоне.
Совмещенное применение замораживания и водопонижения позволяет осушить
грунт в котловане, огражденном замкнутой водонепроницаемой ледогрунтовой стеной.

Искусственное замораживание грунтов
Искусственное замораживание грунтов
на строительстве метрополитенов
применяют при проходке стволов шахт, эскалаторных тоннелей, перегонных тоннелей,

строительстве станций закрытого способа, разработке котлованов под сооружения
метрополитена возводимых открытым способом.
Искусственное замораживание грунтов позволяет создать прочное ограждение
кругового или прямоугольного очертания из замороженного грунта, препятствующее
проникновению в сооружаемую выработку грунтовой воды или водонасыщенных
неустойчивых грунтов. Такое ограждение воспринимает давление окружающего
выработку или котлован грунта, а также гидростатический напор грунтовых вод.
Замораживание грунтов рассольным способом. Для замораживания грунтов
обычно используют так называемый холодильный агент (хладагент). Обычно в качестве
хладагента применяют охлажденный водный раствор хлористого кальция (рассол),
который обладает способностью оставаться жидким при отрицательных температурах.
Такой рассол, охлажденный на замораживающей станции, по системе труб подают
к замораживающим колонкам, опущенным в пробуренные скважины.

Рис. 83.

Установка

для

замораживания

грунтов:

а — схема циркуляции раствора; б — схема замораживающей станции; в — конструкция замораживающей
колонки; 1 — рассольный бак; 2 — обратный рассолопровод; 3 — термометр; 4 — водомер; 5 — манометр;
6 — коллекторное кольцо; 7 — отводящая труба; 5 — замораживающие колонки; 9 — питающая труба;
10 — кран; 11 — распределительный рассолопровод; 12 — прямой рассолопровод; 13 — насос; 14 —
конденсатор; 15 — аммиачный компрессор; 16 — испаритель; 17 — регулирующий вентиль; 18 — головка
замораживающей колонки

Для создания ледогрунтового ограждения предварительно по контуру будущей
выработки через всю толщу водоносных грунтов бурят скважины, заглубляя концы
их на 2-5 м в водоупорный грунт (глины, плотные безводные сланцы, мергели).

Расстояние между этими скважинами определяется проектом из расчета, что радиус
намораживаемого вокруг скважины ледогрунтового цилиндра составляет 1,25— 1,5м.
В случаях
когда
не представляется
возможным
заглубить
контурные
замораживающие скважины в водоупор, грунтовой массив замораживают по всему
сечению сооружаемой выработки, для чего замораживающие скважины бурят и внутри
контурных скважин.
В пробуренные скважины опускают замораживающие трубы — колонки с наглухо
заваренным нижним концом (дном) (рис. 83). В колонки, не доходя до дна их на 40-50 см,
опускают трубы меньшего диаметра с открытым нижним концом — питающие трубы.
Замораживающие
колонки
через
специальные
оголовки
соединяют
в расположенную на поверхности общую систему, состоящую из трубы-распределителя,
по которой к питающим трубам подается охлажденный на замораживающей станции
раствор хлористого кальция (рассол), и трубы-коллектора, отводящей рассол из колонок
к той же станции.
На замораживающей станции монтируют насосно-компрессорные агрегаты
и устройства, предназначенные для обеспечения работы всей системы замораживания.
Холодный рассол насосами нагнетается в распределитель, откуда он равномерно
расходится по питающим трубам замораживающих колонок. Достигнув дна колонки,
рассол, давление которого поддерживается насосами на станции, поднимается вверх
по кольцевому пространству между питающей трубой и замораживающей колонкой,
омывая ее внутренние стенки. При этом происходит теплообмен: рассол отнимает тепло
у грунта, окружающего колонку, и понижает его температуру, что постепенно приводит
к замораживанию грунта. Затем из колонки через оголовок рассол поступает в коллектор,
а из него — на замораживающую станцию, где вновь охлаждается.
На замораживающей станции монтируют две системы машин и механизмов. Первая
система (аммиачная) предназначена для охлаждения рассола аммиаком и включает
компрессор, конденсатор и испаритель, соединенные трубопроводами. Вторая система
(рассольная) предназначена для обеспечения циркуляции рассола и включает рассольный
бак, насос, трубопроводы, распределитель, коллектор и замораживающие колонки.
Охлаждение рассола происходит следующим образом. Компрессор сжимает
засасываемые из испарителя пары жидкого аммиака до давления 0,8-1,2 МПа, при этом
происходит нагрев паров аммиака. Сжатые пары аммиака поступают по трубопроводу
в конденсатор, состоящий из труб, постоянно омываемых холодной водой, где пары
аммиака охлаждаются, превращаясь в жидкость. Жидкий аммиак поступает в испаритель.
Секции испарителя находятся в баке, заполненном рассолом — водным раствором
хлористого кальция, замерзающим при температуре — 34?С. Испаряясь, жидкий аммиак
отнимает от рассола значительное количество тепла, необходимое для парообразования,
при этом рассол охлаждается до температуры -20…-26?С. Затем с помощью
центробежного насоса охлаждаемый рассол нагнетается в распределитель, из которого
поступает в замораживающие колонки, и, отдавая часть холода грунту, возвращается
обратно по коллектору в испаритель для повторного охлаждения. Далее цикл повторяется.
Постепенно вокруг каждой колонки образуется массив замороженного грунта
цилиндрической формы. При дальнейшем замораживании объем замороженных
цилиндров увеличивается, и они смерзаются между собой в сплошной кольцевой массив
(рис. 84).
Время, необходимое для образования замороженного массива, зависит
от гидрогеологических условий, числа замораживающих колонок, температуры
циркулирующего
рассола,
проектной
толщины
замороженного
массива.
Ориентировочный срок для создания замороженного контура при расстоянии между
скважинами 1,25 м колеблется в пределах от 40 до 60 сут при круглосуточной работе
замораживающей станции. Этот процесс называют активным замораживанием. Чтобы

массив поддерживался в замороженном состоянии, замораживающая станция в течение
всего времени лроходки в замороженной зоне работает по режиму, определяемому
в проекте (в одну или две смены),— это период поддержания замораживания.

Рис. 84. Последовательность образования ледогрунтового кольцевого массива
вокруг
ствола
шахты:
а — начальный период; б — середина процесса; в — конец замораживания

Об образовании замкнутого ледогрунтового ограждения судят по поднятию уровня
воды в специально пробуренной контрольной гидрогеологической скважине. Когда
образование замкнутого ледогрунтового ограждения на одном из водоносных горизонтов
заканчивается и начинается его утолщение, вода внутри замороженного контура
испытывает давление утолщающихся стен ограждения, и уровень воды в контрольной
скважине поднимается.
Работы по проведению замораживания начинают с бурения скважин и установки
в них замораживающих колонок с питающими трубами. Параллельно ведут работы
по строительству замораживающей станции, монтажу оборудования и рассолопроводов
с таким расчетом, чтобы к окончанию бурения скважин можно было провести испытания
и ввести всю систему в работу.
Производство горнопроходческих и строительных работ в замороженной зоне имеет
ряд особенностей. Работы следует вести при тщательном контроле за состоянием
ледогрунтового ограждения и режимом работы замораживающей станции для сохранения
размеров ледогрунтового ограждения и его температуры.
При открытых работах выемку грунта из котлована в период положительных
температур воздуха необходимо вести с защитой стенок ледогрунтового ограждения
от действия атмосферных осадков и солнечных лучей.
При разработке грунта буровзрывным способом необходимо соблюдать меры
предосторожности, не допускать деформации ледогрунтового ограждения и повреждения
замораживающих колонок.
После окончания проходческих работ и возведения постоянной обделки сооружения
приступают к оттаиванию замороженных грунтов, которое может происходить
естественным путем или выполняется искусственно путем нагнетания в скважины
нагретого рассола или воды.
Низкотемпературное замораживание с использованием жидкого азота.
В последние годы в практике метростроения для искусственного замораживания грунтов
стали применять новый хладагент — жидкий азот, представляющий собой бесцветную
жидкость, температура испарения которой очень низка (при атмосферном давлении она
равна —195,8?С).
Получают жидкий азот на специальных заводах путем сжижения атмосферного
воздуха при низких температурах и последующего разделения его на жидкий азот

и кислород, имеющие разные температуры испарения. Жидкий азот транспортируют
в специальных емкостях (танках).
В отличие от других промышленных хладагентов (аммиака, фреона), которые можно
использовать только в замкнутой системе холодильной установки, жидкий азот
используют однократно (испаряющийся газ выпускают в окружающую среду).
Способ низкотемпературного замораживания с применением жидкого азота обладает
рядом преимуществ в сравнении с обычным (рассольным) замораживанием. При
замораживании жидким азотом не нужны замораживающие станции, а также сети
трубопроводов. Доставленный на стройплощадку жидкий азот из цистерн пускают сразу
в замораживающие колонки. Скорость замораживания увеличивается, что особенно важно
при больших скоростях фильтрации грунтовых вод, а также при поступлении термальных
и минерализованных вод.
Доставляют жидкий азот в смонтированных на автомобилях цистернах
вместимостью 1200, 3000 и 5000 л. На замораживание 1 м 3 грунта с содержанием воды
до 30% расходуется 1000 л жидкого азота. Жидкий азот взрыво- и пожаробезопасен,
нетоксичен и недорог.
При низкотемпературном замораживании замораживающие колонки соединяют
последовательно в одну систему. Жидкий азот поступает во внутреннюю (питающую)
трубу первой замораживающей колонки. В кольцевом пространстве колонки жидкий азот
испаряется и в газообразном сотоянии поднимается к оголовку колонки, откуда затем
по трубопроводу поступает в питающую трубу соседней колонки и т. д. (рис. 85).
Из последней колонки системы он поступает в атмосферу при температуре около — 40?С.

Рис. 85.

Схема

низкотемпературного

(азотного)

замораживания:

1 — подводящая трубка; 2 — трубка для отвода испарившегося азота; 3 — стальной оголовок
замораживающей колонки

Применение технологии низкотемпературного замораживания эффективно при
ликвидации прорывов воды и плывунов в горные выработки, а также при выполнении
срочных работ в водоносных грунтах.
Искусственное замораживание является универсальным средством стабилизации
грунтов и обеспечения возможности ведения работ в водоносных породах. В то же время
оно имеет ряд недостатков. Пучение обводненных грунтов вследствие увеличения
их объема при замораживании и осадка при оттаивании может приводить к деформациям
поверхностных сооружений, под которыми ведутся работы по замораживанию, особенно
если они выполняются на небольшой глубине. Подготовительные работы сложны, а сам
процесс замораживания длителен, стоимость таких работ довольно высока.
Совмещенное применение замораживания и водопонижения позволяет осушить
грунт в котловане, огражденном замкнутой водонепроницаемой ледогрунтовой стеной.

Искусственное
грунтовых вод

понижение

уровня

Водопонижение на строительстве метрополитенов применяют при сооружении
станций, тоннелей и подземных переходов, возводимых открытым способом, при
проходке станционных и перегонных тоннелей закрытым способом, при строительстве
стволов шахт, а также выполнении различных работ, сопутствующих сооружению
тоннелей метрополитена (перекладка коммуникаций, подводка или укрепление
фундаментов и др.).
Для водопонижения применяют: легкие иглофильтровые установки, эжекторные
иглофильтры, установки вакуумного и забойного водопонижения, а также глубинные
насосы, устанавливаемые в водопонижающие скважины,
Сущность метода водопонижения основывается на том, что при откачке грунтовых
вод, поступающих в скважину, котлован или подземную выработку, поверхность воды
в грунте приобретает воронкообразную форму с уклоном к месту откачки (рис. 86).
Воронкообразную (пониженную) поверхность грунтовых вод называют депрессионной
поверхностью, а пространство между этой поверхностью и непониженной поверхностью
грунтового потока — депрессионной воронкой.
По мере откачки воды депрессионная воронка увеличивается по площади
распространения и в глубину. Если интенсивность откачки остается постоянной,
то со временем наступает стабилизация-установившийся режим, при котором
не происходит дальнейшего развития депрессионной воронки. С прекращением откачки
уровень грунтовых вод восстанавливается. Целью водопонижения является развитие
и поддержание депрессионной воронки в водоносных грунтах, т. е. их поддержание
в осушенном состоянии в течение всего периода возведения сооружения. В ряде случаев
водо-понижение применяют для снятия избыточного напора в подстилающих водоносных
грунтах, отделенных от дна котлована слоем водоупорного грунта.

Рис. 86.

Схема

водопонижения:

а — одной скважиной; б — двумя скважинами при водоупоре ниже дйа котлована; в — то же на уровне дна
котлована; 1 — контур котлована под строящееся сооружение; 2 — водопони-жающая скважина; 3 — сухой
грунт, находящийся выше уровня грунтовых вод (УГВ); 4 — депрессионная воронка (осушенный
водопонижением грунт); 5 — поверхность депрессии; 6 — обводненный грунт; 7 — погружной насос; 8 —
водоупорный слой; h — максимальная высота остаточного слоя воды, снимаемого открытым водоотливом

Однако в ряде случаев (например, когда близко под дном котлована залегают
водоупорные грунты) полностью осушить водоносные грунты не удается и над
водоупором остается слой воды толщиной 0,5-1 м. Для его снятия чаще всего применяют
открытый водоотлив с помощью переносных насосных установок, откачивающих воду
из устраиваемых временных колодцев (зумпфов).
При выборе способа водопонижения учитывают характеристики грунтов и условия
их залегания, мощность водоносного слоя, коэффициент фильтрации, размеры осушаемой
зоны в грунте, способы производства горнопроходческих или строительных работ,
продолжительность водопонижения, характеристики имеющихся технических средств
водопонижения.
Водопонижающие скважины бурят за пределами контура возводимых конструкций.
Их расположение в плане зависит от размеров сооружения, а также от гидрогеологических
характеристик грунтов и может быть: линейным (в один или несколько рядов по прямой
линии, например, при проходке перегонных тоннелей), контурным (по контуру,
огибающему сооружение, например, котлован, для сооружения станции метрополитена
открытого способа работ), кольцевым (например, при проходке шахтных стволов),
комбинированным (например, когда при широких котлованах внутри контура
водопонижающих скважин располагают еще один или несколько рядов таких же
скважин).

Водопонижение с помощью легких иглофильтров. Этот способ основан
на создании и поддержании вакуума самовсасывающими насосами в широко
разветвленной сети иглофильтров, погруженных в грунт и соединенных резиновыми
шлангами с коллектором (рис. 87). Грунтовая вода засасывается через фильтры
во всасывающий коллектор и откачивается насосами за пределы осушаемой площади.
Легкий иглофильтр представляет собой колонну труб диаметром 46-50 мм и длиной
до 8,5 м, соединенных герметично. В нижней части колонны имеется фильтровое звено,
состоящее из двух труб: наружной, имеющей по всей поверхности равномерно
распределенные отверстия, и внутренней, с открытым нижним концом. Наружная труба
обматывается спиралью, поверх которой натягивается фильтрационная сетка. Звено
заканчивается наконечником с шаровым клапаном. Каждый иглофильтр погружают
в грунт с помощью гидроподмыва, используя давление струи воды.
Одним ярусом легких иглофильтров можно понизить уровень грунтовых вод
до 4,5 м. Для понижения грунтовых вод на большую глубину применяют иглофильтры,
которые располагают ярусами. Легкие иглофильтровые установки типа ЛИУ используют
при разработке котлованов и траншей в грунтах с коэффициентом фильтрации до 1 м/сут.
Водопонижение с помощью эжекторных иглофильтров. Такие иглофильтры
имеют специальное устройство для подъема воды — эжектор (водоструйный насос).
Одним ярусом таких эжекторных иглофильтров можно понизить уровень грунтовых вод
до 18-20м в грунтах с коэффициентом фильтрации 0,5-1 м/сут.
В основу конструкции эжекторных иглофильтров положен принцип действия
водоструйного насоса, в котором движущаяся с большой скоростью струя воды забирает
с собой некоторое дополнительное количество воды с нижнего уровня и поднимает его
на более высокий. Схема действия эжекторного иглофильтра основана на следующем
(рис. 88). В колонну 1 иглофильтра опускают эжекторный водоподъемник (эжектор)
на трубе 2. Рабочая вода в эжектор подается по кольцевому пространству между внешней
и внутренней водоподъемной трубами. Вытекая из насадки 6 с большой скоростью под
действием насоса 4, струя рабочей воды вовлекает за собой в диффузор 5 воду,
поступающую в фильтровое звено 7 из окружающих пород. Откачиваемая иглофильтрами
грунтовая вода в смеси с рабочей водой по трубе 2 поступает в циркуляционный
резервуар 3, из которого часть избыточной воды уходит в водосток и канализацию,
а другая часть снова поступает в центробежные насосы для питания иглофильтров.
Погружение эжекторных иглофильтров происходит при подмыве воды,
поступающей через шаровой клапан 8. При большой глубине, а также неблагоприятных
геологических условиях бурят специальные скважины, в которые вставляют иглофильтры.
На строительстве применяются эжекторные установки типа ЭЙ. В комплект
установки входят от 16 до 36 иглофильтров, высоко— и низконапорные насосы
с электродвигателями, распределительный трубопровод и циркуляционный бак.
Эжекторные иглофильтровые установки применяются для водопонижения при разработке
грунта котлованов и траншей глубиной до 10-12 м.

Рис. 87.

Схема

работы

легкой

иглофильтровой

установки:

1 — насосный агрегат; 2 — иглофильтр; 3 — коллектор; 4 — фильтровая часть иглофильтра УГВ — уровень
грунтовых вод

Рис. 88. Схема действия эжекторного иглофильтра
Вакуумный метод водопонижения. Метод основан на создании устойчивого
вакуума на наружных поверхностях водоприемных устройств (фильтровых участках

труб). Вакуумирование водонасыщенных грунтов применяют для усиления эффекта
водопонижения в сложных гидрогеологических условиях — в грунтах с коэффициентами
фильтрации 0,05— 2 м/сут, при малой водопроницаемости, низкой водоотдаче
и неоднородном сложении грунтов, в частности при переслаивании водоносных
и водоупорных слоев.
Вакуумирование достигается применением установок вакуумного водопонижения
УВВ с обычным иглофильтром для понижения уровня грунтовых вод до глубины 6-7 м,
эжекторными вакуумными водопонижающими установками ЭВВУ с вакуумными
концентрическими скважинами, позволяющими вести врдополижение до глубины 2022 м в переслаивающихся водоносных и водоупорных грунтах, и установками забойного
водопонижения УЗВМ, предназначенными для осушения мелких и пылеватых песков
в призабойной зоне при открытом и закрытом способах работ.
В установках УВВ для создания в полости всасывающего коллектора устойчивого
вакуума используется водовоздушный эжектор, активизирующий в основном воду,
которая выделяется из во-довоздушной смеси, поступающей из иглофильтров. Вода
откачивается водоводяным эжектором. Оба эжектора питаются рабочей водой,
поступающей к ним от центробежного насоса. Для обеспечения устойчивой работы
каждый из эжекторов может принимать на себя функции другого.
Эжекторные
вакуумные
водопонижающие
установки
с вакуумными
концентрическими скважинами отличается от обычных установок с эжекторными
иглофильтрами конструкцией скважин.
Установка забойного водопонижения, работающая на принципе вакуумного
водопонижения (рис. 89) при проходке тоннеля щитовым способом позволяет
преодолевать участки со сложными гидрогеологическими условиями.
Глубинное водопонижение. Этот способ основан на откачке воды из водоносных
слоев
с помощью
глубинных
центробежных
насосов,
устанавливаемых
в водопонижающих скважинах, пробуренных вокруг будущей подземной выработки.
В скважины опускают трубчатые фильтры на уровень водоносного горизонта, и затем
буровые обсадные трубы извлекают из грунта, при этом создается непосредственный
контакт фильтра с окружающим его грунтом. В результате откачки воды из скважины
глубинным насосом образуется депрессионная воронка, внутри которой грунты
в значительной степени осушаются. Глубинное водопонижение применяют при откачке
воды с глубин более 20 м.

Рис. 89. Расположение установки забойного вакуумного водопонижения при
сооружении
перегонного
тоннеля
метрополитена:
1 — иглофильтры; 2 — деревянное крепление груди забоя; 3 — рычаг для укладки тюбингов; 4 —
тюбингоукладчик; 5 — тюбинговая обделка тоннеля; 6 — манометр; 7 — вакуумметр; 8 — водоструйный
насос; 9 — манометр; 10 — циркуляционный бак; 11 — дефлектор; 12 — сбрасывающий рукав; 13 —
центробежный насос; 14 — электродвигатель; 15 — гибкий соединительный рукав; 16 — наращиваемое
звено коллектора; 17 — откаточные пути; 18 — домкрат для передвижки тюбингоукладчнка; 19 —
коллектор; 20 — породопогрузочная машина; 21 — передвижное звено пути

Укрепление
цементации

грунтов

способом

Цементацию грунтов применяют при проходке стволов шахт, усилении оснований
фундаментов существующих зданий, для во-доподавления и создания защитной
цементной оболочки в грунте вокруг обделки сооруженного тоннеля. Процесс
заключается в нагнетании под давлением через пробуренные скважины цементных,
цементно-глинистых или глинисто-цементных растворов, которые заполняют трещины,
пустоты и поры в грунтовом массиве, что приводит к ликвидации или резкому
сокращению водопритока. Наилучший эффект цементация дает в трещиноватых скальных
грунтах, в валунно-галечниковых отложениях и гравелистых грунтах при скорости
движения грунтовых вод до 300 м/сут и удельном во-допоглощении не менее 0,5 л/мин.
Не поддаются цементации мелкозернистые пески, плывуны, глинистые грунты.
Различают два вида цементации: предварительную, осуществляемую до проходки
выработки через скважины, пробуренные с поверхности или из забоя выработки,

и последующую, выполняемую после проходки и закрепления выработки с целью
заполнения оставшихся пустот.
При цементации с поверхности (рис. 90, а) скважины располагают на расстоянии 22,5 м от стены будущей выработки. Расстояние между скважинами 2-3 м.
Глубина цементационных скважин зависит от размеров зоны цементации. Скважины
бурят и породы цементируют в несколько приемов (зонами), в пределах 10-15 м. После
окончания цементации (через 1-3 сут) цементную пробку разбуривают и скважину
углубляют для подготовки к цементации следующего участка.
При цементации пород из забоя (рис. 90, б) скважины располагают на расстоянии
0,5-1 м от крепи через 0,8-1,5 м одну от другой под углом.

Рис. 90.

Схема

цементации

грунтов

перед

проходкой

ствола

шахты:

а-с поверхности земли; б — из забоя ствола; 1 — контур ствола; 2 — цементационная скважина
(заштрихована зона нагнетания уплотняющего слоя цементного раствора); 3 — растворомешалка; 4 —
растворовасос; 5 — цементационный трубопровод; 6 — тампонная перемычка: 7 — обратный трубопровод
(при циркуляционном способе нагнетания раствора)

Для приготовления цементационных растворов применяют растворосмесители,
а нагнетание производят цементными растворонасосами. Применяют также передвижные
(смонтированные на автомобилях)
цементационные установки,
оборудованные
смесительными
баками,
гидравлическими
цементомешалками,
водяными
и цементационными насосами.
Цементацию можно вести нисходящими заходками, когда бурение и нагнетание
производят последовательно участками сверху вниз, и восходящими заходками, когда

скважины бурят сразу на полную глубину, а раствор нагнетают с одновременным
подъемом инъектора.
Очередность нагнетания раствора в скважины устанавливается проектом
в зависимости от характера трещиноватости и водоносности пород. Цементацию
заканчивают, когда удельное водопоглощение пород не превышает 0,05 л/мин
на 1 м длины скважин.

Химическое закрепление грунтов
При строительстве метрополитенов химическими методами закрепляют грунты под
фундаментами зданий и сооружений, расположенных вблизи трассы метрополитена,
с целью защиты от возможных осадок при проходке тоннелей закрытым способом,
а также для защиты подземных коммуникаций от просадок и в некоторых других случаях.
Процесс заключается в нагнетании в грунт под давлением (через систему инъекторов
или скважин) водных растворов силиката натрия (жидкого стекла) с отвердителем или
синтетической
смолы с отвердителем. В первом случае процесс называют
силикатизацией, во втором — смолизацией.
При
силикатизации
также
широко
используют
цементно-силикатные
и глиносиликатные растворы в смеси с отвердителями.
В качестве отвердителей можно применять хлористый кальций, ортофосфорную,
кремнефтористоводородную или щавелевую кислоту, алюминат натрия.
При смолизации используются водные растворы карбамидных смол с кислотными
отвердителями.
Вид, концентрацию и рецептуру растворов выбирают в зависимости от физикомеханических свойств грунтов и гидрогеологических условий закрепляемого участка.
Силикатизацию (двух— и однорастворную) и смолизацию можно использовать как
способ постоянного закрепления грунтов оснований зданий и сооружений на весь период
их эксплуатации. Эти способы эффективные в песчаных грунтах и трещиноватых
скальных породах с коэффициентом фильтрации от 0,5 до 80 м/сут.
При двухрастворной силикатизации производят поочередное нагнетание через
инъекторы силиката натрия (жидкого стекла) и раствора отвердителя (хлористого
кальция).

Рис. 91. Вертикальный инъектор для закрепления грунтов
При однорастворной силикатизации одновременно нагнетают гелеобразующую
смесь из раствора силиката натрия с отвердителем. По этой же технологии нагнетаются
цементно-сили-катные и глиносиликатные растворы, состоящие из смеси цемента или
бентонитовых глин, силиката натрия.
В песчаных и других слабых грунтах инъекторы погружают в грунт ударами
пневматических молотков или дизель-молотов копровых установок. В гравелистых,
трещиноватых скальных грунтах инъекторы погружают в предварительно пробуренные
скважины.
Инъектор для вертикального инъектирования (рис. 91) представляет собой колонну
стальных бесшовных труб 3. Нижняя часть инъектора состоит из конического
наконечника 5 и участка цельнотянутой трубы 4, по периметру которой просверлены
отверстия диаметром 3 мм, расположенные в шахматном порядке. От засорения грунтом
отверстия защищены резиновыми клапанами. Верхняя труба имеет штуцер 2 для
присоединения к нагнетательному шлангу и съемный наголовник / для восприятия ударов
при погружении.
При проведении работ из забоя тоннеля применяются горизонтальные инъекторы,
состоящие из манжетных колонн и тампонов. Манжетная колонна состоит из звеньев,
труб, которые наращивают по мере бурения колонны или ее углубления в скважину.
На каждом звене расположены прорези’с отверстиями, прикрытыми резиновыми
манжетами. Первое звено манжетной колонны имеет наконечник для заглубления в грунт.
Тампон представляет собой две соединенные друг с другом трубы, имеющие
в средней части отверстия для выхода раствора, прикрытые резиновой манжетой,
а на концах разжимные клапаны, которые регулируют проникновение раствора в строго

ограниченную зону инъекционной манжетной колонны. Тампон за крепляют на трубе,
по которой подается инъекционный раствор в зону между двумя клапанами.
Нагнетание химических растворов ведут заходками, обеспечивающими
монолитность закрепления грунта. Так, закрепление грунта с помощью вертикальных
инъекторов ведут сверху вниз заходками на длину перфорированной части инъектора.
На каждой заходке нагнетают раствор, в результате чего вокруг инъектора образуется
столбчатый участок закрепленной породы (рис. 92). Иногда применяют нагнетание
восходящими заходками, при котором инъектор сразу забивают на полную глубину,
а затем поднимают вверх по мере нагнетания отдельными заходками. Для сплошного
закрепления массива грунта инъекторы располагают в плане рядами в шахматном
порядке. Радиус зоны закрепления породы вокруг одного инъектора зависит
от коэффициента фильтрации грунтов и колеблется в пределах от 30 до 100 см.
При закреплении грунта в процессе проходки тоннеля глубина заходки может
колебаться в пределах от 5-8 до 25-30 м в зависимости от гидрогеологических условий
участка и длины пробуриваемых скважин.
Расстояние между инъекторами в ряду, а также расстояния между рядами
инъекторов принимают в полтора раза (или несколько больше) превышающими радиус
зоны закрепления грунта от одного инъектора.
Бурение скважин или задавливание инъекторов ведут при наличии впереди забоя
целика закрепленного грунта или бетонной стенки, в которой устанавливают кондукторы
для бурения скважин, установки инъекторов и в случае необходимости запорной
арматуры, для предотвращения выброса водоносного грунта.
Инъекцию раствора выполняют следующим образом. Манжетную колонну
устанавливают сразу на всю длину пробуренной скважины. Тампон закрепляют на трубе,
по которой подается раствор, и вдвигают ее в манжетную колонну до конца последней.
По мере продвижения тампона на нужную длину трубу наращивают. Среднюю часть
тампона с отверстиями устанавливают строго против отверстий в манжетной колонне
в тех местах, где надо делать инъекцию. Этим обеспечивается быстрота и качество работ
по закреплению грунтов.
В ряде случаев применяют прямое инъецирование в грунт через инъекторы без
применения манжетных колонн. Технология таких работ заключается в последовательной
обработке зоны неустойчивых грунтов заходками по 3-5 м в направлении от забоя в глубь
горного массива (рис. 93). Работу начинают с бурения скважин, установки инъекторов
и закрепления грунта на первой заходке у бетонной стенки. Затем повторяют те же
операции на следующей заходке, пока вся зона не будет закреплена.

Рис. 92.

Схема

расположения

инъекторов

в массиве

а — при одиночной инъекции; б — при закреплении на глубину двух заходок

закрепляемого

грунта:

Рис. 93. Схема химического закрепления грунта при проходке горизонтальной
выработки:
а — подготовка тоннеля к производству закрепления грунтов; б — бурение скважин для закрепления
первого (начального) участка зоны неустойчивых грунтов; в — проходка тоннеля по первому участку
закрепленных грунтов; г — выход тоннеля из зоны закрепленных неустойчивых грунтов; 1 — тоннель; 2 —
оборудование для химического закрепления грунтов; 3 и 6 — зоны устойчивых грунтов; 4 — бетонная
предохранительная стенка; 5 — зона неустойчивых грунтов; 7, S — первый и второй участки зоны
неустойчивых грунтов, закрепленные химическим способом; 9 — проходческое оборудование

Способы нагнетания растворов. Технологию процесса двухрастворной
силикатизации выбирают в зависимости от скорости движения подземных вод: чем
больше скорость, тем быстрее должны вступить в химическую реакцию нагнетаемые
растворы, чтобы не произошло их вымывание.
При последовательном способе инъектор забивают на глубину первой заходки,
нагнетают жидкое стекло, затем забивают его на глубину второй заходки и снова
нагнетают тот же раствор, повторяя процесс до требуемой глубины. После этого инъектор
извлекают, забивают на полную глубину другой инъектор и, постепенно извлекая его,
нагнетают раствор хлористого кальция. Этот способ применяют при скоростях потока
воды менее 1 м/сут.
При способе нагнетания по заходкам на глубину каждой за-ходки поочередно
забивают и извлекают инъектор для жидкого стекла и инъектор для хлористого кальция.
Этот способ применим при скоростях потока от 1 до 3 м/сут.
При одновременном способе нагнетания на каждую заходку забивают два инъектора
на расстоянии 15-20 см один от другого и одновременно нагнетают в инъектор жидкое
стекло, в другой-раствор хлористого кальция. Этот способ целесообразно применять при
скоростях потока более 3 м/сут.
Однорастворную силикатизацию применяют для закрепления мелкозернистых
и пылеватых песков с коэффициентом фильтрации 0,5-2,0 м/сут. Гелеобразующую смесь
готовят непосредственно перед нагнетанием путем смешивания в смесителе жидкого
стекла с раствором отвердителей и сразу же с помощью насосов через инъектор нагнетают
в грунт.
Смолизацию грунтов ведут по принципу однорастворной силикатизации. Рабочий
раствор приготовляют непосредственно перед нагнетанием в такой последовательности:
в отдельных баках готовят растворы смолы и отвердителя. Затем к раствору смолы
добавляют отвердитель и после тщательного перемешивания смесь нагнетают в грунт
через инъекторы. Время гелеобразования 1,5-4 ч.
При силикатизации и смолизации необходимо вести постоянный контроль качества
исходных материалов и строго соблюдать подобранные лабораторным путем
их количества при перемешивании. Качество выполненных работ проверяют путем
забивки в разных местах контрольных инъекторов, через которые нагнетают воду для
определения остаточного удельного водопоглощения закрепленных грунтов.

Проходка
тоннелей
под
воздухом (кессонный способ)

сжатым

При проходке тоннелей в сложных гидрогеологических условиях сжатый воздух
используют в следующих целях:
для отжатия воды из зоны проходки и осушения забоя при ведении проходческих
работ в неустойчивых плывунных грунтах или грунтах с большим водопритоком;
для создания дополнительного давления на забой (если такое давление может
заменить временную крепь) при проходке в связных породах, подстилающих дно водоема

или слой водонасыщен-ных грунтов с гидростатическим напором (для предотвращения
их деформации и поступления воды в тоннель).
Проходка тоннелей под сжатым воздухом (кессонная проходка) имеет ряд
особенностей.
При подходе забоя тоннеля к участку водоносных грунтов (рис. 94) в пройденной
части тоннеля, имеющей постоянную обделку, сооружают воздухонепроницаемую
(герметичную) шлюзовую перегородку. Эта перегородка отделяет сооруженную часть
тоннеля от находящейся впереди рабочей зоны, в которой создают повышенное давление
воздуха. Конструкция шлюзовой перегородки должна быть рассчитана на давление
сжатого воздуха, в 1,5 раза превышающее давление воздуха в рабочей зоне.
Через воздухонепроницаемую перегородку пропускают коммуникации, для подачи
в рабочую зону сжатого воздуха электроэнергии, воды и для других целей.

Рис. 94. Схема проходки тоннеля с применением сжатого воздуха в горизонтальном
направлении:
1 — проходческий щит; 2 — рабочая зона; 3 — тюбингоукладчик; 4 — предохранительный экран; 5 —
аварийный помост; 6 — шлюзовая перегородка; 7 — шлюзовые аппараты; 8 — зона нормального
атмосферного давления; 9 — трубопроводы сжатого воздуха; 10 — горный комплекс для проходки
тоннелей; 11 — бытовые помещения; 12 — компрессорная

Для прохода людей из построенной части тоннеля, т. е. из зоны с нормальным
атмосферным давлением в рабочую зону и обратно, а также для транспортирования
материалов и грунта в шлюзовой перегородке устраивают специальные камеры-шлюзовые
аппараты.
При переходе из зоны нормального атмосферного давления в зону повышенного
давления люди находятся в шлюзовых аппаратах в течение всего периода времени, пока
давление воздуха в них поднимается до давления, равного давлению в рабочей зоне.
Процесс перехода из зоны нормального давления в рабочую зону, связанный
с постепенным повышением давления воздуха в шлюзовых аппаратах, называют

шлюзованием, или компрессией. Обратный процесс — переход из рабочей зоны в зону
нормального давления — (постепенное понижение давления воздуха в шлюзовых
аппаратах) называют вышлюзованием, или декомпрессией. Время пребывания людей
в шлюзовых аппаратах в период компрессии и декомпрессии установлено специальными
нормами, приведенными в Правилах безопасности при производстве работ под сжатым
воздухом (кессонные работы).
Особенности выполнения проходческих работ. Основными операциями при
проходке тоннелей под сжатым воздухом в пределах рабочей зоны являются разработка
и погрузка породы в забое, установка временного крепления, возведение постоянной
обделки и ее гидроизоляция, шлюзование и вышлюзование.
Цикл работ по проходке тоннеля под сжатым воздухом считают законченным, если
после снятия повышенного давления в рабочей зоне через возведенную постоянную
обделку внутрь тоннеля не просачивается вода или плывунный грунт.
Наиболее ответственным участком работ является забой, где под влиянием сжатого
воздуха происходит частичное изменение свойств грунта (изменяется его влажность,
нарушается устойчивость, изменяется режим грунтовых вод). Нарушение установленного
режима подачи сжатого воздуха в забой или резкое изменение инженерно-геологических
условий сказывается на состоянии работ и темпах проходки тоннеля.
Давление сжатого воздуха в рабочей зоне на уровне подошвы выработки должно
быть равным гидростатическому, а при отсутствии притока воды в лоток тоннельного
забоя оно может быть понижено до величины, равной гидростатическому давлению
на уровне 1/3 диаметра от подошвы выработки.
Применение сжатого воздуха в тоннелестроении ограничивается следующими
условиями: максимально допустимым давлением воздуха, при котором могут работать
люди без вреда для здоровья, степенью воздухонепроницаемости породы, окружающей
выработку, минимальной толщиной слоя породы над выработкой, исключающей
возможность прорыва сжатого воздуха на поверхность. .
Максимальное давление воздуха в рабочей зоне, при котором можно вести
строительные работы, в соответствии с действующими Правилами безопасности при
производстве работ под сжатым воздухом (кессонные работы) составляет 0,39 МПа.
Проходку тоннелей под сжатым воздухом ведут, как правило, щитовым способом.
При проходке тоннеля обычным щитом однородный грунт в забое разрабатывают ярусами
последовательно сверху вниз, начиная с верхнего яруса, одновременно во всех ячейках
одного яруса.
В неустойчивых песчаных грунтах, залегающих в верхней части забоя, грунт
разрабатывают в пределах аванбека щита с передвижкой ее на часть цикла (30-40 см),
перекрепление забоя ведут одновременно с выемкой грунта.
При оборудовании щита специальными устройствами, разделяющими забой
на ярусы, в целях ускорения работ допускается одновременная разработка грунта
в нескольких ярусах, однако без опережения заходок в нижних ярусах.
Взрывные работы в забое можно вести с использованием электровзрывания,
рассчитанного только на рыхление массива грунта мелкими шпурами и небольшими
зарядами. При залегании неустойчивых грунтов в верхней части забоя, а устойчивых
скальных в нижней части шпуры располагают так, чтобы между взрываемой частью забоя
и неустойчивыми грунтами оставалась перекрывающая толща устойчивых ненарушенных
грунтов.

под

Рис. 95. Схема расположения предохранительных устройств при проходке тоннелей
сжатым
воздухом:

1 — щит; 2 — блокоукладчик; 3 — предохранительный экран; 4 — предохранительный помост; 5 —
лестница; 6 — подвески крепления помоста к тюбингам; 7 — шлюзовая перегородка; 8 — герметическая
дверь; 9 — ребра жесткости экрана

В процессе проходки до снятия повышенного давления выполняют весь комплекс
работ по созданию надежной гидроизоляции тоннельной обделки.
Устройство для обеспечения безопасности. К таким устройствам относятся
аварийный шлюз, предохранительные (аварийные) перемычки, предохранительный экран,
аварийный помост (рис. 95).
Аварийным шлюзом является один из шлюзовых аппаратов, установленных
в верхней части шлюзовой перегородки, который служит для спасения людей в случае
аварии в сооружаемом тоннеле. При ведении всех работ дверь аварийного шлюза,
выходящая в рабочую зону, всегда должна быть открыта.
Аварийную перемычку устраивают при длине рабочей зоны более 250 м, она
предназначена для отсечения участка построенного тоннеля в случае возникновения
аварийного положения в забое. Перемычка имеет проем с герметической дверью,
открывающейся ь сторону забоя.
При проходке тоннелей кессонным способом под водоемами устраивают
дополнительные предохранительные устройства (предохранительный экран и аварийный
помост), обеспечивающие возможность работающим в кессоне в случае необходимости
быстро покинуть рабочую зону. Предохранительный экран — это металлическая
воздухонепроницаемая
перегородка
(диафрагма)
с герметической
дверью,
предназначенная для предотвращения затопления участка тоннеля между экраном
и шлюзами. Экран устанавливают в верхней половине тоннеля на расстоянии от забоя
не более 50 м и периодически переносят его вслед за продвижением забоя.
Аварийный помост служит для соединения предохранительного экрана с аварийным
шлюзом, его устраивают в верхней части тоннеля на всем протяжении от экрана
до шлюзовой перегородки.

В связи с повышенным содержанием кислорода в воздухе рабочей зоны возможно
активное возгорание предметов, находящихся в тоннеле. Поэтому рабочая зона должна
быть оборудована устройствами, необходимыми для предупреждения и тушения пожаров.
Для этой цели прокладывают специальный пожарный водопровод со стояками для
разбора воды, увеличивают число пожарных постов с огнетушителями, которые могут
работать при повышенном давлении.
Для наблюдения за давлением сжатого воздуха в рабочей зоне и шлюзовых
аппаратах, расходом сжатого воздуха, его составом, температурой и степенью
загрязненности служит система контрольно-измерительных приборов (манометры,
счетчики, газоанализаторы, термометры и др.).
В соответствии с требованиями Правил безопасности при производстве работ под
сжатым воздухом (кессонные работы) за состоянием здоровья работающих под сжатым
воздухом на строительстве тоннелей органами Министерства здравоохранения установлен
специальный медицинский надзор. Для обеспечения соблюдения этих требований
организуют кессонный здравпункт или амбулаторию, оборудованные специальными
рекомпрессионными камерами.
Все работающие в кессоне периодически проходят специальную медицинскую
комиссию.

Контрольные вопросы
Для чего применяют специальные способы работ?
В чем заключается сущность замораживания грунтов?
Какие виды водопонижения применяют в строительстве метро?
В каких случаях применяют цементацию грунтов?
В чем сущность химического закрепления грунтов?
Какие средства безопасности применяют при проходке тоннелей под сжатым
воздухом?

Глава XII. ПРОХОДКА ШАХТНЫХ СТВОЛОВ

Шахтные
их проходки

стволы

и способы

Проходка шахтных стволов составляет небольшую долю в общем объеме работ при
строительстве метрополитенов, однако быстрое и успешное ее проведение сокращает
общие сроки строительства, поскольку через шахтные стволы осуществляется разворот
основных подземных работ.

Рис. 96.

Шахтный

ствол:

1 — воротник; 2 — вертикальный ствол; 3 — сопряжение ствола с околоствольными выработками; 4 —
зумпф

По назначению различают рабочие шахтные стволы и вентиляционные. Рабочие
шахтные стволы служат только для строительных целей. После окончания строительства
их забучивают (заполняют кладкой, засыпают грунтом). Вентиляционные стволы
являются постоянными сооружениями метрополитенов.
В больших вертикальных выработках на внешние нагрузки лучше работают обделки
кругового очертания. Шахтные стволы, используемые при эксплуатации метрополитенов
как вентиляционные, находятся в условиях знакопеременных температур, и их обделки
требуют особо надежной гидроизоляции. Этим определяется преимущественное
применение для шахтных стволов обделок из чугунных тюбингов. Типовой наружный
диаметр стволов при строительстве метрополитенов принят равным 6 м.
Шахтный ствол (рис. 96) состоит из верхней части — устья (форшахты)
с воротником, основной части — вертикальной протяженной закрепленной выработки,
сопряжения ствола с околоствольными выработками и нижней части — зумпфа.
Воротник представляет собой конструкцию кругового очертания из бетона или
железобетона, которая надежно закрепляет верхние кольца ствола в грунте
и воспринимает часть веса обделки. В воротнике иногда размещают специальное
оборудование, используемое при проходке ствола. Он ограждает устье ствола от стока
поверхностных вод.
Сопряжение ствола с околоствольными выработками выполняют в виде бетонного
раструба.

Зумпф ствола располагают на 2-3 м ниже уровня подошвы околоствольного двора.
Он служит временным водосборником.
Комплекс размещенного в стволе оборудования, необходимого для обслуживания
подземных работ в продолжение всего периода строительства, и поддерживающих его
устройств называют постоянным армированием ствола. Сечение ствола разделяется
на клетьевое, лестничное и лесоспускное отделения, а также отделения для размещения
трубопроводов и кабелей (рис. 97).
В состав постоянного армирования ствола входят расстрелы — основные
поддерживающие устройства клетьевого подъема и обшивки отделений ствола,
проводники — направляющие для клетьевого подъема, оборудование лестничного
и лесоспускного отделений, одна или две вентиляционные трубы, трубопроводы для
водоотлива, сжатого воздуха и воды, а также постоянные силовые, сигнальные
и осветительные электрокабели.
Расстрелы устанавливают по высоте ствола через каждые 3 м и крепят
непосредственно к обделке. Деревянные проводники прикрепляют к расстрелам болтами.
Трубопроводы крепят к обделке ствола при помощи хомутов, а электрокабели —
посредством специальных кронштейнов и скоб. Ускорить подготовку ствола для ведения
дальнейших подземных работ позволяет выполнение возможно большей части работ
по его армированию в процессе проходки.
Шахтные стволы пересекают обычно разнородные грунтовые напластования, в том
числе слабые неустойчивые и обводненные грунты. Поэтому при проходке стволов
используют разные способы и часто применяют специальные способы работ:
замораживание грунтов, цементацию и другие виды закрепления грунтов, искусственное
водопонижение.
Стволы сооружают с последовательным монтажом колец обделки в призабойной
части выработки (подводкой колец снизу) или способом опускной крепи с наращиванием
колец сверху.
Способ подводки колец снизу (обычный) применяют при сооружении стволов
в природно-устойчивых или искусственно закрепленных грунтах.
Способ опускной крепи применяют при проходке стволов в слабых неустойчивых
грунтах. Одной из разновидностей способа является проходка с задавливанием крепи.
В этом случае обделку устья ствола, имеющую несколько больший диаметр, используют
в качестве неподвижной опорной части, а опускную крепь собирают в пределах нижнего
ее участка. Чтобы не допустить обнажений вертикальных стенок выработки и выпуска
грунта в забое, в нижней части опускной крепи делают ножевое кольцо из листовой стали.
Крепь погружают, вдаливая гидравлическими домкратами, которые устанавливают
на верхние фланцы тюбингов очередного собранного кольца обделки с упором в пакеты
из двутавровых балок, раскрепленных в обделку устья ствола.

Рис. 97.

Сечение

шахтного

ствола:

1 — лестничное отделение; 2 — лесоспуск: 3 ooo— клетевое отделение (на две клети); 4 — отделение для
трубопроводов и кабелей; 5 — вентиляционная труба

Способ опускной крепи получил дальнейшее развитие в виде способа погружения
крепи в тиксотропной оболочке. Сущность его состоит в том, что в процессе погружения
зазор между крепью и грунтом заполняют тиксотропным раствором, резко снижающим
сопротивление трения. Тиксотропный раствор готовят из специальных видов глин.
Он обладает способностью сохранять длительное время свои свойства, т. е.
не расслаивается: в нем не выделяется осадок и не отделяется вода. Оказывая давление
на стенки выработки, он предотвращает их обрушение или оползание.
Применение тиксотропной оболочки коренным образом усовершенствовало способ
опускной крепи, обеспечило необходимую его надежность, снизило затраты времени
на сооружение стволов, уменьшило трудоемкость работ, повысило производительность
и улучшило условия труда проходчиков.
Необходимым условием применения опускной крепи является наличие водоупора
под толщей проходимых неустойчивых грунтов.
Стволы с наращиванием обделки сверху на полную глубину обычно не проходят:
преодолев толщу слабых неустойчивых грунтов, дальнейшую проходку в плотных
грунтах ведут обычным способом с монтажом обделки подводкой колец снизу.
Из специальных способов по предварительному закреплению грунтов наибольшее
распространение при сооружении стволов получило искусственное замораживание
грунтов. Оно эффективно при проходке стволов в водонасыщенных песках, слабых
глинистых грунтах и плывунах. Этот способ успешно применяют при ведении

проходческих работ вблизи от зданий и сооружений, позволяя обеспечить их сохранность
и безопасность работ.
Цементацию и глинизацию применяют при проходке стволов в сильнотрещиноватых
скальных грунтах, хорошо проводящих воду, и в крупнообломочных (например,
гравелистых) грунтах с большим притоком воды в забой.
Искусственное понижение уровня грунтовых вод для снижения притока воды при
проходке стволов ведут при помощи пробуриваемых с поверхности скважин и глубинных
насосов.

Проходка шахтных стюлов обычным
способом
Проходку стволов обычным способом ведут с использованием копра и постоянного
шахтного подъема, обеспечивающего большую скорость выдачи грунта с помощью бадей.
Для приема грунта и подачи в ствол тюбингов служат эстакады — бункерная
и тельферная.
Копер возводят из тюбингов того же типа, какие используют для обделки ствола.
Поскольку основанием копра служит устье ствола, копер является как бы продолжением
обделки ствола.
Устье ствола сооружают в открытом котловане с использованием подвижного
кранового оборудования. Котлован разрабатывают, как правило, без крепления
с откосами, обеспечивающими устойчивость его стенок. Дно котлована зачищают
вручную и выравнивают под рейку. На дне котлована устраивают кольцевую бетонную
подготовку толщиной 15-20 см. После твердения бетона собирают кольца тюбинговой
обделки, начиная с нижнего кольца и заканчивая верхним. Все свободное пространство
между тюбинговыми кольцами и откосами котлована заполняют бетоном, который
образует массивный воронкообразный воротник (см. рис. 96).
При разработке котлована с креплением кольцевой зазор между тюбингами
и стенками выработки заполняют бетоном после монтажа каждого кольца, извлекая
по возможности крепление, а для заполнения оставшихся пустот ведут нагнетание
за обделку цементно-песчаного раствора.
Устье ствола, проходимого с предварительным замораживанием грунтов, сооружают
обычно с воротником в виде кольцевой галереи, где размещают распределительный
и коллекторный трубопроводы с отводами к замораживающим колонкам, которые
пропускают через днище галереи.
Устье ствола перекрывают прочным настилом, оставляя в нем проем для пропуска
бадьи и люк для спуска по лестничному отделению.
Проходку ствола обычным способом ведут при помощи проходческого подвесного
полка (рис. 98), который одновременно служит постоянной защитой для работающих
в забое. На полке обычно устанавливают редукторную лебедку для монтажа обделки,
вентиля-тор,-выдвижную телескопическую лестницу для спуска людей в забой,
электросборочный шкаф, насосы для откачивания воды из забоя.
К низу полка может быть прикреплен кольцевой монорельс и специальное
приспособление с поворотными балками и электрическими талями для грейферного
погрузчика и захвата тюбингов при монтаже обделки.
С подвесного полка ведут контрольное нагнетание и работы по армированию ствола,
выполняемые одновременно с основными работами. При буровзрывных работах

подвесной полок, находящийся на расстоянии нескольких метров от забоя, предохраняет
от поверждения оставляемые на нем оборудование и рабочий инструмент.
В полке имеются отверстия с раструбами для пропуска бадьи и для вентилятора, люк
для лестничного спуска, отверстия для пропуска троса редукторной лебедки и каната
грейферного погрузчика (при подвеске его на длинном канате).
Полок подвешивают на тросах, закрепленных на барабане 5-тонной лебедки,
установленной в верхней части копра.
Диаметр полка меньше внутреннего диаметра обделки. Это дает возможность
периодически свободно опускать его на расстояние, соответствующее шагу установки
расстрелов постоянной армировки (З м). В каждом новом положении полок раскрепляют
на обделку при помощи выдвижных упоров.
Периодически опускаемый полок при отсутствии под ним грейферного погрузчика
и другого подвесного оборудования постоянно находится на расстоянии 4-7 м от забоя.
Если под полком имеется подвесное оборудование, то при ведении взрывных работ
в забое полок поднимают на большее расстояние. При наличии грейферного погрузчика
полок располагают на расстоянии 12-15 м от забоя.

Рис. 98.

Подвесной

механизированный

полок

для

проходки

ствола:

1 — тюбинговая обделка ствола; 2 — подвесной полок; 3 — упор; 4 — раструб для прохода бадьи; 5рельсовые направляющие; 6 — прицепное устройство; 7-центральный узел; 8 — балка поворотная; 9 — таль
электрическая; 10 — грейферное пневмопогрузочное устройство; 11 — бадья; 12 —— захват тюбинга
нижнего (монтируемого) кольца; 13 — крюк для захвата бадьи; 14 — тельфер для установки тюбингов

Для устройства бадьевого отделения, крепления труб водоотлива, спуска материалов
устанавливают элементы временного армирования ствола. При проведении

гидроизоляционных работ, установке резервных насосов и других вспомогательных
работах устраивают временные рабочие полки: на расстрелы постоянной армировки
укладывают деревянные прогоны, по которым делают настил из досок.
В устье ствола и на верхней приемной площадке бадьевое отделение перекрывают
металлическими или деревянными створками— лядами, автоматически открывающимися
для пропуска бадьи.
Бадья перемещается по направляющим — проводникам постоянного армирования
(клетьевым) или временным направляющим из рельсов или стального троса.
По условиям техники безопасности при проходке стволов применяют только
опрокидные бадьи (с глухим дном). Для опрокидывания бадьи используют короткий
канат, один конец которого прикреплен к копру, а второй оканчивается специальным
крюком. Прицепив крюк к кольцу, находящемуся под дном бадьи, ослабляют подъемный
канат, при этом корпус бадьи переворачивается, и грунт высыпается по лотку в бункер.
Проходку стволов ведут с водоотливом. При небольшом притоке воду из забоя
удаляют бадьями, перекачивая ее в бадью из углубления в забое (водосборника)
небольшим забойным пневматическим турбонасосом.
При больших притоках воду откачивают из забоя по трубам с помощью насосов
центробежного типа, установленных на подвесном полке. При расстоянии до забоя,
не превышающем 6-7 м, гибкий всасывающий шланг от насоса опускают в водосборник,
куда стекает вода. При большем расстоянии до забоя насосы откачивают воду
из промежуточного бака, куда он закачивается забойными насосами. Размеры
водосборника для водоотлива 1 — 1,2м в плане, глубина 0,8-1,5 м.
Разработку забоя при проходке обычным способом ведут по-разному в зависимости
от крепости и устойчивости грунтов. Пески и глинистые грунты разрабатывают
отбойными молотками и другим ручным механизированным инструментом. Для
разработки скальных грунтов и особо твердых глин применяют буровзрывной способ.
В достаточно
устойчивых
нескальных
грунтах
забой
разрабатывают
одновременными заходками на высоту одного кольца обделки. Забой доводят сразу
до внешнего контура обделки с возможно меньшим перебором грунта.
Неустойчивые грунты разрабатывают уступами в две захватки (каждая на половину
высоты кольца). Выемку грунта начинают от центра ствола и заканчивают у внутренней
поверхности кольца, оставляя берму шириной 40-50 см. Дальнейшую разработку грунта
ведут по мере установки тюбингов. При возможных вывалах грунта устанавливают
временное крепление из досок, концы которых заводят за ранее собранное кольцо
обделки.
Разработку грунта буровзрывным способом ведут, как правило, заходками,
соответствующими высоте одного кольца обделки. При составлении паспорта
буровзрывных работ учитывают не только крепость грунтов и их трещиноватость,
но и близость расположения жилых зданий на территориях, примыкающих к шахтной
площадке.
В зависимости от крепости грунтов забой обуривают перфораторами, пневмо— или
электросверлами. Буры применяют длиной от 1,3 до 1,5 м. Пробуренные шпуры забивают
деревянными колышками для предохранения от засорения и быстрого обнаружения при
заряжании.
Шпуры располагают по трем или четырем концентрическим окружностям. При
расположении шпуров по трем окружностям по первой окружности диаметром
2 м располагают 4-6 врубовых шпуров, по второй диаметром 4м— 10-12 отбойных
шпуров и по третьей диаметром 5,5 м-16-17 контурных. Врубовые шпуры бурят
с наклоном 60-75° к центру ствола, отбойные — с меньшим наклоном в ту же сторону или

вертикально, а контурные-с наклоном во внешнюю сторону. При расположении шпуров
по четырем окружностям число их доводят до 50.
По окончании бурения бадью, насосы, осветительное и другое оборудование,
а также рабочий инструмент поднимают на полок. По сигналу взрывника все рабочие
поднимаются на поверхность. Взрывники заряжают шпуры и проверяют электрические
цепи, после чего поднимаются на поверхность. Взрывание шпуров производят в один
прием с применением электродетонаторов не менее чем четырех ступеней замедления.
Первыми одновременно взрывают врубовые шпуры, создавая вторую обнаженную
плоскость, через 2 с одновременно или последовательно — отбойные шпуры
и в последнюю очередь по частям — контурные.
После взрывания проветривают забой, опускают необходимое оборудование
и рабочий инструмент, откачивают воду из забоя и начинают новый цикл работ.
Взорванный грунт убирают при помощи пневматических погрузчиков грейферного типа
с ручным во-дилом. Уборку грунта совмещают по времени с его разработкой, монтажом
обделки ствола, а при проходке взрывным способом — с бурением шпуров на новую
заходку.
Тюбинги опускают в ствол шахты при помощи траверсы, подвешиваемой на канате
подъемной машины. Для подачи тюбингов в забое к месту их установки и для монтажа
используют редукторную лебедку, установленную на подвесном полке, или тельферный
укладчик под полком.
При монтаже обделки тельферным укладчиком применяют специальный захват.
Боковые поверхности поданного к месту установки тюбинга очищают от грязи и масла
и приподнимают его до совмещения болтовых отверстий ранее установленного кольца
со штырями захвата. Отверстия центрируют оправками и тюбинг закрепляют болтами.
Захват освобождают и начинают установку следующего тюбинга.
Первичное нагнетание цементно-песчаного раствора ведут за каждое собранное
кольцо. При необходимости выправить дальнейшую проходку ствола, сооружаемого
в достаточно устойчивых грунтах, собирают без нагнетания 3 -4 кольца, подправляют при
помощи распорок и клиньев положение нижнего кольца и после этого производят
нагнетание за собранные кольца, начиная с нижнего и заканчивая верхним.
Первичному нагнетанию предшествует работа по устройству пикотажа — заделке
зазора между тюбинговым кольцом и грунтом в нижней части кольца. Для пикотажа
используют паклю, древесные стружки, которые уплотняют короткими досками
и клиньями.
Контрольное нагнетание ведут обычно с подвесного полка, т. е. с некоторым
отставанием от забоя. При необходимости его проводят повторно с рабочих полков
в процессе гидроизоляционных работ. Для первичного и контрольного нагнетания
используют нагнетательные аппараты, установленные в растворном узле на поверхности.
Особо важное значение имеет тщательное заполнение пустот за обделкой при
проходке в замороженных слабых неустойчивых грунтах. Чтобы исключить подвижки
грунта при размораживании, нагнетание следует полностью заканчивать до его
оттаивания. Растворы для нагнетания готовят с добавками, предотвращающими
их замерзание и ускоряющими процесс схватывания. По выходе из инъектора раствор
должен иметь температуру не менее 20 °C.
Гидроизоляционные работы при проходке стволов выполняют по-разному
в зависимости от назначения ствола и степени обвод-ненности грунтов. В рабочих стволах
при отсутствии притока воды гидроизоляционные работы не ведут. Обделку
вентиляционных стволов в таких условиях гидроизолируют обычно в конце строительства
после разборки постоянного армирования ствола.

В обводненных грунтах или замороженных водонасыщенных песках и плывунах
гидроизоляционные работы выполняют в процессе проходческих работ. Это дает
возможность уменьшить приток воды в ствол и улучшить условия труда проходчиков,
исключить вынос частиц оттаявшего грунта, образование пустот и подвижки грунтового
массива за обделкой. В этих условиях при монтаже обделки устанавливают сразу полные
болтовые комплекты с гидроизоляционными шайбами, а контрольное нагнетание
проводят в непосредственной близости от забоя с подвесного полка. Дополнительное
контрольное нагнетание для уменьшения притока воды, подтяжку болтов и, если это
необходимо, замену болтовых комплектов, а также чеканку швов тюбинговой обделки
с предварительной очисткой их пескоструйным аппаратом ведут с временных рабочих
пойков. Чеканку производят сначала свинцовой проволокой или освинцованным шнуром,
а затем расширяющимся или безусадочным цементом. Чеканку цементными составами
разрешается вести при температуре воздуха в стволе не ниже +5 &dec;С.

Рис. 99.

Опорный

воротник

шахтного

ствола

и домкратная

система:

1 — домкрат; 2 — пакет балок; 3 — бетонный опорный воротник; 4 —г стойка, заан-керенная в бетон; 5 —
глинистый тиксо-тропный раствор; 6 — тюбинговое кольцо опускной крепи ствола

Рис. 100.

Схема

соединения

ножевого

и уплотняющего

колец:

1 — тюбинг обделки ствола; 2 — промежуточная вставка; 3 — ножевое кольцо; 4 — защитное наружное
кольцо; 5 — уплотнительная манжета; 6 — уплотнение из жирной глины; 7 — тиксотропный раствор

При проходке стволов с применением буровзрывных работ гидроизоляционные
работы ведут с временных полков на расстоянии 20-30 м от забоя, чтобы не расстраивать
чеканку при взрывании.
В конце
строительства
в вентиляционных
стволах
производят
ремонт
гидроизоляции. Эту работу, как и гидроизоляцию вентиляционных стволов, в которых она
не выполнялась, осуществляют обычно с временных полков, укладываемых на расстрелы.

Проходка шахтных стволов способом
погружения
крепи
в тиксотропной
оболочке
При погружении (задавливании) крепи в тиксотропной оболочке опорный воротник
ствола служит упором для домкратов и одновременно направляющим кондуктором
опускаемой конструкции. Поэтому сооружение опорного воротника является одной
из наиболее ответственных операций в комплексе подготовительных работ по проходке
ствола.
При устройстве опорного воротника (рис. 99) в него заделывают анкерные стойки.
К стойкам крепят балочные пакеты, служащие упором для домкратов. Для трубопроводов
и кабелей, которые должны быть в последующем проложены постволу, устанавливают

футляры, а для заполнения пустот под подошвой опорного воротника закладывают
тампонажные трубы.
Специальные закладные детали устанавливают для крепления направляющих
брусьев.
При бетонировании опорного воротника в качестве внутренней опалубки
используют обычно тюбинговые кольца. Для увеличения диаметра этих колец на 300400 мм в них закладывают специальные вставки.
Для проходки ствола обычно применяют шесть домкратов, равномерно размещая
их по окружности крепи. В качестве домкратов используют гидроцилиндры типа Д60 от проходческих щитов. Наибольший ход штока гидроцилиндра 1200 мм.
Гидроцилиндры подвешивают к балочным пакетам так, чтобы обеспечить строго
вертикальную передачу нагрузки на крепь.
Ножевое кольцо погружаемой крепи (рис. 100) состоит из отдельных секций,
соединенных болтами. Собирают его на подкладках, обеспечивая высокую точность
положения относительно горизонтальной плоскости. Подкладки извлекают перед началом
погружения крепи. Высота ножевого кольца равна или превышает высоту тюбингового
кольца. Толщина режущей кромки ножа не должна превышать 20 мм. Для повышения
жесткости ножа полость между вертикальной и наклонной плоскостью (диафрагмой)
заполняют бетоном. Уширение ножевого кольца относительно наружно-то контура крепи
(ширина уступа для образования зазора между крепью и грунтом) около 100 мм.
Для предотвращения утечки глинистого раствора в забой между ножевым
и следующим за ним тюбинговым кольцом зажимают уплотнительную манжету
из многослойной транспортерной ленты. Манжету отгибают вверх таким образом, чтобы
наружная ее поверхность все время была прижата к стенке выработки. Зазор между
отогнутой частью манжеты и тюбингами первого кольца заполняют плотно
утрамбованной глиной.
После монтажа ножевой части и уплотняющего устройства в пределах опорного
воротника собирают еще несколько тюбинговых колец.
Для безопасного ведения работ по монтажу тюбинговых колец и изоляции швов
между тюбингами к балочным пакетам подвешивают кольцевой полок. Подвески полка
должны позволять его спуск и подъем на высоту не менее 0,6 м. Для обеспечения
безопасности работ полок оборудуют стопорами, фиксирующими его положение
в тюбинговом кольце.
К погружению крепи приступают после заполнения тиксотропным раствором зазора
между опорным воротником и тюбинговой крепью. Материалом для приготовления
тиксотропного раствора служат глинистые порошки заводского изготовления,
используемые при бурении. Раствор готовят из глинопорошка в быстродействующих
растворомешалках. Приготовленный раствор сливают в баки вместимостью 2-4 м3, а затем
перекачивают насосом в находящееся за крепью пространство. По мере погружения крепи
глинистый раствор подают в закрепное пространство с таким расчетом, чтобы уровень
раствора был выше подошвы воротника на 2 м.
Погружение крепи ведут одновременно с разработкой забоя по мере выемки грунта.
Для разработки грунта, выдачи его на поверхность и погрузки в автотранспорт
применяют одноканатные проходческие четырех-челюстные грейферы. Грейфер является
навесным рабочим органом грузоподъемного крана. Грунт выгружают в накопительный
бункер, где он освобождается от излишней воды, либо непосредственно в автомобильсамосвал.
Выемку грунта ведут из средней части забоя, оставляя по контуру берму шириной
0,5-0,6 м, которая срезается ножевой частью при погружении крепи.

При проходке зоны неустойчивых грунтов ножевая часть должна быть постоянно
вдавлена в грунт не менее чем на 0,5 м.
При пересечении зоны водоносных песков и плывунов погружение крепи ведут под
слоем воды, разрабатывая забой методом подводного землечерпания. Уровень воды
в стволе должен превышать уровень водоносного горизонта не менее чем на 1 м. Это
позволяет уравновесить гидростатический напор грунтовых вод и предотвратить выпуск
подвижных грунтов из-под ножевой части в забой ствола. Откачку воды из забоя можно
начинать только после заглубления ножевой части в водоупор на глубину 1,5 м.
Перекос плоскости колец, появляющийся в процессе погружения крепи, исправляют
более интенсивной разработкой грунта с той стороны, которая опускается медленнее. При
необходимости отключают соответствующие домкраты.
При остановке погружения крепи из-за большого сопротивления плотных грунтов
вдавливанию ножевого кольца или при невозможности разработки грунта грейфером
переходят на разработку его отбойными молотками. Полное обнажение диафрагмы ножа
и подработка бермы ниже режущей кромки допускаются только в случаях крайней
необходимости и в присутствии лиц технического надзора.
К монтажу очередного тюбингового кольца в процессе проходки ствола приступают
после погружения крепи на глубину, достаточную для установки тюбингов в зазор между
башмаками домкратов и ранее собранным кольцом. Тюбинги устанавливают краном,
который используется для выдачи грунта, или другим грузоподъемным механизмом.
Тюбинги подают к месту монтажа с заранее установленными в отверстия для
нагнетания пробками с гидроизоляционными шайбами.
Болтовые скрепления при монтаже колец устанавливают с гидроизоляционными
шайбами. Затягивают болты до отказа-до выпрямления сферических шайб. Сразу после
окончания монтажа тюбингового кольца швы между тюбингами проконопачивают
просмоленным канатом.
Для наблюдения за состоянием крепи ствола и ликвидации возможных течей через
швы между тюбингами по мере погружения ствола через каждые 4 м устанавливают
кольцевые полки, соединяемые лестницами.
При достижении нижней кромкой ножевой части опускной крепи скальных грунтов
прекращают погружение крепи и наращивание ее сверху и переходят к сооружению
ствола с подводкой колец снизу. Этот переход связан с предварительным тампонажем
закрепного пространства и демонтажем ножевого кольца.
Закрепное пространство тампонируют цементно-песчаным раствором при помощи
растворонагнетателей, применяемых при первичном нагнетании за тоннельную обделку.
Тампонаж ведут через трубы, погруженные сверху в глинистый раствор. По мере
вытеснения глинистого раствора цементно-песчаным трубы поднимают.
Демонтаж ножевого кольца ведут с большой осторожностью, последовательно
заменяя сегменты ножевого кольца тюбингами. Дальнейшая разработка забоя разрешается
только после нагнетания за подведенное снизу первое кольцо цементно-песчаного
раствора состава 1 : 1 и твердения его в течение полутора суток. Последующие несколько
колец устанавливают также с нагнетанием за каждое кольцо.
Швы тюбингов чеканят обычным способом после изъятия из них уплотняющего
просмоленного каната.

Контрольные вопросы
Какие функции выполняют шахтные стволы при строительстве и как стволы
используются при последующей эксплуатации метрополитена?

Почему для обделки шахтных стволов используют преимущественно чугунные
тюбинги?
Что такое армирование шахтного ствола и из чего оно состоит?
Какие специальные способы работ используют при проходке шахтных стволов?
В чем сущность проходки шахтных стволов способом погружения крепи
в тиксотропной оболочке?
Для чего служит подвесной полок при проходке шахтного ствола обычным
способом?

Глава XIII. ПРОХОДКА ТОННЕЛЕЙ И УСТРОЙСТВО КАМЕР
ГОРНЫМ СПОСОБОМ

Краткая
характеристика
производства работ

способов

К горным способам сооружения тоннелей относятся такие способы производства
работ, при которых разработку грунта и устройство постоянной конструкции тоннеля
ведут по частям, по отдельным элементам поперечного профиля тоннеля.
Выработку на полное сечение раскрывают посредством проходки отдельных
выработок небольшого сечения — штолен, калотт, штросс, разработки ядра
с применением деревянного, анкер-на-брызгбетонного или инвентарного металлического
крепления, под защитой которого возводят постоянную обделку — монолитную —
из бетона, железобетона или сборную — из чугунных или железобетонных тюбингов.
В настоящее время при строительстве метрополитенов горный способ применяют
на подземных работах:
у шахтных стволов, в местах рассечек для проходки горизонтальных выработок,
устройства околоствольных сооружений (рудничных дворов, насосных камер, обходных
штолен, складов ВВ и др.), устройства монтажных и демонтажных камер для щитов,
блоко— и тюбингоукладчиков и другого горнопроходческого оборудования, а также
в местах пересечения подземных выработок;
для постройки тоннелей и камер больших пролетов и переменного сечения, где
по геологическим условиям невозможно раскрыть такую выработку сразу на все сечение
без временного крепления;
для проходки коротких тоннелей (длиной до 300 м), где применение щитов
экономически нецелесообразно, а способ сплошного забоя применять нельзя;
для сооружения различных технологических камер и межтоннельных выработок
метрополитена вспомогательного назначения (дренажных перекачек, санитарных
и вентиляционных узлов, электроподстанций и др.).
Горный способ объединяет несколько способов (методов) производства работ,
каждый из которых характеризуется определенной
последовательностью раскрытия частей тоннельного профиля, своей системой
временной крепи и порядком возведения обделки. В настоящее время наиболее широко
применяются следующие способы производства работ:
способ опертого свода, при котором в начале проходят сводо-вую часть тоннеля,
возводят в ней обделку, а затем разрабатывают ядро, подводят стены и устраивают
обратный свод;
способ опорного ядра, при котором в начале возводят стены, затем — свод тоннеля,
а в последнюю очередь, разрабатывают ядро и устраивают обратный свод;

способ раскрытия полного профиля по частям, при котором разработку грунта ведут
по элементам тоннельного профиля с установкой временного крепления, а затем под его
защитой возводят обделку сразу на все сечение.

Проходка и крепление штолен
Поперечное сечение штолен принимают, как правило, трапецеидальной формы,
размеры его определяются габаритами подвижного состава (локомотива, вагонеток)
с учетом оставления безопасных зазоров и прокладки по штольням коммуникаций
(электрокабелей, труб). Ширина зазора между наиболее выступающими частями
подвижного состава и крепью должна быть с одной стороны не менее 25 см, а с другой —
70 см (для прохода людей). В двухпутных штольнях ширина зазора между выступающими
частями подвижного состава в междупутье не менее 20 см. В местах проведения
маневровых работ проход для людей должен быть с обеих сторон штольни. Высоту
штолен принимают такой, чтобы контактный провод находился не ниже 2,2 м от головки
путевых рельсов.
Основными типами крепи штолен являются трапецеидальная и арочная,
позволяющие воспринимать вертикальное и боковое давление грунтов. В зависимости
от срока службы крепь выполняют из дерева, железобетона или металла.
Временная деревянная крепь для штольни состоит из деревянных рам-дверных
окладов. Полный дверной оклад трапецеидальной формы (рис. 101, а) состоит из четырех
частей: горизонтального бревна — верхняка, двух наклонных стоек, поддерживающих
верхняк, и лежня. Для верхняка и лежней рам применяют круглый лес диаметром 2030 см, а для стоек — диаметром 18-26 см. Полные дверные оклады применяют при
проходке штолен в мягких и неустойчивых породах. В этом случае давление от стоек
передается через лежень на большую поверхность породы.
Дверной оклад без лежня называют неполным (рис. 101,6), в этом случае нижние
концы стоек углубляют в породу на 10— 15 см. Такую крепь устраивают в крепких
и устойчивых породах.

Рис. 101.

Дверные

оклады

(а, б)

и соединение

их элементов

(в,

г):

а — полный дверной оклад; б — то же неполный; в — соединение элементов оклада «зуб»; г — то же
в «шор»; 1 — верхняк; 2 — стойка; 3 — лежень

Отдельные элементы дверного оклада соединяются в «зуб» (рис. 101, в) или в «шор»
(рис. 101, г).
При большом горном давлении и в местах сопряжений с другими выработками
дверные оклады устанавливают вплотную один к другому, такую крепь называют
сплошной. В большинстве случаев, в зависимости от инженерно-геологических условий,
дверные оклады устанавливают на расстоянии 0,75-1,5 м и раскрепляют в продольном
направлении распорками (рошпанами) диаметром 10-12 см (рис. 102). Вверху рошпаны
устанавливают у стыков верхняка со стойками, внизу-на высоте 0,5 м от подошвы
выработки. С элементами дверных окладов распорки соединяют врубкой в «шор»
и металлическими скобами.
Кровлю и бока штольни крепят затяжками— досками толщиной 4-6 см или
горбылями. Длину затяжек принимают на 30— 40 см больше расстояния между осями
смежных рам. При проходке в устойчивых породах бока штольни оставляют без
крепления или крепят досками вразбежку. В слабых породах бока штольни крепят
затяжками вплотную и раскрепляют клиньями.
Затяжки в кровле (марчеваны) устанавливают под некоторым углом: одним концом
их опирают на верхняк последней рамы, а другим заводят в штрабу, сделанную в грунте
верхней части забоя. После установки очередной рамы на ее верхняк кладут поперечную
доску толщиной 5-6 см и шириной 18-20 см, называемую филатой. При помощи
временных клиньев, забиваемых между филатой и верхняком рамы, прижимают передние
концы марчеван вплотную к породе. Затем поочередно вынимают клинья из-под филаты,
устанавливают вместо них марчеваны на следующую заходку и забивают постоянные
клинья между филатой и марчеванами и т. д. В случае увеличения горного давления
штольню дополнительно раскрепляют установкой промежуточных рам, средних стоек
и подхватов.
В подошве штольни устраивают водоотводную канавку шириной 30 40 см и глубиной 40-60 см, в зависимости от притока грунтовых вод.
Вместо деревянных рам для крепления штолен применяют также инвентарные
металлические рамы (рис. 103, а-0), изготовляемые из железнодорожных рельсов,
двутавровых балок, а также железобетонные рамы из отдельных сборных элементов
(рис. 103, г). Преимущество крепления инвентарными рамами — возможность
их многократного использования, огнестойкость, быстрота сборки и разборки.
В последнее время в горной промышленности широкое распространение получила
арочная податливая крепь типа АП, изготавливаемая из металла специального
коробчатого профиля СВП (рис. 104). Арочная форма крепи близка к очертанию свода
обрушения, что позволяет лучше воспринимать горное давление. Податливость крепи
обеспечивается специальной конструкцией звена, соединяющего ее элементы. Крепь
имеет невысокую стоимость, преимуществом ее является также возможность
многократного применения.
Арочная податливая трехзвенная (АП-3) и пятизвенная (АП-5) крепь применяется
для крепления штольнеобразных выработок сечением 6-17 м2 при различных
геологических условиях.
Проходку штолен в скальных грунтах ведут буровзрывным способом. Цикл состоит
из следующих процессов: бурения шпуров, закладки зарядов и взрывания, проветривания
выработки, оборки породы с креплением кровли, погрузки грунта в вагонетки с откаткой,
разработки лунок под стойки, установки рамной крепи и за-тяжки боков, устройства
водоотводной канавы и откаточных путей.

Рис. 102.

Крепление

штольни:

1 — стойка; 2 — верхняк; 3 — металлическая скоба; 4 — верхняя и нижняя распорки (рошпаны); 5-затяжка
из досок (марчеван); 6 — поперечная доска (филата); 7 — деревянный клин; 8 — откаточный путь; 9 —
водоотводная канавка; 10 — затяжка боковой стены штольни

Рис. 103.

Крепление

штольни

рамами:

а — неполная рама из рельсов; б — полная рама из рельсов; в — узел соединения рельсовых верхняка
и стойки; г — железобетонная рама из сборных элементов

Рис. 104.

Металлическая

арочная

трехзвенная

податливая

крепь

АП-3:

1-верхнее звено из профиля СВП; 2 — нижние звенья; 3 — скоба крепления; 4, 5 — элементы крепления
скобы к профилю

Рис. 105. Схема установки отвесов при проверке положения рам относительно
продольной
оси:
1 — отвесы, опущенные с маркшейдерского гвоздя; 2 — отвес на вновь установленной раме

Шпуры бурят перфораторами или буровыми машинами с промывкой забуриваемого
шпура водой. Число шпуров, их расположение и глубина, тип и количество взрывчатых
веществ (ВВ) и средств взрывания (СВ) устанавливают в зависимости от геологических
условий. Для каждого случая составляют паспорт, утверждаемый главным инженером
строительно-монтажного управления или тоннельного отряда.
Расстояние между рамами крепления проверяют понизу и поверху специальным
шаблоном, а вертикальность рам и наклон стоек отвесами, опускаемыми от стыков
верхняка и стоек до подошвы штольни. Правильность установки каждой новой рамы
относительно продольной оси штольни проверяют по отвесу, который должен находиться
на одной линии (в створе) с отвесами, опускаемыми с маркшейдерских гвоздей, забитых
в середине верхняков предыдущих рам (рис. 105). Правильность положения рамы
в профиле проверяют при помощи рейки и уровня, устанавливаемых на высотные
маркшейдерские костыли, забиваемые в стойки рам на расстоянии 1 м от подошвы
штольни.
Выверенную раму расклинивают в верхних углах выработки и раскрепляют
распорками (рошпанами) в предыдущую раму. В кровле марчеваны перекрепляют
на верхняк и крепят бока штольни (снизу вверх) досками вразбежку. Устройством

водоотводной канавки и наращиванием откаточных путей заканчивается цикл работ
по проходке штольни на заходку.
Проходку штолен в неустойчивых грунтах (песках, супесях) ведут с применением
забивной крепи. При этом лоб забоя крепят горизонтальными досками всплошную,
заводят их за стойки последней рамы и расклинивают. Полный цикл работ состоит
из забивки марчеван в кровле и в боках выработки, выемке грунта в забое
с перекреплением лобовых досок, установке рамы полного дверного оклада, устройства
водоотводной канавки и укладки откаточных путей.

Рис. 106. Схема размещения оборудования при проходке штольни комбайном:
1 — стрела комбайна; 2 — арочная крепь штольни; 3 — проходческий комбайн; 4 — вентиляционная труба;
5 — конвейер (транспортер); 6 — вагонетки; 7 — электровоз

Проходку штольни в породах средней крепости (глинах, мергелях, суглинках и др.)
ведут путем разработки породы отбойными молотками и погрузки ее в вагонетки
погрузочными машинами или с применением стреловых проходческих комбайнов
с перегружателями, которые полностью механизируют процесс разработки грунта
и погрузки его в вагонетки (рис. 106). Длину заходки в этих условиях принимают
в пределах 0,75-1,2 м. Разработку грунта в забое отбойными молотками начинают
в средней его части устройством вруба высотой 50-70 см, который затем расширяют вверх
и вниз, разрабатывая верхний и нижний уступы. В последнюю очередь добирают кровлю
и лоток штольни. Работу ведут в основном двумя молотками, разрабатывая вначале ядро
штольни, а затем края и углы.
Проходку штольни ведут на основе заранее разработанных графиков-циклограмм,
учитывающих особенности данного забоя и показывающих, в каком месте и в какой
последовательности должны вестись очередные работы по циклу. Цикличная организация
работ позволяет добиваться высоких скоростей проходки.

Способ опертого свода
Этот способ применяют при сооружении тоннелей в нескальных грунтах типа
твердых глин, плотных суглинков, мергелей, доломитов, известняков с коэффициентом
крепости fкр=l-4 (III, IV категорий), способных воспринять давление от пят свода обделки
с учетом всех нагрузок, действующих на свод. Способ может быть также применен при
неоднородном сложении грунтов, когда ниже пят свода расположены необводненные
прочные грунты с коэффициентом крепости fкр>1, а сводовой части — менее прочные
грунты.

Работы по этому способу могут выполняться по одной из следующих трех
технологических схем: двухштольневой, одноштольневой и с опережающей калоттой.
При двухштольневой схеме (рис. 107) вначале проходят нижнюю направляющую
штольню 1, из нее снизу вверх — фурнель 2 до внешнего контура свода, затем —
верхнюю штольню 3, в обе стороны от которой раскрывают в определенной
последовательности калотты 4 и бетонируют свод 5. После набора бетоном свода
проектной прочности разрабатывают среднюю часть профиля — среднюю штроссу
(ядро) б, а затем в шахматном порядке разрабатывают боковые штроссы 7 и бетонируют
стены 8. На последнем этапе разрабатывают лотковую часть тоннеля и бетонируют
обратный свод 9.
Нижняя штольня 1 (рис. 108, а) используется для транспортирования грунта
и материалов и служит средством сообщения со стволом, в ней прокладываются все виды
коммуникаций (сжатый воздух, вода, электроэнергия), создается возможность развития
широкого фронта работ. Поэтому двухштольневую схему целесообразно принимать
на протяженных тоннелях.
По окончании пробивки фурнели 2 проходят верхнюю штольню 5 и раскрывают
калотту 6 (рис. 108,6) —выработку, предназначенную для возведения свода, раскрытую
в поперечном направлении верхней части тоннеля и закрепленную временной крепью.
Раскрытие калотты начинают с установки в верхней штольне прогонов — лонгарин
— двух верхних 4 (см. рис. 108, а) и двух нижних 5, между которыми подводят стойки.
Лонгарины и стойки раскрепляют между собой распорами. Вся эта система носит
название подхвата или унтерцуга, а верхние прогоны называют лон-гаринами первой
пары.
Вслед за их установкой снимают боковые затяжки верхней штольни и ведут
разработку забоя в направлении от штольни буровзрывным способом или отбойными
молотками. Одновременно с проходкой крепят кровлю калотты марчеванами, забивая
их с лонгарин первой пары. Разработав забой на 1 —1,5 м, под концы мар-чеван подводят
вторую пару лонгарин 7 (по обе стороны от штольни) и раскрепляют их распорками
и скобами с первой парой (см. рис. 108,6). Далее ведут разработку на третью и четвертую
пары лонгарин, также раскрепляя их между собой. Таким образом получается жесткая
система крепления, способная выдержать большое горное давление.

Рис. 107. Очередность проходческих
двухштольневым способом опертого свода

работ

при

сооружении

тоннеля

Рис. 108. Технологическая последовательность
двухштольневым
способом

раскрытия
опертого

сечения

тоннеля
свода:

а — проходка штолен; б — раскрытие калотты; в — бетонирование свода; г — подведение бетонных стен;
д — бетонирование обратного свода

Длина калотты, т. е. протяженность раскрываемого участка вдоль штольни, зависит
от геологических условий и принимается обычно в пределах 3-6 м. При значительном
горном давлении длина калотты может быть сокращена до 2 м. Калотты раскрывают
не последовательно одна за другой, а с оставлением между ними целиков породы для
того, чтобы предохранить выработку от развития горного давления. Целики принимают
равными длине одной или двух калотт.
Закончив раскрытие калотты, устанавливают кружала 9 (рис. 108, в), которые
собирают из отдельных косяков — досок, соединенных друг с другом гвоздями и болтами.
Толщина кружал 15— 21 см, толщина досок, применяемых для кружал, 5-7 см.
Кружала устанавливают в своде тоннеля на лежнях 8 с дополнительным
раскреплением подкружальными стойками 10 и клиньями. В зависимости от принятой
длины калотты одновременно устанавливают несколько кружал. Расстояние между
кружалами в среднем равно 1 —1,5 м. Чтобы кружала не перекашивались, их между собой
раскрепляют распорками. Под действием нагрузки кружала дают осадку. Для того чтобы
обеспечить заданное внутреннее сечение тоннеля, кружала устанавливают с некоторым
строительным подъемом (на 5-7 см выше внутреннего очертания свода). После установки
кружал устраивают опалубку из досок толщиной 5 см, шириной 20 см, укладываемых
плотно одна к другой по поверхности кружал и приступают к бетонированию.
По мере бетонирования свода лонгарины перекрепляют на кружала с помощью
коротких стоек 11 (мальчиков), в некоторых случаях эти стойки делают из железобетона

и оставляют в своде. Трубопроводы для подачи бетона прокладывают с наименьшим
количеством колен, так как каждый поворот трубопроводов создает дополнительное
сопротивление движению бетона, равное сопротивлению 10 -метрового прямого участка.
После достижения бетоном 75% прочности от проектной марки бетона кружала
и опалубку свода снимают (их используют несколько раз). При длинных тоннелях
экономически выгодно применять инвентарную сборно-разборную опалубку
и металлические кружала.
Когда бетонирование свода закончено полностью, приступают к разработке средней
части сечения тоннеля, называемой ядром 12 (рис. 108, г). Под пятами свода оставляют
уступы 13 (бермы) шириной 0,5-0,6 м. Ядро разрабатывают последовательно лобовым
забоем, одновременно разбирая крепление нижней штольни.
Вслед за ядром делают боковые заходки под стены тоннеля шириной 2-3 м,
располагая их в шахматном порядке. Под пяты свода устанавливают подкосы 14,
на которых укрепляют лекала для опалубки стен. Целики между заходками
не разрабатывают до тех пор, пока бетон стен не приобретает проектную прочность.
Наиболее ответственна укладка бетона под самые пяты свода (замок), который
бетонирчуют жестким бетоном после твердения бетона стен. Появляющийся усадочный
шов между пятой свода и верхней частью стены необходимо полностью заполнить
цементно-песчаным раствором. Оставление незаполненных швов может вызвать посадку
свода.

Рис. 109. Очередность работ по сооружению тоннеля од-ноштольневым способом
опертого свода

Стены тоннеля до бетонирования лотка раскрепляют между собой расстрелами
17 (рис. 108, д), которые устанавливают через 1 —1,5 м. В конце проходки выбирают
породу из лотка тоннеля, бетонируют обратный свод 16 и выравнивают его поверхность
по лекалу, не снимая расстрелов и откаточных путей.
Одновременно разрабатывают 3-6 м лотка.
Окончив бетонирование тоннеля, за обделку через пробуренные в ней скважины
15 нагнетают цементно-песчаный раствор.
Одноштольневая схема способа опертого свода применяется при сооружении
тоннелей небольшой протяженности в сухих устойчивых породах. Работы ведут в такой
последовательности (рис. 109); из подходной выработки проходят верхнюю штольню 7,
разрабатывают калотту 2 и бетонируют свод 3. После снятия опалубки свода
разрабатывают среднюю штроссу (ядро) 4, затем небольшими заходками в шахматном
порядке разрабатывают боковые штроссы 5 и бетонируют стены 6. После бетонирования
стен разрабатывают породу в лотке 7 и бетонируют обратный свод 8.
Достоинством одноштольневого способа опертого свода является то, что раскрытие
калотт происходит в ненарушенных породах, что в городских условиях имеет особо
важное значение. Недостатком способа являются более сложные условия организации
работ. Для создания лучших условий транспортирования породы и материалов верхнюю
штольню делают более высокой, чем обычно. В остальном технология работ
по раскрытию калотт и подведению стен и обратного свода аналогична описанной при
двухштольневом способе.
Схема с опережающей калоттой применяется при сооружении тоннелей способом
опертого свода в устойчивых грунтах, позволяющих произвести раскрытие тоннельного
профиля более крупными частями без предварительной проходки штолен и последующего
поперечного раскрытия калотт. Такую схему применяют у стволов в местах рассечек
на горизонтальные выработки, при проходке рудничных дворов, камер дренажных
перекачек и других выработок (рис. 110).
Работы начинают сразу с проходки калотты, закрепляемой типовой металлической
арочной крепью, затем на некотором расстоянии от забоя бетонируют свод обделки.
После набора бетоном прочности не ниже 75% от проектной разрабатывают среднюю
и боковые штроссы и подводят стены и.обратный свод.

Рис. 110. Схема организации работ при способе опертого свода с опережающей
калоттой:

а — без нижней транспортной штольни: б — с нижней транспортной штольней; 1-5 — очередность работ; lк
— длина калотты

Эта схема отличается от рассмотренных выше организацией работы по сооружению
сводовой части тоннеля. При раскрытии калотты на все сечение применяют временную
типовую металлическую арочную крепь с анкерами (рис. 111), а для бетонирования —
переставную или передвижную инвентарную металлическую опалубку. Широкий фронт
работы в забое позволяет вести разработку грунта не двумя-тремя молотками, а четырьмя
— шестью или применять для этих целей стреловые комбайны. При буровзрывном
способе вместо ручных перфораторов применяют буровые машины. Для погрузки грунта
по фронту забоя могут быть поставлены две погрузочные машины.
Применение типовой металлической крепи и инвентарной опалубки в сочетании
с широкой механизацией работ позволяет значительно повысить темпы проходки тоннеля.
Разработку нижней части профиля и подведение стен ведут по описанной выше
технологии.

Рис. 111.

Закрепление

калотты

анкерной

крепью:

1 — анкеты; 2 — подхваты анкера; 3 — металлические кружала подхватов; 4 — деревянная затяжка

Способ опорного ядра
Способ опорного ядра применяют при сооружении тоннелей в мягких
слабоустойчивых неводоносных грунтах: глинах, суглинках, супесях, лессах и других
грунтах, не способных воспринимать давление свода обделки.
Сечение тоннеля может быть разработано по двум схемам, отличающимся одна
от другой числом штолен, из которых возводят стены тоннеля. В зависимости от высоты
стен проходят две нижние штольни для стен и одну верхнюю для раскрытия калотты

(трех-штольневая система), а при высоте стен 5-6 м проходят еще по одной штольне
(пятиштольневая схема).
Работы по схеме опорного ядра ведут в такой последовательности (рис. 112):
из подходной штольни рассекают одновременно в месте расположения стен сооружаемого
тоннеля две нижние штольни 1 и после окончания проходки бетонируют в них стены 2.
Из нижних штолен пробивают фурнель и проходят штольни 3, в которых бетонируют
стены 4. К моменту окончания возведения стен проходят верхнюю штольню 5, из которой
раскрывают калотты 6 и бетонируют свод 7, опирая его на готовые стены. После снятия
опалубки свода производят выемку ядра S, в последнюю очередь разрабатывают лоток
9 и бетонируют обратный свод 10.
Ширина нижних штолен (рис. 113) складывается из установленной толщины стен
(с учетом кружал) и ширины, необходимой для расположения одного пути.
Проходку штольни ведут с закладной или забивной крепью на полных дверных
окладах с установкой их через 0,5-1 м на всю длину сооружаемого участка тоннеля, после
чего устанавливают кружала и бетонируют стены, продвигаясь от конца штолен
к их началу. После .бетонирования стен пазухи (пустоты) между стеной и крепью нижней
штольни заполняют грунтом с уплотнением его. По достижении уложенным бетоном
не менее 25% проектной прочности приступают к проходке штольни второго яруса
(см. рис. ИЗ). Для этого в начале сооружаемого участка из нижних штолен проходят
фурнели и производят рассечку двух верхних боковых штолен, затем проходят эти
штольни и бетонируют стены второго яруса. Ширина штолен также определяется
толщиной стен тоннеля и шириной откаточного пути.
Проходку верхней штольни также начинают в начале сооружаемого участка тоннеля
по достижении бетоном стен не менее 25% проектной прочности. Размеры ее определяют
с учетом размещения одного откаточного пути и удобства работ по раскрытию калотт.
Обычно ширину штольни принимают равной 1,5-1,6 м, а высоту ее и отметку подошвы
определяют из условия расположения всех верхних элементов крепи за линией внешнего
контура свода обделки с небольшим зазором на возможную осадку.

Рис. 112. Очередность работ по сооружению тоннеля способом опорного ядра

Рис. 113. Технологическая последовательность раскрытия сечения тоннеля способом
опорного
ядра:
а — проходка штолен и бетонирование стен первого яруса; б — проходка штолен и бетонирование стен
второго яруса; в — раскрытие калотты; г — бетонирование свода и разработка ядра; 1 — проходка штолен
первого (нижнего) яруса; 2 — бетонирование стен первого яруса; 3 — проходка штолен второго яруса; 4 —
бетонирование стен второго яруса; 5 — раскрытие калотты; 6 — бетонирование свода

Длина разрабатываемого кольца калотты при способе опорного свода не должна
превышать 4 м. Раскрытие калотты ведутч с интервалами по долине сооружаемого
участка тоннеля не менее чем на два кольца, а в неустойчивых грунтах — не менее чем
на три кольца. Разработку калотты и бетонирование свода ведут такими же приемами, как
и при способе опертого свода.
В процессе бетонирования в свод закладывают трубы для нагнетания песчаноцементного раствора за сводовую часть тоннеля. Кружала и опалубку свода снимают
после набора бетоном не менее 75% проектной прочности. Разработку грунта ядра ведут
сразу на все сечение. Вслед за выемкой ядра стены тоннеля раскрепляют через каждые
1 — 1,5 м расстрелами, производят разработку лотка и бетонирование обратного свода
участками по 3-4 м, как и при способе опертого свода.
При сооружении тоннелей большого поперечного сечения способом опорного ядра
в зависимости от геологических условий и с целью увеличения фронта работ проходят
центральную нижнюю штольню по продольной оси ядра, из которой в шахматном
порядке делают поперечные заходки (левые и правые) в сторону стен. Из этих заходок
рассекают нижние боковые штольни, и после их проходки бетонируют стены.

Способ
раскрытия
на полное сечение по частям

выработки

Этот способ в отличие от рассмотренных выше предусматривает разработку грунта
и установку временного крепления по отдельным частям сечения при движении сверху
вниз, что обеспечивает в конце разработки раскрытие выработки полностью на все
сечение тоннеля в пределах одного кольца шириной 2-4 м в зависимости от геологических
условий. После разработки грунта приступают к возведению обделки из монолитного
бетона или из сборных элементов, двигаясь снизу вверх.
Существует несколько вариантов производства работ по этому способу: раскрытие
на полное сечение (полный профиль) с применением веерного крепления (так называемый
австрийский способ), раскрытие на полное сечение по частям с креплением прогонами
и торцовыми фермами (английский способ), способ подсводного разреза и др.
Преимущество этих способов состоит в том, что представляется возможность
осуществлять возведение обделки без перерывов (что повышает ее качество), а также
использовать сборную обделку. Применяются эти способы в основном в устойчивых
необводненных грунтах, глинах, сланцах, мергелях в тех случаях, когда нет большого
давления на крепь. Однако способ раскрытия на полное сечение с использованием
веерного крепления отличается наибольшей трудоемкостью, большим расходом
лесоматериалов, сложностью устройства крепления. Возникающие в процессе
строительства работы по перекреплению выработок могут привести (при наличии горного
давления на крепь) к деформации торного массива и поверхности. Поэтому этот способ
при строительстве метрополитенов не применяют.
Раскрытие на полное сечение по частям с креплением прогонами и торцовыми
фермами применяют при сооружении первых (прорезных) колец сборной обделки камер
для монтажа щита или тюбингоукладчика, а также при сооружении других камер
и участков тоннелей небольшой протяженности, главным образом со сборной обделкой.

Виды временных крепей при горном
способе работ
В качестве временной крепи используют деревянную крепь, металлическую
арочную или рамную крепь, анкеры, набрызг-бетон и комбинации этих видов крепи. При
выборе крепи учитывают размеры пролета выработки и степень трещиноватости
и устойчивости пород.
Деревянную временную крепь, используемую при горных способах производства
работ, в настоящее время применяют главным образом в мягких слабоустойчивых грунтах
(глинах, суглинках, супесях, песках). Кроме деревянной крепи, в таких условиях можно
использовать металлическую арочную крепь, изготовляемую из двутавровых балок или
широкополочных двутавров.
При разработке выработки на полное сечение за один прием применяют стальную
арочную крепь (рис. 114), состоящую из двух элементов, опирающихся на подошву
выработки или на уступы породы вне контура профиля тоннеля.
При разработке забоя уступным способом с опережением верхней части забоя
выработку закрепляют арочной крепью в два приема. Вначале при проходке калоттного
профиля закрепляют выработку арками с опиранием их на продольные рандбалки
(двутавры, положенные на бок). При разработке породы в нижней части тоннеля под
арочную крепь подводят стойки. Элементы крепи соединяют с помощью стальных
пластин и болтов. В продольном направлении арки раскрепляют стяжками-распорками.

Зазор между арками и породой тщательно расклинивают. Кровлю и бока выработки
затягивают деревянными досками (затяжкой). Установка стальной арочной крепи
выполняется быстро. При необходимости крепь оставляют в бетонной обделке в качестве
арматуры.

Рис. 114.

Стальная

арочная

1 — арка из стального двутавра; 2 — стяжка-распорка; 3 —лг.дощатая затяжка

крепь:

Рис. 115. Схема анкерного крепления: 1 — клиновые анкеры; 2 — опорные шайбы

Рис,

116.

Анкеры:

а — клинощелевой сплошной; б — клинощелевой составной; в — железобетонный; 1 — клин; 2 — опорная
шайба; 3 — стальной стержень анкера; 4 — прорезь в стержне; 5-гайка; 6 — стержень из арматурной стали;
7 — цементный раствор; 8 — хвостовик с проушиной для крепления сетки

Анкерная крепь — это металлические стержни, вставленные в предварительно
пробуренные в кровле и боках выработки шпуры. Стержни закрепляют в шпурах
различными способами. Анкеры как бы «прошивают» слои пород, расположенных вокруг
выработки, не дают им расслаиваться и обрушаться.
Анкерную крепь (рис. 115) рекомендуется применять при проходке тоннелей
в скальных
и полускальных
породах,
устойчивых
и средней
устойчивости,
с коэффициентом крепости не ниже 4. В более слабых породах анкерную крепь следует
применять совместно с набрызг-бетоном или металлической арочной крепью. Анкерную
крепь устанавливают немедленно после разработки породы в забое. При этом призабойная
зона не загромождается, что дает возможность механизировать проходческие работы
и облегчает условия проветривания, отпадает необходимость в защите крепи
от повреждения при производстве взрывных работ.
Различают анкеры: металлические (клинощелевые и распорные) железобетонные
и сталеполимерные.
Просты по конструкции и достаточно надежны клинощелевые анкеры (рис. 116, а,б).
Комплект такого анкера состоит из стержня с резьбой на одном его конце и прорезью
на другом, клина, опорной шайбы и гайки. Анкер вставляют в шпур, диаметр которого
несколько больше стержня анкера. Под действием ударов, наносимых по наружному
концу анкера, он заглубляется в шпур, при этом его замковая часть расширяется
и раскрепляется в стенки шпура. Затем на выступающий конец анкера надевают шайбу
и завинчивают гайку с некоторым натяжением анкера.

Одной из особенностей устройства анкерной крепи является необходимость точного
соблюдения размеров элементов анкера, что достигается при изготовлении анкеров только
в заводских условиях. Рабочие поверхности клиньев и прорезей клинощелевых анкеров
должны быть гладкими и плоскими, благодаря чему обеспечивается высокая надежность
их закрепления.
Для широкого применения рекомендуются железобетонные набивные анкеры,
которые могут быть использованы в большом диапазоне инженерно-геологических
условий. Конструкция такого анкера предельно проста; он обладает высокой несущей
способностью и долговечностью, что позволяет использовать эти анкеры в качестве
составных элементов обделки.
Железобетонный набивной анкер (рис. 116, в) состоит из стержня, изготовленного
из арматуры периодического профиля с проушиной на конце, стержень устанавливают
в шпур диаметром 42 мм, предварительно заполненный цементно-песчаным раствором.
Для заполнения шпуров применяют раствор, состоящий из глиноземистого цемента
марки М400-М500 и песка в соотношении по массе от 1:0,5 до 1:1,5 при водоцементном
отношении В/Ц=0,3-0,4 с добавкой 6% (по массе) хлористого кальция (такая добавка
ускоряет набор прочности раствором).
Анкеры устанавливают рядами по прямоугольной сетке в соответствии
с утвержденным паспортом временного крепления, в котором должны быть указаны тип
и длина анкеров, расстояние между ними и степень натяжения стержней.
В тех случаях, когда из промежутка между анкерами могут выпадать мелкие куски
породы, на выступающие в выработку концы анкеров следует навешивать металлическую
сетку (из проволоки диаметром не менее 3 мм), прикрепляя ее к анкерам с помощью
штырей, гаек и опорных шайб. В трещиноватых и сильнотрещиноватых породах анкеры
следует объединять подхватами из полосовой или швеллерной стали.
Одними из перспективных видов анкерной крепи являются сталеполимерные анкеры
(СПА). Армирующий стержень такого анкера закрепляется в шпуре быстротвердеющими
синтетическими смолами.
В настоящее время широко применяют патронированный способ использования
синтетических составов, при котором закрепляющую смесь вводят в шпур в ампулахпатронах из целлюлозы, стекла или полиэтилена. Такая ампула (рис. 117) представляет
собой двухкамерную оболочку, одна из камер содержит смолу с наполнителем, другая —
отвердитель-инициатор с модификатором.
Армирующий стержень анкера выполнен из стали периодического или гладкого
профиля со скошенным концом. При вращении или забивании анкера скошенный конец
стержня разрывает оболочку с закрепляющим составом и перемешивает его. При этом
обеспечивается высокая степень сцепления стержня с породой.
Разработанные составы и технология возведения СПА позволяют применять
их в сухих и обводненных шпурах, а также при отрицательной температуре грунта (до —
10?С). Несущая способность СПА уже через 15 мин достигает 90 Н и в течение суток
увеличивается до 200-250 кН.
В скальных трещиноватых и сильнотрещиноватых породах, плотных глинах,
мергелах в качестве временной крепи применяют набрызг-бетон.
Сущность способа крепления выработки набрызг-бетоном заключается в том, что
сразу после разработки грунта или в процессе ее на обнажаемую поверхность выработки
наносят поддерживающий слой из быстросхватывающегося и быстротвердеющего бетона.
Этот слой наносят методом набрызга (торкетированием). Это достигается путем подачи
по шлангу под давлением сжатого воздуха сухой смеси песка, мелкого щебня и цемента,
которая в специальном устройстве — сопле — смешивается с водой и выбра-сыйается

на набрызгиваемую поверхность. Высокая скорость истечения
обеспечивает ее плотную укладку и хорошее сцепление с породой.

Рис. 117.

Схема

установки

смеси

сталеполимерного

от сопла

анкера:

а — введение в конец шпура ампулы-патрона с закрепляющим составом; б — введение в шпур анкерного
стержня; в — вращение анкерного стержня с целью разрушения ампулы-патрона и перемешивания
закрепляющего состава, досылка стержня до дна шпура; г — анкер в рабочем положении; 1 —
полиэтиленовая ампула-патрон с закрепляющим составом; 2 — смесь связующего (смолы) и наполнителя
(песка); 3 — отвердитель, заключенный во внутреннюю полиэтиленовую или стеклянную оболочку; 4 —
анкерный стержень; 5 — уплотняющая шайба; 6 — натяжная гайка; 7 — плоский опорный элемент

В зависимости от требуемой марки набрызгбетона на 1 м3 сухой смеси расходуется
от 250 до 350 кг цемента.
При креплении поверхности подземных выработок набрызгбе-тоном необходимо
обеспечить условия для быстрого увеличения его прочности. Применяют
быстротвердеющие цементы БТЦ, глиноземистые и водонепроницаемые расширяющиеся
цементы ВРЦ, портландцементы с добавками, ускоряющими процесс твердения.
В комплекс оборудования для нанесения набрызгбетона входят: установка для
приготовления сухой смеси, средства для подачи сухой смеси к забою, торкрет-машина
и механизм для перегрузки сухой смеси, резервуары для воды с растворенной в ней
добавкой, ускоряющей твердение смеси, передвижные подмости, которые используют при
нанесении покрытия на свод и стены тоннеля.

Новые методы сооружения тоннелей
горным способом
Описанные выше горные способы работ (опертого свода опорного ядра, раскрытия
на полное сечение по частям) являются трудоемкими, поскольку разработку грунта
и устройство обделки ведут отдельными частями, а не на все сечение тоннеля.
При этих способах вследствие загромождения сечения тоннеля временным
креплением и необходимости возведения постоянной обделки на узком фронте работ
возможность применения высокопроизводительной горнопроходческой техники
ограничивается, а скорости проходки низкие.
Разработаны новые методы работ, которые позволяют раскрывать сечение тоннеля
сразу на возможно больший профиль с установкой временной крепи, не загромождающей
сечение, и последующим возведением постоянной обделки на широком фронте. К таким
методам относятся:
метод проходки с устройством податливого свода (разработан австрийскими
инженерами в середине шестидесятых годов и получил название новоавстрийского);
метод проходки с устройством арочно-бетонной крепи (предложен советскими
специалистами);
новый вариант метода опорного ядра.
Метод проходки с устройством податливого свода (новоавстрийский метод).
Разработка технологии работ по сооружению тоннеля этим методом исходит
из следующих основных положений.
После проходки горной выработки порода в естественном массиве постепенно
переходит из упругого состояния в состояние потери устойчивости и далее
в неустойчивое состояние. Установка временной крепи во время проходки должна
обеспечить устойчивость массива. При этом крепь может работать как жесткая опора для
окружающего массива, или как податливая конструкция, допускающая деформации
совместно с массивом.

Рис. 118.
технологиям:

Сравнение

конструкций

обделок,

выполненных

по различным

а — горный способ; б — новоавстрийский способ; 1 — деревянная затяжка; 2 — стальная арка; 3 —
рошпаны (1, 2 и 3 составляют временную крепь, расположенную вне постоянной обделки); 4 — бетонная
или железобетонная постоянная обделка; 5 — обратный свод; 6 — несущий породно-анкерный свод; 7 —
анкеры (в шахматном порядке); 8 — наружный слой обделки из набрызгбетона толщиной 5-15 см (вместе
с анкерами служит временной крепью); 9 — внутренний слой постоянной обделки из набрызгбетона или
бетона толщиной 10-35 см

Податливая конструкция крепи дает возможность максимально использовать
собственную несущую способность породного массива. При этом крепление выработки
следует выполнять как можно быстрее после разработки породы с тем, чтобы эффективно
использовать естественную устойчивость породы до перехода ее в неустойчивое
состояние. Это достигается путем создания податливого свода состоящего из тонкой
оболочки набрызгбетона, плотно нанесенной на породу и армированной (в случае
необходимости) сеткой или арками, и слоя прилегающих к этой оболочке пород,
включенных в работу свода путем установки в породу системы анкеров различной длины.
В таком искусственно созданном податливом своде гибкая оболочка из набрызгбетона
воспринимает лишь незначительные изгибающие нагрузки, а слой пород, закрепленный
анкерами, принимает на себя основное горное давление (рис. 118).
Возведенное таким образом временное крепление, взаимодействующее с породой
и плотно к ней прижатое по всему периметру выработки, искусственно удлиняет время
сохранения устойчивости горными породами до тех пор, пока не будет возведена
постоянная обделка. При этом сечение тоннеля освобождается, что дает возможность
широко
применять
высокопроизводительные
горнопроходческие
механизмы,
а постоянную обделку можно возводить на значительном удалении от забоя и сразу
по всему сечению с использованием механизированной опалубки и бетоноукладочных
машин.
При этом методе в ходе проходки необходимо систематически вести контрольные
измерения горного давления, нагрузок на крепь и деформаций крепи и массива. Это дает
возможность на основании результатов измерений в зависимости от толщины слоя

набрызгбетона, длины и диаметра анкеров увеличивать, при необходимости число
анкеров и толщину слоя набрызгбетона.
Новоавстрийский метод можно применять в разнообразных и сложных инженерногеологических условиях (например, в неустойчивых или подверженных пучению породах
при проходке горных тоннелей, а также для безосадочной проходки тоннелей
метрополитенов).
Новоавстрийский метод дает возможность скоростного и экономичного сооружения
тоннелей, поскольку применение податливой крепи и оптимальное использование
естественной устойчивости массива позволяют уменьшить металлоемкость временной
крепи и толщину постоянной обделки, которую рассчитывают с учетом восприятия
горного давления временной податливой крепью.
В благоприятных геологических условиях, например в скальных породах, можно
применять только набрызгбетон, оставляя небольшое число анкеров в породе.

Рис. 119. Технологическая схема сооружения тоннеля новоавстрийским методом:
1 — буровой портальный агрегат; 2 — анкеры; 3 — сетка; 4 — слой набрызгбетона; 5 — установка для
нанесения набрызгбетона, смонтированная на автомобиле; 6 — тележка с измерительными приборами; 7 —
механизированная опалубка, 8 — постоянная обделка тоннеля

В зависимости от размеров поперечного сечения тоннеля и гор-но-геологических
условий раскрытие забоя производят на полный профиль или одним-двумя уступами
(рис. 119). Технологический процесс включает следующие основные операции (порядок
их может меняться в зависимости от геологических условий):
бурение шпуров, разработка и уборка породы. При выполнении этих работ
необходимо получить по возможности более гладкую поверхность выработки для
упрощения набрызгбетонных работ. Целесообразно применять комбайновую проходку,
а при взрывных работах — способ гладкого взрывания;
нанесение слоя набрызгбетона. Этот процесс должен осуществляться
непосредственно после разработки породы свода с минимальным отрывом по времени.
В зависимости от геологических условий набрызгбетон наносят на боковые и лобовые
поверхности забоя в несколько слоев, при толщине каждого слоя от 5 до 10 см. При

нанесении на металлическую сетку необходимо следить, чтобы она прочно и плотно была
прикреплена к породе или ранее уложенному слою набрызгбетона;
установка анкерной крепи. Эту операцию осуществляют в непосредственной
близости от забоя сразу после нанесения набрызгбетона. Необходимо строго соблюдать
проектное расположение, глубину и диаметр шпура; длина и наклон анкеров могут
меняться в зависимости от конкретных геологических условий на отдельных участках;
проведение контрольных измерений и поддержание выработки временной крепью
до возведения постоянной конструкции обделки. Эту работу ведут по разработанной
заранее программе, определяющей размещение оборудования для измерения, частоту
измерения, обработку информации. Данные контрольных измерений используют при
усилении набрызгбетонной обделки или при расчетах конструкции постоянной обделки;
возведение постоянной конструкции обделки с учетом данных контрольных
измерений.
Метод проходки с устройством арочно-бетонной крепи. Технология проходки
с применением арочно-бетонной крепи также базируется на применении крепей
ограниченной податливости, позволяющих реализовать несущую способность горного
массива. Основными конструктивно-технологическими принципами этой технологии
являются: немедленное возведение у забоя металлической арочной крепи,
рассчитываемой на частичное восприятие расчетной величины горного давления
в строительный период, и замена традиционной дощатой затяжки бетонным слоем
минимальной толщины, уложенным между породой и внешней полкой установленной
арки (рис. 120).
Эта крепь ограниченной податливости обеспечивает поддержание выработки
в строительный период вначале за счет деформа-тивности собственно арок, а позже
за счет ползучести бетона, которая затухает по мере его твердения. В этот период
производят замер деформаций арочно-бетонной крепи для контроля правильности
принятых расчетных предпосылок. Если деформации незначительны или отсутствуют,
то арки можно демонтировать для повторного использования на следующих участках
тоннеля.
Возведенную таким образом временную арочно-бетонную крепь (с арками или без
них) используют в постоянной обделке, в качестве первого слоя, рассчитанного
на восприятие горного давления. Толщину второго слоя постоянной обделки определяют
расчетом
многослойной
системы
на нагрузки
эксплуатационного
периода
(гидростатическое давление, остаточное горное давление, сейсмические воздействия
и т. д.).
В технологический процесс при этом методе сооружения тоннеля входят следующие
операции:
бурение шпуров, разработка и уборка породы;
установка арок крепления, монтаж опалубки и укладка бетона за арки;
установка марок для измерения смещений бетона, проведение измерений и принятие
решения о снятии или оставлении арок;
бетонирование внутреннего слоя постоянной обделки.
Новый вариант метода опорного ядра. Этот метод (рис. 121) применяют в грунтах
с коэффициентом крепости от 1 до 4. Технология работ состоит в следующем. В начале
по обеим сторонам будущего тоннеля проходят опорные выработки круглого или
подковообразного поперечного сечения, причем проходку ведут с опережением одной
выработки по отношению к другой. После проведения опорных выработок в них
бетонируют стены будущего тоннеля. Затем проходят калоттный профиль
с одновременным возведением свода тоннеля из сборных или монолитных

железобетонных конструкций с опережением их на длину возведенных
На последней стадии разрабатывают ядро и бетонируют обратный свод.

стен.

Рис. 120. Технологическая схема проходки тоннеля с арочно-бетонной крепью:
1 — временная арочно бетонная крепь; 2 — буровой портальный агрегат; 3 — стальные арки; 4 —
первичная бетонная обделка; 5 — бетоносмеситель с бетононасосом; б — вентиляционный короб; 7 —
технологическая тележка с арками; 8 o— механизированная опалубка; 9 — постоянная бетонная обделка;,
10 oo— бетонирование нижних частей стен обделки; 11 —-опалубка стен; 12 — бульдозер

Рис. 121. Технологическая схема сооружения тоннеля новым вариантом метода
опорного
ядра
со сборно-монолитной
обделкой:
а — проходка опорных тоннелей или штолен; б — возведение боковых бетонных стен; в-проходка сводовой
части; г — разработка ядра; д — сооружение обратного свода; 1 — опорные тоннели; 2 — сборная обделка
опорных тоннелей; 3 — блокоу кладчик; 4 — породопогрузочная машина; 5 — тележка для нагнетания
раствора за обделку; 6 — вентиляционная труба; 7 — боковые бетонные стены; 8 — пневмобетононагнетатель; 9 — электровоз; 10 — опалубка стен; 11 — ядро; 12 — калоттная часть тоннеля; 13 —
обделка свода из сборных железо-бетонных блоков; 14 — укладчик обделки свода; 15 — самоходный вагонсамосвал; 16 — самоходная буровая установка; 17 — самосвальный автопоезд; 18 — тоннельный
экскаватор; 19 — обратный «вод

Весь комплекс работ выполняют с применением высокопроизводительного
оборудования: щитов, укладчиков, породопогрузочных машин, экскаваторов,
механизированной опалубки, бетононасосов и автомобильного транспорта. По такой
технологии сооружают односводчатые станции.

Контрольные вопросы
Чем характеризуется горный способ и в каких условиях он применяется?
Какие крепи применяют при проходке штолен?
Как устанавливают рамы крепления штолен?
Как ведут проходку способом опертого свода?
Как выполняют раскрытие калотты?
Каково отличие способа опорного ядра от способа опертого свода?
В чем заключается способ раскрытия на полный профиль по частям?
Какие виды временной крепи применяют при горном способе?

В чем сущность новых методов сооружения тоннелей горным способом?

Глава XIV. ПРОХОДКА ТОННЕЛЕЙ НА ПОЛНОЕ СЕЧЕНИЕ
БЕЗ ПРИМЕНЕНИЯ ЩИТОВ

Краткая
работ

характеристика

способов

Проходка перегонных и станционных тоннелей метрополитенов, соединительных
веток и тоннелей другого назначения в крепких устойчивых грунтах с коэффициентом
крепости 1,5 и выше (III и IV категорий по СНиП), а также в скальных грунтах,
разрабатываемых буровзрывным способом, осуществляется в основном с раскрытием
забоя на полное сечение с применением сборной обделки, собираемой специальным
укладчиком непосредственно у забоя (в отдельных случаях могут быть применены
монолитная бетонная или железобетонная обделки). Необходимыми для применения
этого способа условиями являются: наличие кровлеустой-чивых пород достаточной
мощности и отсутствие со стороны забоя сильного горного давления на крепь. Проходку
в таких условиях можно вести способом сплошного и ступенчатого забоя, уступным
способом, способом пилот-тоннеля.
Раскрытие забоя на полное сечение с одновременным возведением тоннельной
обделки позволяет механизировать весь процесс сооружения тоннеля: применять
высокопроизводительные механизмы для сбуривания забоя, погрузки и уборки грунта,
использовать большегрузные вагонетки и электровозы или автомобильный транспорт,
полностью механизировать процесс сборки обделки, параллельно с проходкой вести
гидроизоляционные работы и подготовку тоннеля к монтажным работам. Все это
позволяет повысить производительность труда на наиболее трудоемких процессах
и ускорить строительство тоннелей. До начала проходки тоннеля раскрытием на полное
сечение выполняют ряд подготовительных работ: сооружают камеру для размещения
укладчика обделки, монтируют укладчик, сооружают технологический отход (участок
тоннеля, где монтируют проходческое оборудование), прокладывают коммуникации для
сжатого воздуха, воды, водоотлива, монтируют электрические кабели и устройства для
электровозной откатки. Место расположения камеры для монтажа укладчика при
закрытом способе работ выбирают вблизи шахтного ствола с учетом удобства
транспортирования грунта и материалов. При закрытом способе работ на мелком
заложении блокоукладчик монтируют в котловане станции, у места сопряжения его
с тоннелем.

Сооружение камер для укладки обделки
Камеры для монтажа укладчика сборных обделок и установки технологического
оборудования для проходки тоннелей устраивают из сборных конструкций, кругового
очертания. В зависимости от инженерно-геологических условий для обделки
их применяют чугунные или железобетонные тюбинги. Длина камер и участка
технологического отхода определяется размерами укладчиков и размещаемого
оборудования и входит в длину тоннеля или станции.
Для перегонных тоннелей камеры имеют наружный диаметр 6 или 5,5 м, а для
станционных тоннелей-8,5 или 9,5 м, т. е. соответствуют диаметру сооружаемого тоннеля.
Работы начинают с устройства первых двух-трех колец 1 камеры, которые называют
прорезными (рис. 122). Разработку грунта под эти кольца ведут способом раскрытия
на полное сечение по частям. Вначале ло оси тоннеля проходят нижнюю штольню 2,
которая обычно бывает продолжением подходной штольни.

Ширину сечения нижней штольни принимают с учетом необходимости укладки
двух откаточных путей. Длина штольни обычно на 2,5 м превышает длину камеры, что
позволяет получить впереди забоя выработку, где устанавливают лебедки для монтажа
прорезных колец и укладчика обделки.
После проходки нижней штольни разрабатывают фурнель, из которой делают
рассечку для проходки верхней штольни 3 и калотты 4. Калотту разрабатывают на длину
4-4,5 м, чтобы получить возможность для монтажа двух-трех колец обделки.
Лонгарины крепления калотты ставят с превышением на 5 см против проектного
очертания тоннеля, расстояние между их центрами принимают от 100 до 120 см. Для
крепления применяют бревна диаметром 22-24 см и доски толщиной 4-5 см. После
раскрытия калотты приступают к разработке нижней части сечения тоннеля для
прорезных колец обделки. При этом предварительно перекрепляют штольню
(см. рис. 122), устанавливая подхват 5 из бревен под верхними нижней штольни. Вслед
за этим убирают стойки 6 нижней штольни. В образовавшемся свободном от крепи
пространстве разрабатывают породу на ширину 2,2 м для монтажа первых двух колец
обделки 7.

Рис. 122. Крепление участка тоннеля в слабых грунтах для сборки первых
тюбинговых колец
Описанный тип крепления применяют в породах, оказывающих горное давление
(пески, суглинки, мягкие глины, слабые разрушенные известняки).
В более крепких породах (песчаниках, мергелях, доломитах, известняках) лонгарины
2 (рис. 123) крепления калотты 1 заводят в лунки, разработанные в породе на глубине 2025 см, а штендеры (стойки) 3 ставят по концам лонгарин, опирая их на бермы 4 шириной
0,4 м. Нижнюю часть сечения для устройства прорези 5 разрабатывают без установки
крепления. В скальных грунтах калотту закрепляют анкерами и сеткой.
После раскрытия тоннельного сечения приступают к монтажу прорезных (первых
двух-трех) колец 6. Монтаж ведут с помощью малогабаритного укладчика для коротких
выработок УКВ-1 (рис. 124) или с помощью электрических лебедок. Установка тюбингов
в требуемое место обеспечивается вращением и удлинением рычага укладчика,
к которому крепят монтируемый тюбинг. При монтаже обделки лебедками их размещают
в конце удлиненной нижней части штольни с тем, чтобы они не мешали транспортировке

грунта и материалов. Тяговая лебедка поднимает тюбинг вверх, а вторая лебедка через
систему блоков и роликов оттягивает его к месту установки.

Рис. 123. Схема крепления при раскрытии калотты в крепких породах
Перед укладкой первых тюбингов грунт в подошве выработки выравнивают
по шаблону. Первые три лотковых тюбинга укладывают строго по маркшейдерским
отметкам, для чего применяют деревянные клинья и подкладки. Одновременно
укладывают и сболчивают тюбинги сразу для двух прорезных колец. В дальнейшем
тюбинги укладывают попеременно то на одной, то на другой стороне кольца. По мере
укладки тюбингов замеряют диаметры колец обделки. Отдельные тюбинги при
необходимости подклинивают, для предупреждения развала уложенных полуколец
устанавливают горизонтальные металлические стяжки. По мере установки тюбингов
в выработке устраивают временные подмости на деревянных бревнах-тирантах,
укладываемых в ячейки тюбингов. Геометрические размеры колец проверяют после
установки замковых тюбингов. От того, насколько правильно будут уложены первые
кольца, зависит качество укладки последующих колец обделки. Поэтому после выверки
положения колец пространство за тюбингами заполняют бутовым камнем или бетонной
смесью, после чего за тюбинги нагнетают цементно-песчаный раствор.
Затем приступают к дальнейшей проходке камеры. В зависимости от геологических
условий применяют способы опережающей калотты, уступный или сплошного забоя,
элементы обделки монтируют лебедками или укладчиками.
Аналогичным образом сооружают камеры для монтажа перегонных и станционных
щитов, обделку которых также устраивают из сборных элементов.
Щитовые камеры с технологическим отходом располагают вблизи подходной
выработки. Камеры для монтажа станционных щитов устраивают в начале станционных
тоннелей. В плане и профиле камера должна располагаться так, чтобы продольная ось
смонтированного в ней щита соответствовала ее проектному положению при проходке
тоннеля. Размеры камер определяются габаритами проходческих щитов, диаметр камер
на 2 м превышает диаметр щитов, длина камер составляет 6-7 м. Камеры оборудуют
устройствами и приспособлениями для монтажа тяжелых элементов щита.

До выдвижения щита из камеры на его оболочку для упора щитовых домкратов
укладывают кольца или полукольца сборной обделки тоннеля, которые должны упираться
в торцовую стену, противоположную забою. Укладчик обделки монтируют после
выдвижения щита из камеры на полукольца обделки, собранные внутри щитовой камеры.
При сооружении тоннелей мелкого заложения монтаж щита осуществляют
в котловане станции непосредственно у места врезки в тоннель или специально отрывают
котлован для этих целей.

Проходка
тоннелей
со сборными
обделками способом сплошного забоя
Проходку тоннеля без щита способом сплошного забоя ведут с разработкой грунта
буровзрывным способом или отбойными молотками и установкой временного крепления
кровли
и лба
забоя.
Обделку
монтируют
механизированным
укладчиком.
В технологический процесс входят следующие работы: разработка и крепление лба забоя,
погрузка породы, монтаж тоннельной обделки, первичное и контрольное нагнетание,
гидроизоляция обделки, транспортировка грунта и материалов. К забою должны быть
подведены сжатый воздух, техническая вода, силовые и осветительные кабели,
вентиляционные трубы.
В комплекс машин и механизмов для проходки тоннеля способом сплошного забоя
(рис. 125) входят: укладчик 1 сборной обделки, тележка 2 для нагнетания раствора
за обделку, передвижная платформа 6 со стрелочным переводом 5, породопогрузочная
машина 7 и транспортные средства (вагонетки, тележки-тюбинго-возки и электровозы).

Рис. 124.

Монтаж

прорезных

колец

укладчиком

УКВ-1:

1 — прорезные кольца; 2 — укладчик: 3 — штольня

Рис. 125. Технологическая схема проходки тоннеля способом сплошного забоя
со сборной
обделкой
в мягких
грунтах:
1 — тоннельный укладчик; 2 — тележка для гагнетання раствора за обделку; 3 — шахтная вагонетка; 4 —
элементы обделки на блокотюбинговозке; 5 — стрелочный перевод; 0 — передвижная платформа; 7 —
породопогрузочная машина

Разработку грунта и крепление выработки ведут с использованием площадок
укладчика тоннельной обделки в качестве передвижных подмостей, глубину заходки
принимают на длину одного кольца — в грунтах с коэффициентом крепости менее 3,
на длину двух колец — в более крепких грунтах без трещин.
В скальных грунтах, известняках, мергелях, аргиллитах разработку ведут
буровзрывным способом.
В целях исключения переборов и соблюдения проектного очертания выработки
обращают особое внимание на точность бурения оконтуривающих шпуров, располагая
их равномерно по периметру выработки, и применяют технологию гладкого взрывания.
Для каждого забоя опытным путем устанавливают число шпуров и количество ВВ,
на основе этого составляют паспорт буровзрывных работ, утверждаемый главным
инженером строительной организации. При изменении геологических условий паспорт
корректируют и утверждают вновь.
При проходке тоннелей в крепких скальных грунтах (выше VI категории по СНиП)
применяют комплекс машин АБТ (агрегат буровой тоннельный) (рис. 126). Все машины
— укладчик обделки, тележку для нагнетания, погрузочные машины, рельсовый путь
и стрелки — монтируют на подвижной платформе.
Для машинного обуриваиия забоя применяют буровые каретки с пневматическими
перфораторами. В процессе работы меняют положение буровой каретки и погрузочной
машины: при обуривании в забое находится буровая каретка, а погрузочная машина —
за стрелкой на платформе. При погрузке породы после взрыва погрузочная машина

находится в забое, а буровая каретка-за стрелкой. Чтобы укладчик в момент взрыва
не получил повреждений, его отодвигают от забоя до 12-15 м.

Рис. 126. Технологическая схема проходки перегонного тоннеля метрополитена
агрегатом
АБТ-5,5 с машинным
обуриванием
забоя:
а — обуривание забоя, заряжание шпуров; б — взрывание шпуров и проветривание забоя; в — сборка
кровли и лба забоя, погрузка породы; г — монтаж обделки; 1 — буровая каретка; 2 — укладчик сборной
обделки; 3 — тележка для первичного нагнетания; 4 — путевая платформа со стрелкой; 5 — основная
передвижная платформа; 6 — вегонетка глухая; 7 — породопогрузочная машина; 8 — блокотюбинговозка

Рис. 127. Крепление кровли тоннельного забоя с помощью кронштейнов и марчеван
Кровлю тоннельного забоя в устойчивых грунтах крепят одним из трех способов:
при помощи выдвижных козырьков, смонтированных на укладчике;
досками (марчеванами) 3 толщиной 4-5 см., укладываемыми по инвентарным
металлическим кронштейнам 2, прикрепленным на болтах к кольцевым бортам тюбингов
1 в верхней части (рис. 127);
досками толщиной 4-5 см, закладываемыми с одной стороны за обделку и с другой
стороны в штрабу, образованную в верхней части забоя.
Лоб забоя по мере его разработки крепят досками или металлической сеткой
в рамках, которые закладывают за телескопически раздвигаемые металлические трубы,
установленные
в три-четыре
ряда
на металлических
штырях,
вставленных
в предварительно пробуренные в забой шпуры (рис. 128). Концы металлических труб
заводят в лунки, разработанные в боках выработки, и закрепляют клиньями.
Все крепления забоя ведут по паспорту, разработанному на основании проекта
производства работ, и утверждаются главным инженером строительной организации.
При праходке тоннеля в мягких грунтах (глины, суглинок и др.) забой
разрабатывают отбойными молотками, оснащенными пиками-лопатами.
Разработку забоя вручную (рис. 129, а) начинают с проходки вруба в верхней части
забоя на всю длину заходки: одновременно затягивают кровлю марчеванами. После этого
вруб расширяют в обе стороны, отрабатывают верхний его сегмент и закрепляют кровлю
и лоб забоя, устанавливая трубу первого яруса и деревянную затяжку за ней. Затем
по ярусам разрабатывают забой, закрепляя каждый ярус трубами и затяжкой.
В зависимости от устойчивости грунтов забой разрабатывают тремя или четырьмя
ярусами.

Рис. 128.

Комбинированное

крепление

лба

забоя

досками

и сеткой:

1 — телескопические трубы; 2 — затяжка из досок; 3 — сетка; 4 — труба для крепления сетки; 5 —o штыри
крепления сетки

Рис. 129.

Схема

разработки

а — ручным инструментом; б — смешанным способом; 1-4 — последовательность разработки

забоя:

Рис. 130. Схема ступенчатой разработки забоя с использованием автомобильного
транспорта
При наличии прослоек твердых пород проходку ведут смешанным способом
(рис. 129, б), разрабатывая вначале более крепкие породы буровзрывным способом.
В отдельных случаях для повышения устойчивости забоя применяют способ
ступенчатого забоя (рис. 130). В этом случае верхнюю часть 1 забоя разрабатывают
с опережением на 1,5-2 м относительно нижней части. В скальных грунтах для крепления
опережающей части применяют анкерное крепление сеткой (или набрызгбетоном) или
металлические арки. В мягких грунтах крепление выполняют металлическими арками
2 с деревянной за-тяжкой 4 за ними. Концы 5 арок разводят и опирают на грунт
за пределами контура тоннеля. Взорванную или отбитую породу убирают погрузочными
машинами 3 и грузят в глухие вагонетки при рельсовой откатке или в автомобилисамосвалы при автомобильном транспорте. Блоки обделки доставляют на специальных
тележках или автомобилях.
При сооружении тоннелей закрытым способом на глубоком заложении
преимущественно используют рельсовый узкоколейный транспорт. Автомобильный
транспорт применяется в отдельных случаях при проходке тоннелей мелкого заложения.
Для
удобства
работы
погрузочной
машины
и маневрирования
с вагонами
за блокоукладчиком монтируют металлическую платформу, на которую укладывают
симметричную стрелку для разминовки порожних и груженых вагонеток. Платформа
перемещается вслед за укладчиком.
После уборки грунта приступают к сборке колец чугунной или железобетонной
обделки тоннеля с помощью механизированного укладчика.
В разработанном в грунте и закрепленном пространстве (заходке) собирают
очередное кольцо обделки тоннеля. Для этого укладчик передвигают вперед
и устанавливают так, чтобы его рычаг находился посередине заходки. Тюбинг или блок
на тележке подают к рычагу укладчика и с помощью специального захвата крепят к нему.
Прикрепленный тюбинг снимают рычагом с тележки и, вращая рычаг влево или вправо
и изменяя его длину, устанавливают тюбинг в требуемое место.
Сопрягающиеся плоскости сборных элементов перед укладкой очищают от грязи,
льда, снега. Обработанные поверхности чугунных тюбингов очищают от машинного
масла, которым их покрывают при транспортировке. Нижние тюбинги или лотковые
железобетонные блоки укладывают с особой тщательностью.
При укладке первых (лотковых) чугунных тюбингов для центрирования болтовых
отверстий на кольцевой плоскости первого устанавливаемого тюбинга и отверстий

в тюбингах ранее уложенного кольца в крайние болтовые отверстия забивают два
конических стержня (оправки). После этого устанавливают и затягивают болтовые
отверстия центрируют при помощи трех оправок, забиваемых в болтовые отверстия
на круговом и продольном бортах тюбинга. Дальнейшую установку тюбингов ведут
поочередно
с обеих
сторон
кольца,
используя
специальные
инструменты
и приспособления (оправки, гаечные ключи, поддерживающие устройства). При
необходимости тюбинги подклинивают деревянными клиньями.
Для
скрепления
чугунных
тюбингов
болты
устанавливают
сразу
с гидроизоляционными асбобитумными или полиэтиленовыми шайбами. При проходке
тоннеля в местах расположения проемов притоннельных сооружений и проемов
на станциях, а также на участках, сооружаемых с искусственным замораживанием
грунтов,
болты
устанавливают
на плоских
металлических
шайбах.
При
гидроизоляционных работах болты с плоскими шайбами снимают и устанавливают
вместо них болты со сферическими или пластмассовыми шайбами. Сегменты сболчивают
пневматическими сболчивателями или лневмогайковертами.
Элементы сборных железобетонных обделок укладывают поочередно с каждой
стороны от лоткового блока. В специальные отверстия по продольным бортам блоков
вставляют фиксирующие шпильки. В ребристой железобетонной обделке по круговым
бортам устанавливают стяжные болты. Верхние блоки при монтаже опирают
на выдвижные балки укладчика обделки и подклинивают деревянными клиньями.
По окончании сборки каждого кольца, до передвижения укладчика тоннельной
обделки, а также после его прохода, проверяют правильность сборки кольца путем
измерений его по вертикальному и горизонтальному диаметрам, а также по двум
диаметрам, расположенным под углом 45? к горизонту. Данные об измерении диаметров
кольца вносят в ведомость укладки колец тоннельной обделки. Эллиптичность
(отклонение диаметров) колец, вышедших за блокоукладчик, не должна превышать
?50 мм. Для сохранения геометрических размеров кольца обделки тоннеля в допустимых
пределах иустоты за обделкой закладывают неразмокаемой породой, затем производят
первичное нагнетание песчано-цементного раствора. Отставание нагнетания от забоя
не должно превышать трех колец.

Проходка тоннелей с монолитными
об дел нами способами сплошного забоя
и уступным
Способ сплошного забоя. Этот способ применяют при проходке тоннелей
с монолитными бетонными и железобетонными обделка-ми в скальных грунтах
с коэффициентом крепости не менее 4 (VI категория по СНиП и выше). Грунт
разрабатывают
буро-взрывным
способом.
Постоянную
обделку,
в основном
подковообразного очертания, возводят параллельно с проходческими работами.
Бетонирование конструкции обделки ведут на некотором расстоянии от забоя, зависящем
от устойчивости грунтов, в которых ведется проходка, а также от принятой организации
работ.
Участок тоннеля между забоем и местом бетонирования обделки закрепляют
временной крепью. В скальных монолитных грунтах с коэффициентом крепости
12 и выше временную крепь разрешается не устанавливать.
В качестве временной «репи применяют:
металлическую арочную крепь — полную (для свода и стен) и неполную (для
сводовой части);

анкерную крепь (используют металлические клиновые анкеры, железобетонные
анкеры и сталеполимерные анкеры);
анкерную крепь с сеткой, натянутой между анкерами.
При значительном отставании постоянной обделки от забоя в качестве временной
крепи применяют набрызгбетон по сетке или по породе.
При сооружении коротких участков тоннеля в крепких скальных грунтах, где
устойчивость выработки не нарушается, применяют последовательную схему работ:
вначале ведут проходку выработки с установкой временной крепи, а после окончания
проходки приступают к бетонированию обделки.
При параллельной схеме организации работ и проходке тоннеля в сильно
трещиноватых скальных грунтах можно приблизить участок бетонирования обделки
к забою. Процесс строительства тоннеля при этой схеме ускоряется.
При производстве этих работ применяют два комплекса оборудования: один
комплекс предназначен для проходческих работ в забое, второй-для возведения обделки.
Первый комплекс (рис. 131) состоит из буровой портальной рамы 3, обеспечивающей
пропуск машин и вагонов к забою, породопогрузочной машины 4 на гусеничном ходу
с транспортером-перегружателем 7, машины 5 для нанесения набрызгбетона,
передвижной платформы 6 со стрелочным переводом и транспортных средств. На раме
смонтированы бурильные машины / для обуривания забоя и телескопический перфоратор
2 для бурения шпуров иод анкеры. Вместо рамы могут применяться самоходные буровые
установки. Для выдачи грунта и подачи материалов применяют рельсовый узкоколейный
транспорт.
Комплекс для бетонирования обделки (рис. 132) состоит из механизированной
металлической передвижкой опалубки для бетонирования обделки и передвижных
пневмобетоноукладчиков на рельсовом ходу, в которых доставляют бетонную смесь
на участок бетонирования обделки, где с помощью сжатого воздуха ее подают
за опалубку и уплотняют вибраторами.
Вместо передвижных пневмобетоноукладчиков можно применять стационарные
бетононасосы. В этом случае бетонную смесь к месту укладки доставляют в опрокидных
вагонах, специальных контейнерах или автобетоносмесителях.

Рис. 131. Схема комплекса оборудования при проходке тоннеля способом
сплошного
забоя:
а — положение машин при обуривании забоя; б — положение машин после взрыва и погрузки породы

Проходку
тоннеля
организуют
поточным
методом
по циклограмме,
предусматривающей обуривание забоя, заряжание шпуров, взрывание, проветривание,
уборку породы и установку временного крепления. Число, расположение и глубина
шпуров устанавливаются в паспорте буровзрывных работ, а тип временного крепления-IB
проекте производства работ. Оба документа утверждаются главным инженером
строительно-монтажного управления или тоннельного отряда.

Рис. 132.

Схема

организации

работ

по бетонированию

обделки

тоннеля:

1 — участок тоннеляс временной арочной крепью; 2 — вентиляционная труба; 3 — участок тоннеля
с забетонированными стенами; 4 — бетоновод; 5 — участок тоннеля с готовой бетонной обделкой; 5 —

передвижная опалубка для бетонирования свода; 7 — вспомогательная тележка опалубки свода; 8—
пневмобетононагнетатель; 9 — передвижная опалубка стен; 10 — вспомогательная тележка опалубки стен

В проекте производства работ указывается общая технологическая взаимосвязь
между проходческими работами в забое и бетонированием обделки с таким расчетом,
чтобы транспортные операции для обоих участков работ не накладывались одна
на другую. Например, во время вывозки грунта из забоя на участке бетонирования
обделки ведут подготовительные работы, а в период обу-ривания забоя укладывают бетон
обделки.
Уступный способ. Этот способ проходки тоннелей с монолитными бетонными
и железобетонными обделка ми применяют в скальных грунтах повышенной
трещиноватости, в которых не может быть обеспечена устойчивость забоя при разработке
на полное сечение.
Особенность уступного способа проходки состоит в разделении забоя по высоте
на две части — верхнюю 2 и нижнюю 1, проходку которых ведут одновременно
с отставанием нижней части от верхней на 30-50 м (рис. 133).
Высоту верхней части тоннеля принимают равной 3-4 м из условия размещения
проходческого оборудования и возведения свода (в случае его необходимости) при
минимально допустимой высоте.
Шпуры бурят с применением самоходных буровых установок или буровых машин.
В верхней части уступа, кроме буровой установки, размещают погрузочные машины
6 и транспортные средства (вагонетки) 7, транспортер-перегружатель или погрузочнодоставочную машину.
В забое нижнего уступа устраивают специальный передвижной помост 5 с бункером
для приема грунта из верхней части, а также монтируют подъемные устройства 4 для
транспортирования материалов в верхний забой. Тип машин и транспортных средств
применяют такой же, как описан выше. Оба забоя обуривают на одну заходку
одновременно. Шпуры в верхнем забое располагают горизонтально, а в нижнем уступе —
вертикально или с небольшим наклоном. Взрывание в верхнем и нижнем забоях можно
производить одновременно. Перед взрьшом передвижной помост откатывают от забоя
на безопасное расстояние. Забой верхней части после взрывания шпуров на одну заходку
закрепляют анкерной крепью с сеткой или устанавливают металлическое арочное
крепление, вынося пяты за пределы контура тоннеля. В сильно трещиноватых породах
арки опирают на продольные стальные балки в виде перевернутого двутавра (рандбалки),
под которые подводят стойки для крепления боковых штросс.

Рис. 133.

Схема

организации

работ

при

способе

нижнего

уступа:

1 и 2 — нижняя и верхняя части забоя; 3 — металлическая опалубка; 4 — подъемные устройства; 5 —
передвижной помост; 6 — породопогрузочные машины; 7 — вагонетки; 8 — бетононасос

После проветривания и крепления обоих забоев приступают к уборке породы,
вначале в нижнем уступе, а затем, после надвиж-ки моста, из верхней части тоннеля.
Отсюда взрываемая порода попадает в бункер и грузится в вагонетки или автомобилисамосвалы.
Недостатком этой схемы способа нижнего уступа является сложность организации
работ по параллельной проходке двух забоев (взрывание в них производят одновременно
для сокращения общего времени, затрачиваемого на взрывание и проветривание).
В таких условиях рекомендуется применять схему сооружения тоннеля в два этапа.
В начале на всю длину сплошным забоем проходят верхнюю часть тоннеля и бетонируют
свод. После этого приступают к проходке нижней части и бетонируют стены и обратный
свод.

Способ пилот-тоннеля
Сущность способа пилот-тоннеля заключается в том, что поперечное сечение
сооружаемого тоннеля разделяют на две выработки, т. е. сначала проходят тоннель малого
диаметра (пилот-тоннель), а затем расширяют его на требуемое сечение.
Этот способ широко применяют при сооружении в мягких грунтах станционных
тоннелей и камер съезда, если их проходка с раскрытием сразу на полный .профиль
осложняется значительным горным давлением (особенно со лба забоя) и требует
усиленного крепления. Применение же щитового способа неэффективно, поскольку
протяженность сооружаемого тоннеля невелика (до 100— 150м).
Расположение пилот-тоннеля относительно сечения сооружаемого тоннеля
определяют в каждом конкретном случае в зависимости от геологических условий,
удобства разработки грунта в верхней и нижней частях основного тоннеля, размещения
откаточных путей.
Диаметр пилот-тоннеля
выбирают
также
с учетом
гидрогеологических
характеристик грунтов, но исходя из удобства работ он не должен быть менее 2,5 м. При
строительстве метрополитенов в качестве пилот-тоннеля проходят тоннели со сборными
чугунными или железобетонными обделками диаметром 5,5 или 6 м и шириной кольца
1 м. Для основного тоннеля применяют типовые обделки диаметром 8,5 или 9,5 м при
ширине кольца 0,75 м.
Для удобства работ по расширению профиля отметку оси пилот-тоннеля принимают
такой, чтобы высота разрабатываемой верхней части сечения составляла 2 -2,5 м. В связи
с этим различают варианты проходки с нижним пилот-тоннелем и центральным пилоттоннелем.
Чаще применяют проходку с нижним пилот-тоннелем, при которой отметки
лотковой части тоннелей совмещаются или имеют разницу в 0,5-0,7 м. При этом
откаточные пути пилот-тоннеля и основного тоннеля располагают в одном уровне. Объем
разрабатываемого грунта основного тоннеля уменьшается от верхней части сечения
к нижней, что обеспечивает наилучшие условия для его погрузки, почти исключая
перегрузки из лотковой части в вагонетки.
При проходке с центральным пилот-тоннелем его ось совмещают с осью основного
тоннеля или располагают ниже ее на 0,5-1 м, В этом случае становится минимальной
высота забоя при расширении профиля на основной тоннель, но значительно
увеличиваются объем грунта, разрабатываемого в нижней части основного тоннеля,
и объем перекидки его для погрузки в вагонетки, что затрудняет ведение работ.

Сооружение пилот-тоннеля начинают с разработки камеры для укладчика обделки.
После ее устройства и монтажа укладчика и оборудования приступают к проходке пилоттоннеля методами, описанными в § 30.
Следует отметить важность работ по проведению первичного» нагнетания за все
кольца пилот-тоннеля еще до раскрытия основного тоннеля на полное сечение. Это
в значительной мере устраняет приток воды в выработки и предотвращает осадки
поверхности, а также деформации основного тоннеля при его сооружении, В зависимости
от принятой организации работ проходку основного тоннеля можно вести параллельно
с проходкой пилот-тоннеля (с отставанием на 25-30 м) или последовательно после
завершения строительства пилот-тоннеля.
Сооружение основного тоннеля начинают с разработки на базе пилот-тоннеля
камеры для монтажа укладчика обделки. Эта камера представляет собой участок
основного тоннеля из нескольких колец, длина которого позволяет установить укладчик
обделки и разместить проходческое оборудование.
Проходку камеры начинают с устройства прорезных колец, В соответствии
с проектом производства работ определяют место рассечки и в двух смежных кольцах
пилот-тоннеля вынимают ключевые тюбинги и по одному смежному. После этого
проходят фур-нель, раскрывают калотту и разрабатывают породу стен и лотка
по круговому очертанию обделки большого тоннеля, одновременно демонтируя тюбинги
пилот-тоннеля. После монтажа прорезных колец ведут проходку камеры и монтируют
укладчик обделки.

Рис. 134. Схема организации работ при использовании способа пилот-тоннеля:
1 — кольца обделки тоннеля; 2 — тюбингоукладчик; 3 — передвижной бункер; 4 — вагонетка; 5-лебедка;
6 — пилот-тоннель; 7 — основной тоннель; 8 — лонгарины калотты

Проходку основного тоннеля на базе пилот-тоннеля ведут в следующем порядке
(рис. 134). С опережением на 3 м проходят штольню с обычной деревянной крепью.
Заходками по 1,5-2 м разрабатывают калотту. Лонгарины калотты опирают с одной
стороны на кольца 1 обделки тоннеля, с другой стороны — на стойки, устанавливаемые
на пилот-тоннель 6. Бункер перемещается лебедкой 5, установленной на раме,
опирающейся на кронштейны.
После первой заходки разбирают два кольца обделки пилот-тоннеля и монтируют
два кольца обделки 1 станционного тоннеля при помощи тюбингоукладчика 2. За кольца
сразу же нагнетают цементно-песчаный раствор. После второй заходки разбирают одно

кольцо, а монтируют уже два. Таким образом за две за-ходки на длине 3 м разбирают три
кольца по 1 м и монтируют четыре кольца по 0,75 м. Затем цикл повторяется.
В зоне производства работ укладывают три пути. На крайних устанавливают
вагонетки для погрузки породы из бункера, по среднему ведут откатку.

Контрольные вопросы
Для чего нужны щитовые камеры и камеры укладчиков обделки?
Что такое прорезные кольца?
Каков порядок монтажа кольца из сборных элементов?
Какие машины применяют при проходке тоннелей способом сплошного забоя
со сборными обделками?
Какие машины используют при проходке тоннелей с монолитными обделками?

Глава XV. ПРОХОДКА ТОННЕЛЕЙ ЩИТОВЫМ СПОСОБОМ

Комплексная механизация работ при
сооружении тоннелей метрополитенов
В метростроении, как я в других отраслях строительства, применяют частичную
и комплексную механизацию. В условиях частичной механизации машины и механизмы
применяются при выполнении главным образом наиболее тяжелых и трудоемких работ,
при этом доля ручного труда остается существенной. При комплексной механизации
основные и вспомогательные производственные процессы технологического цикла
механизированы, а доля ручного труда относительно невысока.
Комплексная механизация осуществляется на основе рационального подбора машин
и оборудования, обеспечивающего их работу во взаимно согласованных режимах,
увязанных по производительности и условиям наилучшего выполнения технологического
процесса.
Комплексы проходческого оборудования выбирают и устанавливают с учетом
производственных условий, в которых должны работать последовательно соединенные
технологические машины, составляющие комплекс. Основное требование к комплексу
оборудования— обеспечить безопасное выполнение работ в определенных условиях
заданными темпами при наименьшей трудоемкости и стоимости.
В составе комплекса выделяют головную (ведущую) машину, технические
возможности которой определяют производительность комплекса и темп производства
работ. Как правило, головными машинами проходческого комплекса являются щиты
(преимущественно механизированные), реже их роль играют укладчики обделки. Кроме
головной машины, в состав комплекса входят комплектующие механизмы (устройства)
для возведения обделки, погрузки разработанной .породы в транспортные средства,
подачи материалов к щиту, нагнетания раствора за обделку и разминовки транспортных
средств. По длине тоннеля такие проходческие комплексы имеют протяженность до 60 м.
Современные механизированные щитовые проходческие комплексы являются
наиболее эффективным средством комплексной механизации производственных
процессов при сооружении тоннелей в различных инженерно-геологических условиях.
Применение этих комплексов исключает непосредственный контакт рабочего с забоем,
полностью механизирует процессы разработки, погрузки и транспортировки породы,
обеспечивает высокие скорости проходки.
На строительстве метрополитенов в нашей стране используют несколько типов
проходческих комплексов.

Комплекс КМ-НГп с гидроприводом (и комплекс КМ-14А с электроприводом)
включает в себя укладчик обделки, тележку для нагнетания с подвижной платформой.
Комплекс предназначен для проходки перегонных тоннелей со сборной обделкой
в устойчивых грунтах (без щита).
Частично механизированный комплекс КМ-22 (КМ-34), включающий в себя щит
ЩН-1х (ЩН-lc), укладчик обделки, тележки для нагнетания и подвижную платформу,
обеспечивает проходку перегонных тоннелей со сборной обделкой в грунтах средней
крепости.
В состав механизированного комплекса КТ 1-5,6 входит щит такой же марки,
конвейерный укладчик обделки, транспортный мост и технологическая платформа.
Комплекс предназначен для проходки перегонных тоннелей со сборной обделкой (в том
числе железобетонной, обжимаемой в грунт) в сухих глинах.
Механизированный комплекс КТ5, 6Д2 включает в себя щит такой же марки
со сменными рабочими (исполнительными) органами избирательного действия
и средствами удержания забоя (выдвижными шандорами), челюстную погрузочную
машину, укладчик элементов обделки, устройство для обжатия сборной обделки,
транспортный мост, рольганг, технологические платформы и оборудование для
нагнетания раствора за обделку. Комплекс применяют для проходки перегонных тоннелей
со сборной обделкой в смешанных грунтах (песках, супесях, суглинках, глинах обычных
и твердых типа известняков).
В механизированный комплекс ТЩБ-7 входят щит ЩБ-7, секционная металлическая
опалубка и самоходный механизм для ее перестановки, прессующее кольцо,
транспортный мост, передвижная платформа, пневмобетоноподатчики и бетоноводы.
Комплекс предназначен для проходки перегонных тоннелей с монолитно-прессованной
бетонной обделкой в песках естественной влажности.
При работе щитов и блокоукладчиков необходимо строго соблюдать требования,
установленные правилами безопасности. Передвижение щитов и укладчиков обделки
производят под руководством лиц технического надзора ив присутствии маркшейдера.
Во время передвижения укладчика нахождение под ним людей не допускается.
Находиться между забоем (щитом) и укладчиком во время подъема тюбинга или блока
запрещено. При укладке лотковых тюбингов (блоков) нельзя стоять возле торца
установленного тюбинга (блока) и направлять устанавливаемый. Не разрешается очищать
рукой торцовую или фланцевую поверхность при подведенном для установки тюбинге
(блоке). При наличии переносных кронштейнов под рельсовые опоры для передвижки
укладчика на катках (колесах) они должны быть установлены на каждом кольце обделки
с обеих сторон тоннеля и прочно закреплены. На всех концах рельсовых опор должны
стоять упоры. Запрещается снимать рычаг (руку) укладчика с тюбинга до установки его
на место и прочного закрепления не менее чем на три болта.
Пылеподавляющие или пылеулавливающие устройства включают в работу до пуска
рабочего органа щита.
Монтаж сборной обделки с последующим обжатием ее в породу выполняют лод
защитой хвостовой части оболочки щита.
В случае остановки щита нельзя оставлять кольца обделки в необжатом состоянии
за пределами оболочки. В процессе обжатия кольца обделки в породу нахождение людей
в пределах обжимаемого кольца запрещено.
В зонах действия фрезерного или экскаваторного рабочего органа, погрузочной
машины, выдвижных площадок и балок при их перемещении, рольганга, кранаперегружателя не должны находиться люди.
В зоне проходческого комплекса для прохода к щиту устроены с левой и правой
стороны трапы и лестницы.

Проходка
перегонных
тоннелей
со сборными
обделками
с помощью
механизированных комплексов
Проходка с использованием частично механизированных комплексов.
Комплекс оборудования КМ-22 (КМ-34) обеспечивает разработку забоя в породах средней
крепости ручным инструментом (отбойным молотком, гидроклином) или взрывным
способом, уборку и погрузку породы, монтаж элементов тоннельной обделки,
приготовление раствора и его нагнетания за обделку.
Перегородки внутри проходческого щита расположены так, что в него может быть
введена погрузочная машина, а работающим обеспечен удобный доступ к любой части
забоя. Разработку забоя ведут с выдвижных платформ щита последовательно по ярусам,
начиная с верхнего. При коэффициенте крепости пород fкр<1 разработку ведут ручным
инструментом, при 1< fкр<2 породу разрабатывают отбойными молотками, при
fкр>2 применяют буровзрывной способ.
Лоб забоя крепят дощатыми щитами или отдельными досками, прижимая их к забою
через вертикальные бруски забойными гидроцилиндрами.
При щитовой проходке пород различной крепости сначала разрабатывают
отбойными молотками более слабую породу по всему сечению тоннеля на одну заходку,
крепят разработанную часть забоя щитками или досками, прижимая их гидроцилиндрами,
а затем ведут взрывание более крепких пород.
В разработанное пространство вводят щит, освобождая место для монтажа
очередного кольца обделки, который выполняют с помощью укладчика обделки,
расположенного сразу после щита. Каждый элемент обделки —снимают с тележки
и устанавливают на
место с помощью захвата, находящегося на конце выдвижной штанги рычага
укладчика. Кольцо обделки начинают собирать с установки лоткового элемента (блока
или тюбинга), последующие элементы обделки устанавливают поочередно с правой
и левой стороны от лоткового элемента. Штангу рычага укладчика опускают так, чтобы
ее захват находился над средним ребром тюбинга. Предварительно вынув из отверстия
захвата «палец» (штырь), штангу опускают и, совместив отверстие в захвате с монтажным
отверстием в среднем ребре тюбинга, вставляют «палец» в оба отверстия. Применять
вместо «пальца» пики отбойных молотков, рукоятки ключей, монтажные оправки и т. д.
запрещено.
Уменьшая вылет штанги рычага укладчика на 20-25 см, тюбинг поднимают, чтобы
выкатить из-под него блокотюбинговозку. После подъема тюбинг отклоняют вправо или
влево в зависимости от принятой перевязки швов кольца и опускают на место установки
таким образом, чтобы болтовые отверстия устанавливаемого тюбинга совпали
с отверстиями смежного тюбинга предыдущего кольца. Сборку колец с перевязкой
обеспечивают смещением тюбингов монтируемого кольца на два болтовых отверстия
в поперечных бортах. В крайние болтовые отверстия в боковых бортах тюбинга вставляют
конические оправки, центрируют болтовые отверстия. В средние отверстия
устанавливают болты и плотно их затягивают. После этого оправки в крайних отверстиях
заменяют болтами.
Последующие тюбинги устанавливают в том же порядке, только теперь и в торцовые
болтовые отверстия вставляют оправки. При сболчивании тюбингов необходимо
внимательно следить за правильным положением сболчивателя на гайке.

Строповка
блоков
железобетонной
сборной
обделки
осуществляется
с использованием специального захвата. При монтаже обделки применяют фиксирующи е
шпильки, которые вставляют в специальные углубления по торцам ранее уложенного
блока до начала монтажа последующего. В местах примыкания нормальных блоков
к замковому вкладышу шпильки не ставят.
Лотковый (первый) блок монтируют с особой тщательностью, обеспечив прижатие
его к ранее уложенному кольцу. Поверхность породы под лотковым блоком хорошо
выравнивают. Лишь после этого укладывают блок и путем подклинки придают ему
проектное положение. Положение блока относительно оси тоннеля в плане и профиле
выверяют с участием маркшейдера.
Монтаж предлотковых блоков при проходке без щита ведут с использсбанием
деревянных подкладок, пустоты за блоками закладывают породой. Последующие блоки
устанавливают с использованием для их поддержки выдвижных балок укладчика.
При проходке тоннелей мелкого заложения в песках применяют щиты
с горизонтальными рассекающими площадками (перегородками), исключающими
временное крепление лба забоя. Щит вдавливают в песок, разрабатывая его лишь в боковых ячейках, одновременно в верхнем и нижних ярусах. В зависимости от состояния
грунта в забое можно .применять временную дощатую крепь.
При вдавливании такого щита в открытый забой на горизонтальные рассекающие
площадки каждого яруса из забоя осыпается грунт. Осыпавшийся грунт площадки
находится под углом естественного откоса, поэтому крепить забой не нужно.
Щитовую проходку под сжатым воздухом осуществляют без перерывов и, как
правило, глухим забоем. Существует два способа разработки забоя — последовательный
и параллельный.
При последовательном способе разработку грунта в забое ведут одновременно
во всех ячейках одного яруса щита, начиная с верхнего. Забой перекрепляют
одновременно с выемкой грунта, соблюдая меры предосторожности. В песчаиоплывунных грунтах разработку забоя ведут под защитой аванбека или других устройств,
крепящих кровлю забоя (гребенка из рельсов, металлический козырек и т. д.). Желательно,
чтобы аванбек щита или гребенка были вдавлены в грунт. Это увеличивает устойчивость
забоя и предотвращает внезапные вывалы в кровле забоя. Крепление забоя в песчаноплывунных грунтах выполняют с особой тщательностью с применением шандорной крепи
(инвентарные марчеваны из брусьев, плотно пригнанные друг к другу, уложенные
горизонтально и раскрепленные на корпус щита). Шандорная крепь удерживается
забойными гидроцилиндрами. Снимая одну или две шандоры, выбирают порцию грунта
и устанавливают снятые шандоры на новое место, раскрепляя их гидроцилиндрами. Такой
способ разработки и крепления забоя трудоемок, требует высокой квалификации
проходчиков.
Параллельный способ разработки забоя применяют при проходке в неустойчивых
грунтах (песках и песчано-глинистых грунтах). На горизонтальных перегородках щита
устанавливают разделительные устройства — балки или листы. В процессе разработки
грунта щит вдавливают в грунт, а крепление забоя и выемку грунта ведут под прикрытием
разделительных устройств одновременно в нескольких ярусах.
Способ продавливания обделки позволяет вести проходку тоннелей мелкого
заложения в песчаных, супесчаных и суглинистых породах под транспортными
магистралями и подземными коммуникациями без перерыва движения и перекладки
коммуникаций.
Работы этим способом выполняют с помощью комплекса оборудования (рис. 135),
состоящего из ножевой (головной) секции 2, силовой установки 9, комплектов электро—
и гидрооборудования, которые монтируют в котловане, отрытом в начале тоннеля.

Ножевая секция представляет собой передвижную крепь в виде ноже-опорного кольца
с горизонтальными и вертикальными перегородками. Ее монтируют перед первым
кольцом обделки, продавливаемой в грунт силовой установкой, состоящей из нескольких
секций
(групп)
щитовых
гидроцилиндров,
соединенных
с кольцевой
металлоконструкцией. Штоки гидроцилиндров соединены с распределительным кольцом,
закрепленным на четырех гидроцилиндрах.
После вдавливания установленной на лоток ножевой секции в породу убирают
штоки гидроцилиндров основной группы, в котлован опускают элементы обделки,
монтируют из них кольцо обделки и задавливают его в породу. В образовавшемся зазоре
монтируют очередное кольцо, и цикл продавливания повторяют. В зоне ножевой секции
породу разрабатывают ручным инструментом и грузят ее в вагонетки породопогрузочной
машиной.
В последние годы созданы комплексы (агрегаты) КПТ-М и КМ-35, обеспечивающие
продавливание обделки тоннелей в породу на 50 м и более. В состав этих комплексов
дополнительно введена промежуточная силовая секция. Введение ножевой секции
в породу и лродавливание ее на 20-25 м смонтированной тюбинговой обделки выполняют
основной силовой секцией. Затем для увеличения усилия продавливания в работу вводят
промежуточную силовую секцию. В зависимости от протяженности продавливаемого
тоннеля число промежуточных секций увеличивают. Для уменьшения трения при
продавливании в зазор между обделкой и породой нагнетают раствор бентонитовой
глины.

Рис. 135. Комплекс

оборудования для

продавливания тоннельной

обделки:

1 — рассекающие площадки; 2 — ножевая секция; 3 — обделка тоннеля; 4 — грузоподъемный кран; 5 —

бетонная обойма для упора гидроцилиндров; 6 — опалубка обоймы; 7 — опорное кольцо с гнездами для
гидроцилиндров; 8 — вагонетка; 9 — силовая установка; 10 — распределительное кольцо; 11 —
монтируемое кольцо обделки; 12 — откаточный путь

Особенность способа проходки тоннелей продавливанием по сравнению
с проходкой с использованием механизированных щитов состоит в том, что кольцевая
опорная конструкция, оборудованная гидровдлиндрами, остается неподвижной
в монтажной камере. Ножевая часть щита заменена специальной режущей ножевой
конструкцией (секцией), внедряющейся в породу забоя. Ножевая секция оснащена
рассекающими горизонтальными площадками и продвигается вместе с собираемой за ней
обделкой. При продавливании ножевой секции в песчаные грунты разработку в забое, как
правило, не ведут, грунт с площадок поступает в лотковую часть тоннеля в процессе
продавливания обделки.
Проходку параллельных тоннелей ведут последовательно, продавливая второй
тоннель после окончания первого.
Для приема проходческого агрегата после окончания проходки на противоположном
конце участка открытым способом сооружают демонтажную камеру.
Проходка с помощью механизированных комплексов. Механизированный
комплекс КТ 1-5,6 позволяет совместить разработку забоя с выдачей породы и монтажом
сборной обделки, что сокращает общие затраты времени. Цикл работ по проходке тоннеля
начинают с разработки породы. Режущим органом щита забой разрабатывают на 0,5 м,
после чего с помощью гидроцилиндров передвигают щит с надвижкой режущего органа
на забой.
Одновременно с резанием порода с лотка забоя захватывается ковшами рабочего
органа и в верхней части его разгружается на щитовой, затем основной конвейер
(транспортер) и попадает в раздаточный бункер. Перекидной фартук бункера позволяет
грузить вагонетки, стоящие по обе стороны транспортного моста, без расцепления
составов. Под мостом на технологической платформе устанавливают два состава
из 12 вагонеток каждый. Для вывозки Грунта при проходке 1 м тоннеля необходимы 3032 вагонетки
вместимостью
1,5 м3 каждая.
После
передвижки
щита
на 0,5 м разрабатывают очередную полуметровую заходку. После второй передвижки
щита образуется зазор в 1 м, необходимый для монтажа очередного кольца обделки.
Цикл работ по монтажу кольца обделки начинают с окончательного обжатия
предыдущего кольца с омоноличиванием лотковых блоков. Затем электроталью
(тельфером) подают блоки нового кольца обделки в лотковую часть разомкнутого кольца
укладчика. Вначале монтируют два лотковых блока, оставляя между ними зазор (нишу),
в который устанавливают распорные гидроцилиндры. После этого два проходчика
устанавливают блоки в кассету укладчика, закрепляют захваты, устанавливают в торцы
блоков соединительные металлические шпильки и продвигают блок по кольцу укладчика
(поочередно вправо и влево от лотковой части до полного укомплектования кольца
обделки, т. е. до смыкания колец в шелыге свода).
Затем с помощью распорных гидроцилиндров, установленных в нише, образованной
двумя совмещенными лотковыми блоками, выполняют первоначальное обжатие обделки
с плотным прижатием ее к оболочке щита.
Окончательное обжатие выполняют после схода кольца обделки с оболочки на грунт
выработки. По окончании обжатия между лотковыми блоками устанавливают
клиновидные вкладыши, удаляют распорные гидроцилиндры, устанавливают
центральный вкладыш и омоноличивают лотковые блоки. При этом обеспечивается
надежная фиксация кольца в разжатом состоянии.
Обжатие кольца обделки в грунт ликвидирует строительный зазор, исключает
процесс первичного нагнетания за обделку тоннеля, что обеспечивает высокие скорости

проходки, экономию материалов и трудовых затрат, включение грунтового массива (без
его осадок) в статическую работу одновременно с обделкой.
Механизированный комплекс КМ-24 предназначен для проходки перегонных
тоннелей в смешанных устойчивых грунтах с коэффициентом крепости от 1,5 до 6
(в суглинках, вязких и плотных глинах, легких песчаниках, трещиноватых известняках).
Цикл работ по проходке тоннеля начинают с разработки забоя. Режущим
механизмом щита забой разрабатывают на 350 мм, после чего исполнительный орган
возвращают в исходное положение, а щит продвигают в разработанную часть забоя,
используя систему гидроцилиндров, пяты которых упираются в торцовую поверхность
ранее собранного кольца обделки тоннеля. Разработанный грунт с лотка забоя
захватывается ковшами режущего механизма и сгружается на щитовой конвейер, а с него
— на тоннельный (выдачной), откуда попадает в раздаточный бункер для загрузки
вагойеток. Электровозом составы из восьми груженых вагонеток доставляются к стволу.
После передвижки щита и на-движки режущего механизма забой разрабатывают
повторно. Выполняют четыре таких цикла разработки на каждый пройденный метр
тоннеля, после чего под защитой оболочки за опорным кольцом щита освобождают место
для монтажа очередного кольца обделки.
После завершения монтажа кольца обделки тоннеля комплекс передвигают
с помощью гидроцилиндров укладчика, к которому подсоединены технологические
шлатформы.
Проходка в смешанных породах. Для сооружения тоннелей в смешанных породах
(песках, супесях, суглинках, глинах и твердых породах типа известняков) применяют
механизированный комплекс КТ-5, 6Д2. В состав комплекса входят механизированный
щит со сменными рабочими органами избирательного действия и средством для
удержания забоя, погрузочная машина, скребковый и ленточный конвейеры
(транспортеры), транспортный мост с ленточным конвейером, рольганг, укладчик, кранперегружатель, устройство для обжатия обделки, технологическая платформа с двумя
путями узкой колеи, оборудование для нагнетания раствора, система пылеподавления
и устройство для монтажа и демонтажа сменных частей щита. Для увеличения жесткости,
корпуса щита, размещения рабочих органов и управления передвижением внутри корпуса
щита установлены верхняя и нижняя перегородки.
В зависимости от геологических условий щит может быть оборудован фрезерным
и экскаваторным рабочими органами и рассекающими .площадками. Предусмотрена
возможность замены одного органа другим в процессе сооружения тоннеля без демонтажа
щита.
Экскаваторный рабочий орган монтируют в комплексе с забойной перегородкой
и выдвижной забойной площадкой. Возможен вариант использования экскаваторного
органа в комплексе с рассекающими площадками. В этом случае порода при подаче щита
на забой находится на площадках под углом естественного откоса, что препятствует
дальнейшему обрушению лба забоя. При работе экскаваторного органа порода
с площадок подается HIM на погрузочную машину. Для проходки в твердых породах
используют фрезерный рабочий орган. Для получения выработки круглого сечения при
разработке забоя фрезерным органом в ножевом кольце щита установлено копирное
кольцо. При разработке пород щитом для удержания сводовой части забоя от обрушения
служат выдвижные шандоры с ходом 600 мм.
Комплекс обеспечивает механизированное сооружение тоннелей мелкого
и глубокого заложения с возведением сборной обделки из сборных железобетонных
блоков с нагнетанием раствора за обделку, из сборных железобетонных блоков
с обжатием обделки в породный массив, из чугунных тюбингов.
В зависимости от инженерно-геологических условий комплекс оборудуют:

экскаваторным органом — при работе в супесях, суглинках, глинах с включениями
гравия, гальки, валунов;
фрезерным органом — при работе в твердых глинах, известняках, мергелях,
песчаниках и т. д.;
горизонтальными рассекающими площадками (с возможным использованием
экскаваторного рабочего органа)-при работе в песках, супесях, насыпных грунтах и т. д.
За щитом расположен укладчик обделки, через центральный проем которого
проходит транспортный мост. К укладчику поочередно подсоединяют платформы,
на которых расположено технологическое и электрическое оборудование. На платформах
уложены два рельсовых пути для размещения подвижного состава. На торце последней
секции транспортного моста установлены троллейные барабаны.
Разработанная порода с помощью погрузочной машины подается из забоя
на приемную секцию скребкового конвейера, затем на ленточный конвейер транспортного
моста, откуда через погрузочную воронку с перекидным шибером, позволяющим грузить
породу на оба пути, поступает в вагонетки.
Обделку доставляют на блоко— и тюбинговозках и краном-перегружателем подают
на рольганг, который транспортирует ее к захватам рычага блокоукладчика.
Обжимаемую в породу сборную железобетонную обделку тоннеля монтируют
в такой последовательности: первым устанавливают лотковый блок, в гнезда уложенного
лоткового блока ставят распорные гидроцилиндры, затем почередно с правой и левой
стороны монтируют остальные блоки обделки. В стыке блоков устанавливают по две
металлические шпильки. Блоки обделки, монтируемые выше оси щита, до установки
замкового блока поддерживают выдвижными балками.
Включением распорных гидроцилиндров выполняют первичное обжатие кольца
обделки в пределах оболочки щита до смыкания блоков в шелыге свода. После
фиксирования этого положения при помощи прокладок щит передвигают на очередную
заходку до схода обделки тоннеля с оболочки щита. Затем снова включают распорные
гидроцилиндры распора и завершают обжатие обделки в породу. В оба зазора,
образовавшиеся между лотковым и смежными с ним блоками, устанавливают по малому
вкладышу. Затем извлекают гидроцилиндры из гнезд и на их место устанавливают
постоянные железобетонные вкладыши (по одному с каждой стороны), после чего зазоры
между вкладышами и блоками заливают цементным раствором.
По окончании монтажа кольца производят передвижку всего комплекса к щиту
(на расстояние 1 м). Затем цикл работ повторяют.
Для снижения запыленности воздуха в зоне работ в комплексе смонтирована
система пылеподавления, в состав которой входят средства пылеотсоса и орошения. При
работе фрезерного органа в зоне разрушения породы создается водяная завеса.
Проходческий комбайн 4ПП-2 применяют при сооружении участков тоннелей
в крепких породах в условиях, когда нельзя вести буровзрывные работы (например,
в непосредственной близости от действующих линий метрополитена).
Комбайн 4ПП-2 представляет собой самоходную машину на гусеничном ходу.
Рабочим органом комбайна является стрела с конической коронкой, резцы которой
армированы твердосплавными пластинками. Привод —стрелы гидравлический.
Разработку забоя проходческим комбайном 4ПП-2 ведут в таком технологическом
порядке. Если в забое залегает несколько горных пород, разработку начинают с наиболее
слабых. Образованная дополнительная плоскость обнажения упрощает разрушение более
крепких пород остальной части забоя.
Разработку забоя ведут, как правило, вертикальными полосами. В хорошо
доступный обзору машиниста левый угол забоя забуривают резцовую коронку. Забурив

ее примерно на 2/3 длины, разрабатывают нижний вруб горизонтальным перемещением
стрелы комбайна вправо на всю ширину забоя. Вернув резцовую коронку в исходное
положение, ее максимально забуривают за счет подачи телескопическим устройством
стрелы. После повторного забуривания коронки стрелой выполняют первый
вертикальный проход по контуру тоннеля и холостым ходом опускают стрелу вниз.
У подошвы уступа стрелу смещают влево примерно на диаметр коронки и выполняют
второй вертикальный проход снизу вверх.
Разрабатываемая порода с помощью нагребающих лап комбайна подается
на скребковый погрузчик, с него — на мостовой перегружатель, который сбрасывает
ее в вагонетку.
Разработав всю площадь забоя на требуемую заходку, последним проходом стрелы
оформляют контур выработки и выключают рабочий орган. После этого комбайн отводят
от забоя не менее чем на 2 м, смещают вправо и опускают стрелу исполнительного органа.
Штрабы под элементы обделки при необходимости дорабатывают вручную
И применением отбойных молотков.
Элементы
сборной
обделки
монтируют
с помощью
двух
лебедок
с электромеханическим приводом или специального устройства, навешиваемого
на стреловой рабочий орган комбайна.
Систематическое орошение забоя водой и хорошо организованная вентиляция
рабочей зоны обеспечивают нормальные условия труда. Важным преимуществом
комбайна по сравнению с проходческими щитами является наличие собственного
гусеничного хода, что позволяет в случае необходимости вывести комбайн из забоя.
Проходческий комбайн ГПКС предназначен для проходки вспомогательных
подземных выработок сечением 13-15 м2 в породах с коэффициентом крепости fкр<4. Этот
комбайн конструктивно аналогичен комбайну 4ПП-2, технология разработки забоя,
погрузки породы и монтажа обделки для них практически одинаковы.

Проходка
с бетонной
обделкой

перегонных
тоннелей
монолитно-прессованной

Для проходки тоннелей мелкого заложения в песках естественной влажности
с целью уменьшения осадок поверхности применяют технологический комплекс ТЩБ 7 (с монолитно-прессованной обделкой). Комплекс ТЩБ-7 состоит из проходческого щита
ЩБ-7 и технологического оборудования.
Щит имеет две горизонтальные перегородки с выдвижными площадками,
оборудованными гидроприводами. При внедрении выдвижных площадок в забой на них
образуются осьши грунта (под углом естественного откоса), обеспечивающие
устойчивость забоя. Отбор породы производится четырьмя рыхлительными машинами
челюстного действия, управляемыми с пульта. Разработанная порода грузится машиной
челюстного действия, установленной в лотковом отсеке щита.
Щитовые гидроцилиндры развивают усилие, обеспечивающее заглубление щита
в грунт забоя и одновременное прессование бетона обделки.
Комплекс технологического оборудования состоит из секционной опалубки,
самоходного механизма для ее перестановки, устройства для отрыва от бетона, откидных
звеньев нижней части опалубки, транспортного моста, передвижной платформы с конвейером-шерегружателем, бетоновода и пневмобетоноподатчиков.
Разработанная порода погрузочной машиной подается на наклонную ленту
конвейера транспортного моста, а затем конвейером-перегружателем грузится в состав

из восьми нерасцепленных вагонеток. Платформа, на которой установлен конвейерперегружатель,
имеет
перестановщик
и стрелочный
съезд
для
оборота
гоневмобетоноподатчиков.
Бетонная обделка тоннеля формуется с помощью секционной переставной
металлической опалубки, состоящей из двух шарнир-но соединенных элементов, третьим
элементом служит лотковая часть. Четырнадцать секций опалубки обеспечивают
необходимый набор прочности обделкой к моменту распалубливания последней секции.
Бетонную смесь доставляют в пневмобетоноподатчиках, которые подсоединяют
к бетоноводу и к шлангу сжатого воздуха от трубопровода. Усилием давления сжатого
воздуха смесь подается в заопалубочное пространство. Бетонную смесь прессуют в два
приема: первоначально в пределах оболочки щита, а затем окончательно при
продвижении щита с оболочкой.
За один цикл работы сооружают 0,6 м обделки тоннеля, а за рабочую смену-1,5 м.
Цикл работы начинают с установки в оболочке щита секции опалубки. К собранной
и укрепленной болтами секции четырьмя щитовыми гидроцилиндрами подается
прессующее кольцо. Затем подают состав пневмобетоноподатчиков с бетонной смесью.
Пнев-мобетоноподатчик подсоединяют к бетоноводу и шлангу, подающему сжатый
воздух. Под действием сжатого воздуха бетонная смесь заполняет заопалубочное
пространство. По завершении бетонирования щит продвигают вперед с одновременной
разработкой грунта забоя, при этом усилием щитовых гидроцилиндров, упирающи хся
в прессующее кольцо, производится прессование бетонной смеси.
Разработанный грунт при продвижении щита сбрасывается в лоток щита, грузится
погрузочной машиной и транспортерами загружается в вагонетки. Прослойки плотных
пород разрабатывают отбойными молотками и отгружают с общей массой.
Одновременно с разработкой породы заднюю секцию опалубки перестановщиком
опалубки снимают и устанавливают в хвостовую часть щита. Перед снятием опалубки
вынимают конические болты, соединяющие ее верхнюю и нижнюю секции, разболчивают
болты, соединяющие секцию опалубки с соседней секцией. При помощи устройства для
отрыва откидные сегменты нижней части опалубки отрывают от бетона и раскрываю, при
помощи подвесок транспортного моста нижнюю секцию опалубки отводят назад на 0,7—
0,8 м. Затем гидроцилиндры перестановщика опалубки соединяют с верхней секцией
опалубки, отсоединяют болты от соседней опадубки, и опалубка отрывается
гидроцилиндрами от бетона. После отрыва сегменты опалубки складывают
в транспортное положение, и секцию перевозят к месту установки. Снятую секцию
очищают от остатков бетона и смазывают смесью солидола и отработанного масла. После
установки верхней секции перестановщиком опалубки устанавливают нижнюю секцию,
обе секции соединяют коническими болтами.
После разработки грунта забоя и продвижения щита на 0,6 м производят
перестановку секции опалубки. Этим завершаются работы одного цикла. За проходческим
комплексом остается монолитный бесшовный бетонный тоннель, готовый к монтажу
постоянных устройств и укладке верхнего строения рельсового пути.
Для внедрения более совершенной технологии возведения монолитно-прессованной
обделки, которая позволит получить обделку с повышенной водонепроницаемостью,
на базе комплекса ТЩБ-7М создан технологический комплекс ТЩФ-1. Особенность этого
комплекса состоит в том, что в проходческий щит вмонтирована формующая опалубка,
продольная ось которой расположена параллельно оси щита. Опалубка установлена
на внутренней опоре, прикрепленной к корпусу щита, и. может передвигаться
в продольном направлении при помощи гидроцилиндров. При поворотах корпуса щита
в процессе его движения поворачивается и формующая опалубка. Поэтому после
окончания прессования продольная ось очередного щитового кольца обделки всегда
совпадает с продольной осью корпуса щита. Кольцевой стык бетонной обделки постоянно

находится вне формующей опалубки и при следующем цикле опалубка не оказывает
вредного —механического воздействия на бетон, находящийся в стадии твердения.
За формующей опалубкой передвигают секции поддерживающей. Такая технология
исключает трудоемкие операции по разборке, перестановке и сборке секций опалубки
и увеличивает глубину заходки при прессовании с 600 до 750 мм,

Контрольные вопросы
Каков порядок производства работ при сооружении тоннелей немеханизированным
проходческим комплексом?
Какие основные виды тоннельного оборудования входят в состав механизированных
проходческих комплексов?
В чем сущность технологии сооружения тоннелей с монолитно-прессованной
обделкой?

Глава XVI. СТРОИТЕЛЬСТВО СТАНЦИЙ МЕТРОПОЛИТЕНОВ
ГЛУБОКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ

Общие
сведения
и технологии работ

об организации

Строительство станций подземным способом относится к наиболее сложным видам
работ в метростроении, поскольку оно связано с устройством комплекса взаимосвязанных
сооружений и раскрытием выработок большого сечения. Строительство ведут в такой
технологической последовательности, чтобы не допускать осадок земной поверхности,
опасных для сохранности зданий и сооружений, а также осадок подземных коммуникаций
городского хозяйства, расположенных выше станции. Подвижки грунтового массива
и проседание кровли выработок должны быть минимальными. Это требование легче
выполняется при строительстве в устойчивых грунтах. Поэтому станции глубокого
заложения располагают, как правило, в скальных грунтах или твердых глинах при
наличии необходимой толщи их над станцией. Такое расположение станций дает
возможность вести проходку станционных тоннелей без применения щитов,
использование которых для относительно коротких станционных тоннелей не всегда
рационально.
При строительстве станций подземным способом используют обычно рабочие
шахтные стволы, но могут быть использованы также наклонные (эскалаторные) тоннели,
а в отдельных случаях и вентиляционные стволы.
Выбор способа строительства станции зависит от инженерно-геологических
условий, типа станции (одно— или трехсводчатая), ее конструктивных особенностей
и материала обделки. Разработку станционного профиля и возведение обделки станций
осуществляют всегда по частям.
Основную (платформенную) часть станции сооружают поточным методом,
обеспечивающим непрерывность ведения всего комплекса работ в строгой
технологической последовательности. При этом используют принцип максимального
совмещения отдельных видов работ во времени. Такая организация работ обеспечивает
наименьшую продолжительность строительства.
Трехсводчатые станции сооружают путем последовательной проходки трех
станционных тоннелей. Обычно сначала сооружают боковые тоннели, а затем — средний.
В нескальных грунтах или чередующихся напластованиях скальных и нескальных
грунтов проходку отдельных станционных тоннелей ведут с одновременным возведением
обделки из сборных элементов. В грунтах, не оказывающих давления со стороны лба

забоя, тоннели проходят на полный профиль сплошным забоем. Проходку тоннелей
в грунтах, оказывающих давление со стороны лба забоя, ведут с предварительной
проходкой пилот-тоннелей, при помощи щитов или уступным способом (этим способом
часто проходят средние станционные тоннели).
Для обеспечения возможности управления положением колец по пикетажу проходку
тоннелей трехсводчатых станций со сборными обделками ведут в одном направлении.
При сооружении станций в неустойчивых грунтах проходку второго (по очередности
сооружения) бокового тоннеля ведут с отставанием не менее 30 м относительно первого,
а среднего — с отставанием не менее 50 м относительно второго бокового тоннеля.
Односводчатые станции в нескальных грунтах сооружают со сборными несущими
сводами из железобетонных блоков, а в скальных грунтах — из монолитного бетона
и железобетона. Сооружение станций ведут преимущественно способом опорного ядра
с предварительным возведением в пройденных выработках опорных частей. Раскрытие
верхней части выработки в нескальных грунтах производят небольшими заходками
с немедленным устройством несущего свода.
Способ разработки и крепления забоя при строительстве станций устанавливают
в зависимости от свойств разрабатываемых грунтов. Разработку связных грунтов
крепостью до IV категории включительно ведут обычно отбойными молотками или
пневматическими лопатами, а грунтов крепостью V категории и выше — буровзрывным
способом. При проходке станционных тоннелей уступным способом и сооружении
станций способом опорного ядра грунты V и VI категорий разрабатывают более
эффективно — проходческими комбайнами, экскаваторами с ковшом активного действия
и другими высокопроизводительными механизмами.
Разработку забоя при проходке отдельных станционных тоннелей трехсводчатых
станций ведут, как правило, на ширину одного кольца.
Проходка с заходками на два кольца допускается при наличии предварительно
пройденных пилот-тоннелей с обделкой из тюбингов шириной 1 м; в этом случае две
заходки делают на одно кольцо, а третью — на два кольца.
Монтаж колец обделки боковых тоннелей трехсводчатых станций ведут, как обычно,
замкнутыми кольцами; со стороны, обращенной к средней части станции, наряду
с обычными элементами устанавливают элементы, входящие впоследствии в состав
основной несущей конструкции (колонны, тюбинги перемычек, фундаментные блоки
и т. д.). При проходке среднего тоннеля пилонной станции тюбинги перемычек и другие
элементы, обрамляющие проходы, устанавливают с двух сторон тоннеля.
В местах будущих проходов в кольцах устанавливают временные тюбинги или
блоки заполнения. Спинки этих элементов для облегчения последующего их изъятия
из обделки (при устройстве проходов) смазывают глиняным раствором или отработанным
машинным маслом.
При монтаже колец обделки боковых тоннелей допускается только вертикальная
эллиптичность (увеличение вертикального диаметра). Первичное нагнетание ведут
не далее чем за второе кольцо.
Средний станционный тоннель проходят с принятием необходимых мер
по предотвращению деформаций обделки боковых тоннелей и смещений колонн. Для
этого в боковых тоннелях устанавливают стальные стяжки или стойки из металлических
труб.
Монолитные бетонные или железобетонные элементы обделки станции (стены,
своды, опорные части односводчатых станций) возводят отдельными участками
с применением, как правило, передвижных механизированных, переставных или
инвентарных сборно-разборных опалубок и другого специализированного оборудования
(пневмобетоноукладчиков, бетононасосов, механических переста-новщиков опалубки).

Длина участков бетонирования зависит от принятого способа сооружения станции
и возведения элементов обделки.

Сооружение
и пилонного
обделками

станций
типов

колонного
со сборными

Станции с обделками из чугунных тюбингов сооружают обычно в обводненных или
слабых неустойчивых грунтах. В работах по монтажу обделки станций колонного
и пилонвого типов много общего.
При строительстве станций колонного типа (рис. 136) используют тоннельные
укладчики ТУ-4гп, приспособленные для установки колонн массой до 4 т, а при
возведении пилонных станций — укладчики ТУ-2гп.
При монтаже колец обделки с особой тщательностью укладывают лотковый блок
с чугунной плитой и примыкающие к нему тюбинги. Отклонение положения лотка
в профиле допускается только с превышением до 30 м.
Устанавливаемые при сооружении боковых тоннелей колонны связывают с выше—
и нижерасположенными пятовыми тюбингами перемычек обычными болтами. При
монтаже проемных колец должен быть обеспечен плотный контакт тюбингов-вкладышей
с тюбингами перемычек и тюбингами временного заполнения проемов.
Во избежание заполнения межреберных полостей колонн раствором при нагнетании
сторону колонн, которая будет обращена к среднему тоннелю, перед спуском в шахту
зашивают деревянными шитами.
Монтаж колец ведут на временных болтах без гидроизоляционных шайб.
Переболчивание с установкой полных болтовых комплектов выполняют в процессе
гидроизоляционных работ.
Контрольное нагнетание за обделку боковых тоннелей должно быть полностью
закончено до приближения забоя среднего тоннеля к соответствующим кольцам боковых
тоннелей на расстояние не менее 10 м.
Первые кольца среднего тоннеля, образующие камеру для монтажа
тюбингоукладчика, раскрывают из штольни, пройденной от бокового тоннеля через
проем, специально раскрываемый для этой дели.
При сооружении среднего тоннеля колонной станции после каждой очередной
заходки монтируют элементы обратного свода, а затем — верхнего свода, обеспечивая
плотное примыкание к ранее установленным колоннам пятовых тюбингов перемычек того
и другого сводов. Для немедленного включения установленных тюбингов в работу сводов
первичное нагнетание проводят в первое кольцо. Нагнетание во второе кольцо
по верхнему своду допускается проводить при условии тщательной забивки между
тюбингами и грунтом клиньев, обеспечивающих стабильное состояние свода.

Рис. 136. Технологическая схема сооружения среднего тоннеля колонной станции
с обделкой
из чугунных
тюбингов:
I — разработка и уборка грунта с креплением лба забоя, монтаж обделки и первичное нагнетание; II —
контрольное нагнетание; III — выемка тюбингов заполнения; IV-разработка грунта между перемычками;
V — устройство металлоизоляции с нагнетанием; VI — контрольное нагнетание и изоляционные работы;
1 — тюбингоукладчик; 2 — монорельс с тельфером; 3 — нагнетатель раствора; 4 — вентиляционная труба;
5 — подмости; 5-рас-творонасосы для контрольного нагнетания; 7-вагонетка; 8 — породопогрузочная
машина; 9 — передвижной металлический лист

Станционные проемы раскрывают лри помощи редукторных лебедок. Работы ведут
со стороны среднего тоннеля после удаления забоя на расстояние, исключающее помехи
основным работам по сооружению тоннеля. После изъятия тюбингов заполнения
выбирают грунт между тюбингами сближенных перемычек и к нижним торцам этих
тюбингов крепят на болтах листы металлоизоляции с приваренными к ним анкерами,
обращенными в наружную сторону.
Листы металлоизоляции сваривают, после чего свободное пространство
за металлоизоляцией заполняют цементно-песчаным раствором.
Устройство проходов между смежными тоннелями при сооружении станций
пилонного типа является трудоемкой работой, включающей извлечение тюбингов
заполнения,
устройство
железобетонной
конструкции
обрамления
прохода,
металлоизоляции и сопряжения ее с элементами обделки. При этом в случае
необходимости принимают дополнительные меры по предотвращению деформаций
станционных тоннелей.
Проемы можно раскрывать как со стороны боковых, так и со стороны среднего
тоннеля. Для уменьшения деформаций обделки проемы раскрывают поочередно с каждой
стороны в шахматном порядке, не допуская проведения работ одновременно в двух

смежных проемах. На смежных с раскрываемым проемом пилонных кольцах в обоих
тоннелях устанавливают стяжки либо соответствующие участки обделки раскрепляют
стойками из металлических труб.
Технологическая последовательность работ при устройстве проходов определяется
характером расположения разных видов грунтов по высоте станции, общей
их устойчивостью, размерами пилонов.
Крепкий скальный грунт в пределах пилонов при устройстве проходов удаляют
и заменяют бетоном только на толщину стен проходов. Если в уровне пилонов находится
нескальный или слабый скальный грунт, его полностью заменяют бетоном.
При бетонировании конструкции в качестве опалубки используют металлоизоляцию.
Устройство прохода начинают с извлечения одного среднего тюбинга верхнего ряда
заполнения проема и находящегося над ним вкладыша. В уровне изъятого тюбинга
и несколько выше выбирают грунт до аналогичного тюбинга смежного тоннеля. Кровлю
образованной выработки закрепляют двумя лонгаринами с опиранием их концов
на внешние поверхности тюбингов перемычек смежных тоннелей и затяжкой из досок,
раскрепленных клиньями. Выработку последовательно расширяют в обе стороны на всю
ширину проема и за его пределы с установкой таких же лонгарин и устройством затяжки.
Вслед за этим снимают все тюбинги верхнего ряда заполнения обоих смежных тоннелей,
устанавливают арматуру и металлоизоляцию верхней части стен и свода и бетонируют эти
элементы
конструкции,
подавая
бетон
бетоноукладчиком
через
проемы
в металлоизоляции.
После достижения бетоном необходимой прочности под защитой выполненного
свода производят остальные работы по устройству прохода: снимают оставшиеся тюбинги
заполнения с обеих сторон прохода, разрабатывают весь оставшийся грунт,
устанавливают в нижней части прохода арматуру и металлоизоляцию и бетонируют эту
часть конструкции.
При сооружении станций в слабых грунтах порядок устройства верхней части
проходов несколько иной. В первую очередь извлекают верхние боковые тюбинги
заполнения и делают заходки за рамные тюбинги до середины пилонов с тем, чтобы были
забетонированы части пилонов. В дальнейшем разрабатывают грунт и бетонируют свод
с опиранием его, как и в предыдущем случае, на стены.
При строительстве в устойчивых грунтах проем разрабатывают на всю высоту
и бетонирование ведут, начиная с нижней части конструкции и заканчивая верхним
сводом.
В процессе устройства проходов производят первичное и контрольное нагнетание
за отдельные элементы конструкции.
Основные гидроизоляционные работы выполняют после завершения всех
проходческих работ и устройства проходов, полного прекращения деформаций обделки
и проведения контрольного нагнетания по всему периметру обделки. Если в месте
выполнения гидроизоляционных работ сохраняется остаточный приток воды, он должен
быть приостановлен повторным нагнетанием за обделку чистого цементного раствора
с добавками, способствующими повышению проникаемости раствора в поры и трещины
грунта и затвердевшего тампонажного раствора первичного нагнетания. Для прекращения
фильтрации воды в отдельных случаях при нагнетании используют растворы
бентонитовой глины.
Если при наличии напорных грунтовых вод просачивание воды через стыки обделки
невозможно остановить нагнетанием за обделку специальных растворов, то герметизацию
стыков выполняют зачеканкой канавок свинцовой проволокой или освинцованным
шнуром с последующим заполнением остающейся части канавки обычными чеканочными
материалами.

Станции со сборными железобетонными обделками сооружают в плотных глинах
и других грунтах без притока воды.
Станции колонного типа с железобетонной сборной обделкой сооружают в такой
последовательности:
проходят боковые станционные тоннели с установкой при монтаже каждого кольца
опорного блока (под рядом будущих колонн) и одного специального чугунного тюбинга
(два ряда таких тюбингов служат опорами для сводов);
устанавливают нижние шарнирные опоры и опалубку нижних прогонов, монтируют
арматуру и производят бетонирование нижних прогонов и жесткого основания пути;
производят монтаж металлоконструкций (колонн и верхних ригелей с шарнирными
опорами) с последующей забивкой зазоров мета л л обетоном;.
проходят калотту среднего тоннеля с монтажом обделки свода;
разрабатывают нижний уступ среднего тоннеля с монтажом обратного свода,
разжимаемого гидравлическими домкратами;
выполняют все остальные работы по станции.
Тюбинги временного заполнения проемов демонтируют в процессе проходки
калотты и разработки нижнего уступа среднего тоннеля. Это дает возможность выдавать
разрабатываемый грунт и подавать материалы через боковые тоннели.
Проходку боковых тоннелей ведут при помощи обычных тоннельных укладчиков,
рассчитанных на максимальную массу поднимаемых элементов — до 1,8 т.
Проходку второго (по очередности сооружения) бокового тоннеля ведут
с подкреплением свода первого тоннеля вертикальными стойками из металлических труб
диаметром 300 мм, устанавливая через 1,5 м по две стойки с ригелем. Стойки
устанавливают на 15 м впереди относительно забоя второго тоннеля. Стойки временного
крепления во втором боковом тоннеле устанавливают перед сооружением среднего
тоннеля.
Сборку очередного кольца обделки бокового тоннеля начинают с установки
лотковых блоков, помогающих фиксировать положение опорного блока в плане
и профиле. Поверхность грунта под этим блоком тщательно выравнивают. Блок
устанавливают на жесткий цементно-песчаный раствор. Отклонение положения лотка
и опорного блока в профиле допускается только с превышением до 30 мм.
Монтаж блоков временного заполнения ведут так, чтобы было обеспечено плотное
примыкание их по радиальным бортам к опорным блокам и чугунным тюбингам. Это
достигается забивкой клиньев между породой и блоками временного заполнения.
Завышение нижней плоскости чугунного тюбинга против проектного положения должно
быть в пределах до 50 мм.
Контрольное нагнетание при сооружении боковых тоннелей ведут с отставанием
от устройства обделки не более чем на 30 колец.
Бетонирование нижнего прогона ведут непрерывно при помощи бетононасоса или
пневмобетоноукладчика. Перерывы при бетонировании (по горизонтальным швам)
не должны превышать 2 ч. Устройство вертикальных рабочих швов допускается только
по оси проема.
После набора нижним прогоном необходимой прочности на него при помощи кранаукосины, перемещаемого на специальной тележке, устанавливают опорные металлические
башмаки колонн. Остальные элементы внутренних несущих конструкций — колонны,
ригель и верхние опоры — монтируют при помощи специального колонноподъемника
и вспомогательной рамы с тельфером. Забивку остающихся зазоров металлобетоном ведут
вертикальными слоями толщиной 30-40 мм с тщательным уплотнением чеканочным
молотком, имеющим специальную насадку.

Рис. 137. Технологическая схема сооружения среднего тоннеля колонной станции
из сборного
железобетона:
I — разработка и уборка грунта с креплением кровли и лба забоя, монтаж обделки свода, первичное
нагнетание, частичная выемка блоков заполнения; II — уборка грунта, выемка блоков заполнения, укладка
лотковых блоков с разжатием и омонолнчиванием стыков и первичным нагнетанием; III — чеканка швов,
контрольное нагнетание, бетонирование жесткого основания, монтаж платформенных помещений; 1 —
блокоукладчик; 2 — породопогрузочная машина; 3 — ленточный транспортер; 4 — таль электрическая; 5кран-балка; 6 — тележка для контрольного нагнетания; 7 — растворонасос для контрольного» нагнетания;
8 — растворомешалка

При сооружении среднего тоннеля опережение верхнего забоя должно составлять
не более 30 м. Стойки временного крепления обделки второго бокового тоннеля
устанавливают с опережением верхнего забоя не менее чем на 15 м.
При сооружении среднего тоннеля станции (рис. 137) разработку верхней части
сечения и монтаж обделки свода ведут при помощи специального укладчика.
Разрабатываемый грунт грузят породопогрузочной машиной ППМ-4 на поперечный
ленточный транспортер и через проем, образованный при разборке блоков временного
заполнения, по лотку выдают в боковой тоннель и грузят в вагонетки.
Блоки, сухую смесь для нагнетания и другие материалы подвозят также по боковому
тоннелю и далее подают тельфером через проем в средний тоннель и затем кран-балкой
транспортируют на верхний уступ.
Породу, разрабатываемую на нижнем уровне, грузят породопогрузочной машиной
на поперечный транспортер для дальнейшего транспортирования через боковой тоннель.
Транспортер последовательно переставляют от проема к проему.
Строительные материалы, блоки и элементы внутренних конструкций, доставляемые
по боковому тоннелю, подают в средний тоннель другим тельфером, который
переставляют через один проем.
Обратный свод и внутренние конструкции станции монтируют кран-балкой.
В процессе монтажа обратного свода его разжимают домкратом усилием 1,0 1,1 МН с последующим омоноличиванием места разжатия.

Для более четкой увязки работ, проводимых на верхнем и нижнем уступах, а также
лучшей организации откатки грунта обычно на одном уровне ведут разработку грунта,
а на другом — монтаж обделки и другие сопутствующие работы.
Станции пилонного типа с обделками из железобетонных блоков имеют монолитные
балочные перемычки.
При сооружении всех трех тоннелей таких станций в местах пилонов устанавливают
стеновые блоки, плоские грани которых образуют «вертикальные поверхности будущих
пилонов. После сооружения очередного станционного тоннеля устанавливают опалубку
и арматуру и бетонируют монолитные железобетонные балки на всю длину проемной
части станции. Эти балки облегчают последующее устройство проходов между
тоннелями, обеспечивая необходимую устойчивость колец и жесткость обделки
в продольном направлении станции; при раскрытии проемов балки образуют перемычки
проходов.
Проходы устраивают в такой последовательности. Извлекают два верхних блока
с одной стороны проема и разрабатывают грунт до соответствующих блоков другого
тоннеля с заходкой в сторону на одно пилонное кольцо. Кровлю такой выработки крепят
лонга-ринами или двутавровыми балками, опирающимися своими концами на блоки,
подхваченные балочными перемычками. После этого бетонируют верхнюю часть пилона
и половину свода проема. По достижении бетоном необходимой прочности извлекают
нижние блоки заполнения той же стороны проема и разрабатывают грунт в нижней части
этой лоловины проема. После этого бетонируют нижнюю часть пилона и половину
обратного свода проема.
Когда бетон нижней части первой половины конструкции достигает проектной
прочности, удаляют два верхних блока другой стороны проема, разрабатывают
оставшийся грунт верхней его части и бетонируют верхнюю часть другого пилона
и вторую часть свода. Затем удаляют оставшиеся блоки проема и грунт, бетонируют
нижнюю часть второго пилона и другую сторону лотка, после чего разбирают блоки
заполнения проема со стороны другого тоннеля.

Сооружение односводчатых станций
В практике отечественного метростроения конструкции одно-сводчатых станций
возводят как в скальных, так и в глинистых грунтах. Своды односводчатых станций
в плотных глинах сооружают из железобетонных блоков с обжатием каждой собранной
арки плоскими домкратами, что обеспечивает устойчивость смонтированной
конструкции. Массивные опорные части бетонируют в предварительно пройденых
тоннелях. Обратные своды монтируют также из железобетонных блоков с обжатием арок
домкратами.
Своды станций и верхнюю часть стен в скальных грунтах сооружают
из монолитного железобетона, а основную часть стен и плоский лоток — из бетона.
Несмотря на значительные конструктивные отличия двух указанных типов станций,
сооружение их ведется в одинаковой последовательности. В обоих случаях строительство
начинают с проходки боковых выработок, в которых бетонируют опорные части или
стены станции, затем разрабатывают калотту с возведением свода станции, разрабатывают
оставшееся грунтовое ядро, дорабатывают нижнюю часть станционного профиля
с монтажом блоков обратного свода или бетонированием плоской лотковой части станции
и, наконец, сооружают торцовую часть станции и узел примыкания наклонного хода,
«монтируют внутренние конструкции и выполняют прочие работы на станции.
При сооружении односводчатых станций с обжатыми сводами из железобетонных
блоков проходку боковых тоннелей для опорных частей станции ведут с монтажом
обычной обделки перегонного тоннеля из железобетонных блоков. Обделку собирают без

перевязки горизонтальных стыков. Первичное нагнетание выполняют цементно-песчаным
раствором состава 1 : 2 с отставанием от забоя не менее чем на два кольца. Контрольное
нагнетание ведут не далее чем на 40-м кольце от забоя и осуществляют, как и чеканку
швов, только в неразбираемой части колец.
Бетонирование опорных частей станции ведут участками длиной 6 м. До начала
бетонирования очередной участок тоннеля освобождают от временных путей
и коммуникаций, тщательно очищают и промывают.
Секции опалубки и закладные детали устанавливают с высокой точностью в плане
и профиле. Установленную и хорошо закрепленную секцию тщательно очищают, а затем
смазывают густым минеральным маслом.
К сооружению свода станции приступают примерно через 7— 10 сут после
окончания бетонирования, когда бетон опор достигает не менее 75 % проектной
прочности.
Подготовительные работы к сооружению верхнего свода включают проходку
в торце станции криволинейной штольни между боковыми тоннелями, монтаж в ней
блокоукладчика и монтаж с помощью последнего под защитой временного крепления
штольни первых арок свода.
Штольню крепят металлическими рамами из двутавра с шагом 0,75 м при сплошной
затяжке кровли и боков выработки. Рамы используют для монтажа блокоукладчика.
Число арок, монтируемых в криволинейной штольне, зависит от ее ширины. После
монтажа каждой арки пространство между аркой и креплением штольни забучивают,
затем разжимают арку первым плоским домкратом замкового блока и выполняют
первичное нагнетание. Окончательное разжатие арок (вторыми домкратами замковых
блоков) и контрольное нагнетание проводят после монтажа всех арок начального участка
свода.
Разработку грунта в калоттной прорези ведут заходками по 1 м (на две арки овода)
с минимальными переборами по (контуру вьь работки и тщательным креплением лба
и кровли забоя. В каждой заходке разработку грунта ведут от середины забоя к его краям
с использованием дугового блокоукладчика. Забой крепят инвентарной металлической
крепью. При достаточно устойчивых грунтах, не требующих крепления лба забоя, грунт
разрабатывают механизированным агрегатом.
Разработанный грунт сбрасывают на поперечный транспортер, установленный
между креплением лба забоя и блокоукладчиком, откуда по съемным металлическим
лоткам он попадает в приемные бункеры в боковых тоннелях.
К работе по монтажу очередных двух арок свода приступают после полного
закрепления забоя, передвижки блокоукладчика (рис. 138), установки и закрепления его
в проектном положении. Блоки поднимают из бокового тоннеля и раскладывают
на верхнем рольганге последовательно слева и справа от опор к шелыге свода; последним
устанавливают замковый блок.

Рис. 138.

Дуговой

блокоукладчик

с арочной

фермой:

1 — металлоконструкция укладчика; 2 — верхний рольганг; 3 — подъемник; 4 — привод подъемника; 5винтовой домкрат; б — нижний рольганг; 7 — лебедка; 8 — ходовая тележка укладчика с приводом

Рис. 139.

Технологическая

схема

сооружения

односводчатой

станции:

I — разработка верхней части грунта, монтаж верхнего свода и его обжатие, первичное и контрольное
нагнетание; II — разработка грунта ядра и лотка экскаватором, разборка тюбингов временного заполнения
опорных тоннелей; III— монтаж обратного свода кран-балкой, первичное и контрольное нагнетание
за обратный свод; IV — укладка бетона в лоток, монтаж платформы и прочие работы по станции; / —
верхняя часть арочной фермы дугового блокоукладчика; 2 — привод блокоукладчика; 3 — нагнетатель
цементного раствора для заполнения плоских домкратов; 4 — таль электрическая; 5 — монорельс; 6 —
экскаватор; 7 — кран-балка; 8 — бункер с поперечным транспортером; 9 — насос для контрольного

нагнетания с растворомешалкой; 10 — вагонетки с сухой смесью для нагнетания; 11 — нагнетатель
раствора; штриховыми линиями показан боковой опорный тоннель 12

Монтаж арок ведут с установкой в стыках блоков винипласто-вых прокладок
и центрирующих торцовых шпилек. Перед разжатием арки каждый ее блок тщательно
(не менее чем в четырех точках) расклинивают в затяжку кровли и во избежание потери
устойчивости полукольца распирают, кроме того, еще и в лоб забоя винтовыми
домкратами.
Разжатие
каждой
арки
выполняют
в два
этапа
путем
нагнетания
быстросхватывающегося цементного раствора специальным растворонагнетателем
в плоские домкраты замкового блока: первичное при подаче раствора под давлением 1012 МПа в первый домкрат и окончательное — через несколько часов — при подаче
раствора под давлением 22-24 МПа во второй домкрат. В промежуток времени между
первичным и окончательным разжатием ведут первичное нагнетание за обделку.
Нагнетание ведут одновременно с двух сторон арки двумя аппаратами.
Породное
ядро
разрабатывают
в два
яруса
(рис. 139)
экскаватором
с электроприводом и ковшом активного действия. Верхний ярус высотой около
6 м разрабатывают до уровня рабочей площадки экскаватора, нижний высотой около
4м — с недобором 15— 20 см слоя грунта. Доработку грунта выполняют перед монтажом
блоков обратного свода по шаблону с контролем по маркшейдерским отметкам.
Поверхность грунта выравнивают песчаной под-сыпкой.
Монтируемые блоки раскладывают последовательно кран-балкой в направлении
от замка к опорам с установкой между ними винипластовых прокладок и центрирующих
торцовых шпилек. При этом вместо замкового блока устанавливают 100-т гидроцилиндр,
при помощи которого производят предварительное разжатие арки для выборки зазоров
между блоками. Затем устанавливают замковый блок с одним плоским домкратом
и металлической прокладкой необходимой толщины. После монтажа двух арок
производят их поочередное разжатие, как при разжатии арок верхнего свода, но при
давлении 4,5-5,5 МПа. Первичное нагнетание проводят за вторую установленную арку.
Чеканку швов между блоками и контрольное нагнетание при сооружении верхнего
и обратного сводов ведут с отставанием от монтажа арок не более чем на 30 арок.
Односводчатые станции с обделками из монолитного бетона и железобетона
в скальных грунтах сооружают также способом опорного ядра.
Боковые штольни проходят по длине всей станции с основанием в уровне подошвы
стен. Стены станции бетонируют на высоту пройденных штолен.
Верхнюю часть станционного профиля разрабатывают с устройством в порядке
установленной очередности калоттных прорезей. Калоттные прорези образуют путем
проходки широких (шириной до 4,5 м) криволинейных штолен.
Проходку ведут встречными забоями в направлении от пят к замку свода. Для
транспортирования грунта используют боковые штольни.
При проходке подходных выработок, штолен для сооружения стен станции
и криволинейных штолен в зависимости от устойчивости грунтов в качестве временной
крепи применяют деревянную крепь либо металлические инвентарные рамные крепи
с затяжкой кровли, а при необходимости и боков выработки. В отдельных случаях можно
использовать анкерную крепь с подхватами или с металлической сеткой.
Буровзрывные работы ведут с применением передвижных подмостей или бурильных
машин, оснащенных, как правило, оборудованием для оборки забоя, подъема и установки
элементов временной крепи, а также для заряжания шпуров.
Кружала, опалубку и арматуру устанавливают в калоттных прорезях таким образом,
чтобы обеспечить одновременное бетонирование верхней части стен и свода в пределах
трехметровых участков калоттных прорезей.

Укладку бетонной смеси в сводовую часть — конструкции ведут симметрично
от пят к замку. При этом плоскости рабочих швов, ограничивающих полосы
бетонирования, должны быть перпендикулярны к поверхности свода.
После бетонирования свода станции разрабатывают породное ядро с недобором
грунта в лотковой части станции. Для откатки грунта используют пути, уложенные ранее
в боковых штольнях, крепление которых разбирают.
Лотковую часть станции бетонируют сначала в пределах боковых участков. После
этого дорабатывают грунт и бетонируют пониженный подплатформенный участок лотка.
Работу эту совмещают с устройством центрального водосборника.

Контрольные вопросы
В каких условиях при строительстве станций глубокого заложения применяют
обделки из чугунных тюбингов, железобетонных блоков, а также монолитного бетона
и железобетона?
Как крепят кровлю и лоб забоя при проходке станционных тоннелей в грунтах
разной устойчивости?
В какой последовательности сооружают станции пиленного и колонного типов
с обделкой из чугунных тюбингов?
Как и в какой последовательности ведут монтаж очередного кольца тюбинговой
обделки?
Как выполняют гидроизоляцию обделки из чугунных тюбингов?
Как устраивают проходы между смежными тоннелями при строительстве станций
пиленного типа?
В какой последовательности сооружают односводчатые станции из железобетонных
блоков с обжатой в породу обделкой?
Как сооружают односводчатые станции с монолитной обделкой?

Глава XVII. СТРОИТЕЛЬСТВО ЭСКАЛАТОРНЫХ ТОННЕЛЕЙ
И ВЕСТИБЮЛЕЙ

Эскалаторные тоннели и вестибюли
в общем комплексе сооружений станций
глубокого заложения
Наклонные эскалаторные тоннели и вестибюли являются главными сооружениями,
связывающими станции глубокого заложения с поверхностью или подуличными
переходами. Размещаемые в наклонных тоннелях эскалаторы служат для спуска
и подъема пассажиров, в вестибюлях располагают кассовый зал, контрольно-пропускные
пункты и служебные помещения. Верхние площадки эскалаторов находятся на уровне
тола вестибюля, а нижние, как правило,— на уровне станционных платформ.
К сооружениям эскалаторного подъема, помимо наклонного тоннеля, относятся
машинное помещение приводных механизмов эскалаторов, располагаемое под
вестибюлем, оголовок, связывающий наклонный тоннель с машинным помещением,
и камера для размещения натяжных устройств эскалаторов, располагаемая в уровне
подплатформенных помещений станции (рис. 140).
В наклонном тоннеле монтируют три или четыре эскалатора. Продольную ось
наклонного тоннеля располагают под углом 30? к горизонту, а в плане почти всегда
принимают совпадающей с продольной осью станции.

Рис. 140,

Основные

сооружения

эскалаторного

подъема:

1 — натяжная камера; 2 — наклонный тоннель; 3 — оголовок; 4 — машинное помещение: 5 — сопряжение
наклонного тоннеля с натяжной камерой; 5 — участок примыкания станционного тоннеля

Вестибюли бывают наземные и подземные. На станциях с наземными вестибюлями
эскалаторы поднимают пассажиров до уровня земной поверхности. Такие вестибюли
сооружают в виде отдельно стоящих павильонов или располагают в первых этажах
существующих или строящихся зданий. Помимо кассового зала и служебных помещений,
вестибюли часто имеют специально выделенный эскалаторный зал. Подземные вестибюли
устраивают при наличии подуличных переходов, т. е. когда вестибюли должны принимать
пассажиров с обеих сторон улицы либо с нескольких участков большой площади или
сложных уличных пересечений.
Как все ответственные сооружения, пересекающие разнородные, в том числе
неустойчивые обводненные грунты, и, следовательно, требующие надежной
гидроизоляции, наклонные тоннели сооружают с обделкой из чугунных тюбингов.
Такую же обделку в большинстве случаев —имеют и натяжные камеры. С наклонными
тоннелями
они
сопрягаются
монолитной
железобетонной
конструкцией
с металлоизоляцией или специальными веерными кольцами.
Наружный диаметр обделки тоннеля для трех эскалаторов 7,5 м. Если эскалаторный
тоннель имеет вентиляционный канал, то используют эллиптическую обделку из тех же
тюбингов и двух дополнительных специальных тюбингов на каждое кольцо,
устанавливаемых на уровне горизонтального диаметра и образующих вертикальную
вставку высотой 0,6 м. Обделку четырехленточного наклонного тоннеля собирают
из тюбингов наружным диаметром 9,5 м.
Натяжная камера имеет эллиптическое сечение с увеличенным на 1 м вертикальным
размером. Это позволяет размещать в нижней ее части фундаменты натяжных устройств
эскалаторов.
К внутритоннельным конструкциям в наклонных тоннелях относятся фундаменты
под металлоконструкции эскалаторов, лестницы и водозащитные зонты.
Основной несущей конструкцией фундаментов под металлоконструкции
эскалаторов являются поперечные железобетонные плиты с предварительно напряженной

арматурой. Плиты укладывают на боковые опоры из монолитного бетона, при этом
образуется сплошное наклонное перекрытие вдоль всего тоннеля.
На поверхности фундаментных плит по продольным их кромкам предусмотрены
стальные закладные детали для стоек-компенсаторов под прогоны ферм эскалаторов.
Стойки-компенсаторы (короткие куски швеллера) приваривают к закладным деталям
плит, а к ним, в свою очередь, с высокой точностью по маркшейдерским отметкам
приваривают продольные прогоны из уголковой стали, по которым спускают фермы
эскалаторов. Прогоны служат постоянным основанием эскалаторных ферм.
Лестницы устраивают в проходах между эскалаторами, по бокам тоннеля и в нижней
лотковой части. Боковые лестницы делают со ступенями из монолитного бетона,
а промежуточные и лотковую собирают из предварительно изготовленных лестничных
блоков (по 4-5 ступеней в блоке).
Водозащитные зонты, как и на станциях, монтируют обычно из асбоцементных
панелей (картин), подвешиваемых к тюбинговой обделке на шпильках. Концы нижних
картин примыкают к асбоцементным желобам, подвешенным с боков тоннеля. По этим
желобам вода отводится в натяжную камеру.

Организация строительства и основные
средства механизации работ
При строительстве сооружений эскалаторного подъема требуется четкая увязка
работ по проходке наклонного тоннеля с возведением машинного помещения
и вестибюля. Организация работ может быть комплексной, когда проходку тоннеля
совмещают с сооружением машинного помещения и вестибюля, или последовательной,
когда вестибюль сооружают по окончании проходки тоннеля.
При последовательной организации работ упрощается ведение подготовительных
и основных работ, исключаются взаимные помехи и излишнее загромождение
строительной площадки материалами и оборудованием, уменьшаются проявления
деформаций и осадок. Работы по сооружению наклонного тоннеля, машинного
помещения и вестибюля приходится все же иногда совмещать вследствие позднего отвода
или освоения строительной площадки.
При пересечении наклонным тоннелем слабых неустойчивых грунтов используют
метод предварительного искусственного их замораживания. Этот метод обеспечивает
безопасность работающих в забое, сохранность городских сооружений, расположенных
над тоннелем, и позволяет вести работы в сухом забое без водоотлива.
В отличие от шахтных стволов при строительстве наклонных тоннелей грунты
замораживают обычно только в пределах участков слабых водонасыщенных грунтов.
Нижерасположенные скальные водообильные грунты не замораживают, так как при
глубоком бурении увеличиваются отклонение скважин от заданного направления и общее
время замораживания (при увеличении длины замораживаемого участка в 2 раза период
активного замораживания возрастает в 4 раза).
Разнородность грунтов, пересекаемых наклонным тоннелем, затрудняет применение
механизированных проходческих агрегатов. Поэтому проходку наклонных тоннелей ведут
при помощи тюбин-гоукладчиков, отличающихся от обычных укладчиков тем, что
выдвижные горизонтальные площадки в них установлены на раме под углом 30? к оси
тоннеля, а перемещение их по уклону происходит под действием собственного веса
по кронштейнам, укрепленным на тюбингах. В заданном положении тюбингоукладчик
удерживается двумя лебедками, установленными на его раме, тросы от которых
закреплены на тюбингах обделки. При перемещении укладчика на очередное кольцо
барабаны лебедок оттормаживают. Более точно положение укладчика регулируют

установленными на нем гидравлическими домкратами. Лебедки дают возможность
производить и некоторый подъем по уклону, что необходимо для устранения перекосов.
Выдача грунта из забоя тоннеля на поверхность осуществляется скиповым
подъемом. Скип представляет собой опрокидной кузов, укрепленный на тележке,
перемещаемой по пути с колеей 1560 мм.
Для механизированной погрузки грунта в автомобили на поверхности по оси
тоннеля устраивают наклонную эстакаду (рис. 141), на которой укладывают путь для
скипа. Под эстакадой в ее конце устанавливают бункер с пластинчатым транспортеромпитателем. Над бункером устраивают специальный разгрузочный проем. Скип, поднятый
на эстакаду, автоматически опрокидывается над бункером. Грунт из бункера грузится
транспортером в кузов автомобиля. Производительность скипового подъема достаточна
при челночных перемещениях скипа вместимостью 1,5 м3 по одному пути.
Помимо наклонной эстакады и бункера, в горный комплекс для проходки
наклонного тоннеля входят еще машинное помещение и тельферная эстакада,
располагаемая поперек наклонной эстакады. В машинном помещении устанавливают две
редукторные лебедки (одну для скипового подъема, другую для спуска тюбингов).
Тюбинги подают в тоннель на специальных тюбинговозках — тележках на двух
полускатах с поворотной платформой и бортами.
Тюбинговозка перемещается по узкоколейному пути, уложенному внутри колеи
скипового пути на одной с ним оси и по тем же шпалам. По выходе на поверхность путь
тюбинговозки переходит на короткий горизонтальный участок под эстакаду. Этот участок
находится
в зоне
действия
тельфера
поперечной
тельферной
эстакады.,
Механизированную
погрузку
грунта
—в скип
выполняют
при
помощи
породопогрузочной машины ППМ или погрузочной платформы, подвешенной на тросах
к раме тюбингоукладчика. Платформа представляет собой сборную раму из швеллеров,
покрытую стальным листом, с люком в середине. Разрабатываемый грунт скатывается
по наклонной плоскости забоя на платформу и при частичной подправке его лопатами
попадает в скип, установленный под люком. Перемещают платформу установленными
с боков лебедками.

Рис. 141.

Схема

организации

работ

по проходке

наклонного

тоннеля:

а — зона подземных работ; б — поверхностный комплекс; 1 — временный оголовок; 2 — наклонная
эстакада; 3 — тельферная эстакада; 4 — бункерная секция; 5 — машинное помещение; 6 — лебедка
скипового подъема; 7 — лебедка для спуска тюбингов; 8 — тюбин-говоэка; 9 — галерея; 10 —
замораживающая колонка; 11— наклонный тоннель; 12 —— скип; 13 — погрузочная платформа; 14 —
тюбннгоукладчик; 15 — компрессорная

Обеспечение водоотлива в наклонном тоннеле является более сложной задачей, чем
при проходке шахтных стволов. Поэтому если строительство основной части станции
ведется
с некоторым опережением,
то нижнюю часть наклонного тоннеля
в незамороженных скальных обводненных грунтах сооружают с передовой штольней.
Штольню проходят снизу вверх со стороны станции на уровне лотка тоннеля. Это
позволяет освободиться от притока воды в забой тоннеля. В отдельных случаях воду
из забоя сбрасывают в станционные выработки через пробуренную скважину.
Проходка наклонного тоннеля с передовой штольней имеет и другое преимущество.
Более полно в этом случае механизируется уборка грунта в забое, так как грунт можно
сбрасывать вниз по штольне. С этой целью штольню по ширине разделяют на два отсека.
В одном отсеке устраивают деревянный настил, обшитый листовой сталью; по нему грунт
сбрасывают в станционную выработку, где он грузится породопогрузочной машиной
в вагонетки. В другом отсеке оборудуют лестницу для прохода людей. Транспортные
потоки, таким образом, разделяются: тюбинги и другие элементы конструкций, а также
материалы подаются сверху, а грунт идет вниз. Все это упрощает организацию работ
и позволяет ускорить строительство.
При совмещенном строительстве наклонного тоннеля и вестибюля для монтажа
конструкций вестибюля и подачи материалов в верхнюю зону работ используют обычно

козловой кран КХТС-20. Монтируют кран обычно в процессе проходки наклонного
тоннеля.
Проходка встречной штольни со стороны среднего станционного тоннеля,
позволяющая разделить транспортные потоки, дает возможность раньше освободить
площадку от основных устройств горного комплекса и приступить к строительству
вестибюля. Дальнейшую подачу тюбингов, деталей внутренних конструкций
и материалов в наклонный тоннель ведут козловым краном. Для этого в месте будущего
сопряжения наклонного тоннеля и машинного помещения устраивают горизонтальную
площадку, куда переносят лебедку тюбинговозки. При неглубоком котловане, когда часть
колец является временной и подлежит разборке, над горизонтальной погрузочной
площадкой устраивают проем в своде тоннеля, через который подают в тоннель
строительные детали и материалы.

Проходка наклонных тоннелей
Тюбингоукладчик монтируют в наклонном котловане, в котором устраивают
временный оголовок из неполных колец обделки. Котлован разрабатывают с креплением
стен до глубины 7-8 м, что позволяет собрать первое базовое кольцо обделки.
На спланированном под углом 30? откосе дна котлована устраивают вогнутый бетонный
лоток, являющийся основанием для первого кольца обделки и следующих за ним выше
полуколец обделки.
Первое кольцо обделки собирают с высокой точностью по маркшейдерским
отметкам и заливают бетоном, укладываемым между кольцом и стенками котлована.
Через отверстия для нагнетания в тюбингах предварительно пропускают анкеры,
улучшающие связь тюбингов с бетоном. Для монтажа тюбингоукладчика собирают 89 полуколец, также раскрепляя их бетоном.
При наличии близко от поверхности земли грунтовых вод котлован разрабатывают
до глубины, превышающей уровень грунтовых еод не менее чем на 0,5 м.
На подготовленном основании собирают только полукольца. Первые полные кольца
собирают впоследствии при помощи тюбингоукладчика. Часть этих колец является
временной.
В отдельных случаях полукольца оголовка собирают в другом порядке — сверху
вниз. До бетонирования полукольца удерживают тяжами, прикрепленными к балкам,
уложенным на поверхности.
При высоком уровне грунтовых вод для устройства временного оголовка применяют
водопонижение или другие специальные методы работ. Эти методы работ используют
обычно в увязке с производством работ по сооружению машинного помещения.
При проходке наклонных тоннелей заходки делают: при ширине кольца 1 м на одно
— кольцо обделки, а при ширине кольца 0,75 м на одно или два кольца в зависимости
от устойчивости грунтов. Кровлю крепят инвентарными металлическими кронштейнами,
прикрепляемыми болтами к тюбингам.
Грунты I-III категорий разрабатывают отбойными молотками с пиками или
лопатками. Работу начинают в верхней части забоя с выдвижных платформ
тюбингоукладчика. По мере разработки грунт сбрасывают вниз на погрузочную
платформу, с которой он попадает в скип.
Достаточно устойчивые грунты разрабатывают в верхней части забоя на высоту
1,5 м с образованием уступа, соответствующего глубине заходки. Затем, работая
на уступе, доводят выработку до уровня погрузочной платформы. При менее устойчивых
грунтах разработку верхней части забоя ведут, оставляя несколько уступов
по 25 см. Кровлю крепят в этом случае удлиненными кронштейнами. Такая система

разработки забоя целесообразна при наличии ледогрунтового ограждения
из замороженных грунтов, обеспечивающего устойчивость кровли выработки.
При разработке нижней части забоя погрузочную платформу оттягивают назад
и разрабатываемый грунт грузят непосредственно в скип.
Разработку грунта можно начинать с центрального вертикального разреза от кровли
до погрузочной платформы с последующим переходом на двустороннюю обработку
забоя.
При неустойчивой — плоскости лба забоя ее закрепляют в несколько ярусов
телескопическими стальными трубами. Концы труб заводят в углубления в боках
выработки и распирают коротышами в борта тюбингов. За трубы закладывают
вертикальные доски и расклинивают их вплотную к забою.
В скальных грунтах и твердых глинах применяют буровзрывной способ разработки
забоя с обрушением грунта на погрузочную платформу. Разработку забоя ведут в два
приема: сначала разрабатывают верхний ярус, затем — нижний. После разработки
верхнего яруса и выдачи грунта на поверхность погрузочную платформу оттягивают под
тюбингоукладчик, а по окончании работ на нижнем ярусе платформу возвращают
в рабочее положение.
Буровзрывные работы в зоне замороженных слабых неустойчивых грунтов
допускаются при соблюдении мер предосторожности, обеспечивающих сохранение
ледогрунтового ограждения и замораживающих колонок.
Монтаж колец обделки наклонного тоннеля ведут в обычном порядке. Сначала
укладывают, выверяют и сболчивают лотковые тюбинги, а затем продолжают сборку
кольца симметрично, в обе стороны. Вне зоны замороженных грунтов монтаж колец ведут
с установкой полных болтовых комплектов. В зоне замороженных грунтов кольца
собирают на временных болтах с плоскими стальными шайбами; полные болтовые
комплекты устанавливают в этом случае при выполнении гидроизоляционных работ.
Отклонение диаметра колец при укладке не должно превышать ?30 мм, а продольное
смещение ?1 мм. При необходимости устранить накапливающееся отклонение обделки
в плане и профиле между кольцами закладывают клиновидные стальные прокладки.
Нагнетание цементно-песчаного раствора за обделку производят за каждые 23 кольца с тщательным пикотажем за тюбинги деревянными коротышами с клиньями
и стружкой или паклей. Оборудование для нагнетания устанавливают в растворном узле
на поверхности. Готовый раствор подают в забой по стальной трубе и присоединенному
к ее нижнему концу шлангу.
При нагнетании в зоне замороженных грунтов используют растворы
со специальными добавками, предотвращающими замерзание растворов или
ускоряющими процесс схватывания. По выходе из инъектора раствор должен иметь
температуру не ниже 20 ?С. Контрольное нагнетание ведут до оттаивания грунтов, чтобы
не допустить их разуплотнения, что может произойти при наличии остаточных пустот.
В зоне устойчивых грунтов контрольное нагнетание ведут обычно при выполнении
гидроизоляционных работ.
Гидроизоляционные работы выполняют после оттаивания грунтов. Работы ведут
по ходу снизу вверх с использованием тех же переносных инвентарных подмостей
и тележек, с которых производилось контрольное нагнетание. На изолируемом участке
ведут, если нужно, дополнительное контрольное нагнетание, заменяю т временные болты
постоянными с гидроизоляционными шайбами, очищают пескоструйным аппаратом
чеканочные канавки, после чего зачеканивают швы между тюбингами сначала свинцовой
проволокой или освинцованным шнуром, а затем расширяющимся или безусадочным
цементом. По мере выполнения гидроизоляционных работ разбирают путь скипового
подъема.

По окончании гидроизоляционных работ приступают к монтажу внутритоннельных
конструкций.
Бетонные опоры под фундаменты эскалаторов и боковые ступени бетонируют
с использованием металлической инвентарной опалубки. Для лучшего закрепления плит
фундаментов часть опор бетонируют после установки плит. Фундаментные плиты
и лестничные блоки опускают и устанавливают на место при помощи лебедок
и специальных такелажных приспособлений. Наружные поверхности боковых ребер
фундаментных плит имеют продольные канавки. После монтажа плит швы между
плитами промазывают снизу цементным раствором, а образуемые продольными канавками пазы заливают цементно-песчаным раствором.
Монтаж водозащитного зонта ведут с той же тележки, с которой производились
гидроизоляционные работы, перемещая ее сверху вниз. Перед навеской панелей (картин)
их внешнюю поверхность покрывают битумной мастикой, а поверхность чугунных
тюбингов очищают от окалины и ржавчины и покрывают цементным молоком или
другими антикоррозионными составами. По установленному зонту делают насечку
и поверхность его штукатурят, а затем окрашивают.

Сооружение вестибюлей
Строительство вестибюлей станций глубокого заложения ведут с учетом особых
требований к этим сооружениям. Для обеспечения надежной работы подъемных
механизмов эскалаторов осадки их фундаментов должны быть минимальными
и равномерными. Машинное помещение и примыкающий к нему оголовок, как
и наклонный тоннель, должны иметь надежную гидроизоляцию. Сопряжение оголовка
с наклонным тоннелем должно допускать некоторое их взаимное смещение. Перекрытие
машинного помещения, являющееся полом эскалаторного зала, должно быть рассчитано
на воспринятие больших нагрузок, передаваемых на него при монтаже и ремонте
эскалаторов.
Вестибюли сооружают открытым способом. Поскольку станции глубокого
заложения сооружают преимущественно в условиях плотной городской застройки,
строительство вестибюлей ведут, как правило, с креплением стен котлованов.
При возведении подземных вестибюлей в районах с большим транспортным
движением
приходится
преодолевать
значительные
трудности,
связанные
с необходимостью не нарушать нормальное пассажирское движение. Сложность работ
усугубляется в ряде случаев необходимостью совмещения проходки наклонного тоннеля
со строительством вестибюля и общей стесненностью работ.
Крепление стен котлованов выполняют забивными или буронабивными сваями
в зависимости от условий строительства и наличия близко расположенных жилых или
производственных зданий.
Исходя из необходимости обеспечения равномерных осадок фундаментов
подъемных механизмов эскалаторов фундаментную плиту вестибюля и машинного
помещения делают в виде жесткой монолитной железобетонной конструкции толщиной
1 м и более.
Большая общая высота сооружения, особенно при подземном расположении
вестибюля, вызывает необходимость производить работы в глубоком котловане при
расположении основания сооружения ниже уровня грунтовых вод. Основанием котлована
во многих случаях являются слабые грунты. Эти условия заставляют использовать самые
разнообразные способы производства работ. Широкое применение находят при этом
и специальные методы работ.
При уровне грунтовых вод выше основания вестибюля работы ведут
с водопонижением. Если гидрогеологические изыскания показывают, что водопонижение

не может быть эффективным, а на небольшом расстоянии от основания вестибюля
находится водо-упор, то котлован ограждают металлическим шпунтом, погружаемым
до водоупора. При глубоком расположении водоупора грунты закрепляют путем
искусственного их замораживания по всему контуру вестибюля.
При слабых грунтах в основании вестибюля в ряде случаев применяют
фундаментные столбы или сваи, опускаемые до плотных грунтов. Чтобы исключить
недопустимые осадки близко расположенных зданий, иногда предусматривают забивку
двух рядов шпунта — основного и вспомогательного.
Для предотвращения просачивания грунтовой воды в машинное и другие помещения
подземного вестибюля по всему их наружному контуру устраивают оклеечную
гидроизоляцию. Подготовку под изоляцию и ее устройство осуществляют обычными для
открытого способа работ приемами. После устройства гидроизоляции и защитного
покрытия по ней устанавливают арматуру и укладывают бетонную смесь в сплошную
фундаментную плиту машинного помещения. Затем возводят стены, перекрытия и другие
конструкции, используя при этом общестроительные средства механизации бетонных,
каменных и монтажных работ.
После прекращения осадок устраивают сопряжение машинного помещения
с эскалаторным
тоннелем
в виде
монолитного
железо-бетонного
оголовка,
обеспечивающего некоторое взаимное перемещение конструкций.

Контрольные вопросы
Перечислите основные сооружения эскалаторного подъема и укажите их назначение.
Каковы преимущества и недостатки совмещенной и последовательной организации
работ по строительству эскалаторного тоннеля и вестибюля?
Каковы основные средства механизации работ и что входит в состав горного
комплекса при проходке эскалаторного тоннеля?
Как работает скиповой подъем и как подают тюбинги к месту монтажа очередного
кольца обделки?
В каких случаях проходку нижней части эскалаторного тоннеля ведут с передовой
штольней и как эта штольня должна быть оборудована?

Глава XVIII. СТРОИТЕЛЬСТВО ТОННЕЛЕЙ
МЕТРОПОЛИТЕНОВ ОТКРЫТЫМ СПОСОБОМ

И СТАНЦИЙ

Условия
применения
открытого
способа и основы организации работ
Открытым способом тоннели и станции сооружают на небольшой глубине.
Применяют открытый способ на мало застроенных или свободных от застройки
территориях, так как все работы проводят в открытых котлованах или траншеях.
При открытом способе исключаются специфические трудности подземных работ,
тоннели
сооружаются
общестроительными
методами
с применением
высокопроизводительных машин и крупноразмерных конструкций на большой длине
участка, т. е. практически при неограниченном фронте работ. Благодаря этому темпы
работ по сравнению с темпами при закрытом способе выше, а трудоемкость возведения
конструкций ниже.
Недостатки открытого способа заключаются в неизбежности нарушения нормальной
жизни города в период строительства, в необходимости перекладки большого количества
городских коммуникаций, сноса расположенных в зоне строительства зданий и других
сооружений или укрепления их фундаментов.

Оптимальным решением является во многих случаях сочетание закрытого способа
сооружения перегонных тоннелей с открытым способом строительства станций
и пристанционных сооружений. Число перекладываемых городских подземных
коммуникаций в этом случае резко сокращается, а нормальная жизнь города нарушается
в значительно меньшей степени.
Перегонные тоннели сооружают открытым способом, как правило, двухпутными
при глубине (от поверхности земли до основания тоннеля) 10-12 м. Глубина заложения
станций достигает 20-22 м.
Строить тоннели и станции открытым способом приходится в большинстве случаев
в песках и глинистых грунтах, обладающих малой устойчивостью и требующих
надежного крепления котлованов и траншей или разработки котлованов с откосами.
Строительство в котлованах с откосами более предпочтительно, так как организация
земляных работ в этом случае проще и появляется возможность использовать наиболее
производительные землеройные машины. Однако для такого строительства .необходимо
иметь большие свободные территории. Поэтому в обычных городских условиях более
распространенным является строительство в котлованах с вертикальными стенами
и их креплением.
При уровне грунтовых вод выше основания тоннеля или станции работы ведут
с искусственным водопонижением, достигаемым путем открытого водоотлива, дренажем
(отводом грунтовых вод), иглофильтровым, вакуумным и другими способами. Эти
способы применяют самостоятельно или в различных сочетаниях.
В слабых водонасыщенных грунтах с низким коэффициентом фильтрации, когда
водопонижение сильно затруднено, прибегают к искусственному замораживанию грунтов
с расположением замораживающих скважин в один или два ряда.
Основной принцип организации работ при открытом способе работ состоит
в обеспечении комплексного строительного потока, при котором полностью исключаются
взаимные помехи при выполнении отдельных технологических процессов.
Строительный поток начинается с подготовительных работ, предусматривающих
в зависимости от местных условий снос зданий и других строений, попадающих в зону
строительства, вырубку и пересадку зеленых насаждений, расчистку и планировку
территории, устройство автодорог и временных водоотводных канав, усиление
фундаментов зданий, близко расположенных к котлованам, перекладку или подвеску
подземных коммуникаций, искусственное понижение грунтовых вод или замораживание
слабых водонасыщенных грунтов.
Далее выполняют основные работы: земляные работы и крепление котлована,
возведение несущих конструкций с устройством гидроизоляции, монтаж внутренних
конструкций, обратную засыпку котлована. В завершающей стадии работ производят
планировку территории, восстановление покрытий поверхности улиц и площадей или
зеленых насаждений.
При ведении основных строительных работ строительный участок разбивают
на захватки длиной не менее 6 м, на каждой из которых последовательно выполняют
отдельные технологические операции. В результате на участке протяженностью 120150 м одновременно производят работы, обеспечивающие весь технологический цикл
сооружения перегонного тоннеля или станции.
Конструкцию крепления котлована, порядок его установки, разборки, способ
разработки грунта и порядок возведения основных конструкций взаимно увязывают таким
образом, чтобы обеспечить возможность максимальной механизации всех видов работ
и многократного использования креплений. Благодаря неограниченному фронту работ
на земляных работах широко используют высокопроизводительные землеройные
машины.

Монтаж конструкций и подачу материалов к месту работ, а также установку
элементов крепления котлована производят обычно с помощью козлового крана ККТС-20.
Монтаж ведут во многих случаях непосредственно с транспортных средств.
Монтаж платформы станции и других внутренних конструкций, а также
бетонирование монолитных участков внутренних конструкций выполняют одновременно
с устройством ограждающей конструкции.
При
возведении
конструкций
из монолитного
железобетона
также
предусматривается
комплексная
механизация
производственных
процессов
с применением инвентарной многооборачиваемой опалубки и укрупненных арматурных
каркасов заводского изготовления, использованием товарных бетонных смесей,
приготовленных
на автоматизированных
бетоносмесительных
установках
и транспортируемых в автобетоносмесителях.

Земляные
котлованов

работы

и крепленке

К земляным работам относятся рытье разведывательных траншей, планировочные
работы, разработка котлованов, рытье водоотводных канав и засыпка котлованов.
Ширина дна котлованов зависит от ширины возводимой конструкции и ее материала
(сборный или монолитный железобетон), наличия и вида крепления котлована, а также
используемых средств водопонижения.
При сборных конструкциях гидроизоляцию стен выполняют с наружной стороны,
поэтому между стенами конструкции и креплением котлована должно оставаться рабочее
пространство. При расположении водопонижающих систем вне котлована это рабочее
пространство составляет 1,2 м, а при креплении иглофильтров к сваям крепления — 1,5 м.
Для котлованов с откосами расстояние между подошвой откоса и стеной сооружения
при отсутствии канав открытого водоотлива или дренирующих устройств принимают
равным 0,5 м.
В нескальных грунтах естественной влажности или осушенных водопонижением
наибольшее распространение получил способ крепления котлованов забивными
металлическими сваями и распорными элементами — расстрелами (рис. 142). Расстрелы
удерживают сваи, упираясь в них через продольные пояса. В зависимости от глубины
котлована расстрелы располагают по высоте в один или два, редко в три яруса.
В качестве свай используют обычно двутавровые балки. Расстояние между сваями
в продольном направлении принимают обычно в пределах от 1,1 до 1,5 м в зависимости
от давления грунта.
Наличие расстрелов в котловане затрудняет работу землеройных машин и осложняет
монтаж конструкций. Поэтому стараются применять такую конструкцию крепления
котлована, при которой можно было бы допустить наибольшее расстояние между
расстрелами в плане. Для этого устраивают мощные пояса из двух двутавровых балок
такого же сечения, как и сваи. Балки укладывают плашмя одна на другую, приваривая
их полки к полкам свай. В качестве расстрелов используют стальные трубы диаметром
до 630 мм.

Рис. 142.

Крепление

котлована:

1 — свая; 2 — пояс; 3 — расстрел; 4 — временные пояса; 5 — ограждение котлована; 6 — глиняная
обваловка; 7 — деревянная распорка; 8 — засыпка пазухи песком; 9 — бетон; 10 — постоянная конструкция

В последнее время все большее распространение получает система крепления
из забивных свай с растяжками и анкерами, заделанными в грунт (рис. 143). Растяжки
из стальных стержней вводят в наклонные скважины, пробуриваемые за пределы призмы
обрушения грунта. Их концы заанкеривают в грунте нагнетанием цементно-песчаного
раствора.
При
производстве
работ
в непосредственной
близости
от жилых
и производственных зданий, культурно-исторических памятников и ответственных
сооружений, где забивка свай недопустима, используют буронабивные сваи.
В скальных грунтах, допускающих крутые откосы, разработку котлованов ведут без
крепления.

Рис. 143.

Анкерное

крепление

котлована:

1 — свая крепления котлована; 2 — пояс из двух двутавров; 3 — тяга анкера; 4 — заделка анкера

Перед забивкой свай и до начала разработки котлована с откосами копают вручную
разведочные траншеи по краям будущего котлована для обнаружения подземных
коммуникаций, не указан-ных в имеющейся проектной документации. При котловане
с вертикальными стенами эти траншеи располагают по линиям рядов свай.
Сваи забивают дизель-молотом с копровой мачты, укрепленной на стреле
экскаватора. В песчаных грунтах и при небольшой глубине забивки (до 10-12 м) можно
применять электровибропогружатели. Высота копровой мачты должна соответствовать
длине сваи, погружаемой за один прием (13-1,4 м). Сваи большей длины погружают в два
приема с наращиванием после забивки первой сваи. Сращивают сваи фасонными листами,
привариваемыми к стенкам стыкуемых двутавров.
Для обеспечения точного направления погружаемых свай перед их забиакой
в плотных грунтах бурят опережающие (лидерные) скважины.
В котлованах с креплением грунт разрабатывают обычно экскаватором-драглайном
с ковшом вместимостью 0,5-0,65 м3 до глубины, на которой необходимо устанавливать
расстрелы. У стен оставляют бермы, предотвращающие вывалы грунта (рис. 144). После
установки расстрелов нижерасположенную часть котлована и бермы разрабатывают
послойно бульдозером с перемещением грунта в зону работы экскаватора.
Непосредственно у стен котлована грунт разрабатывают вручную заходками на две-три
доски затяжки с немедленным их заведением за полки двутавра и тщательной расклинкой
с тем, чтобы они были плотно прижаты к грунту. o
Для крепления стен котлованов все большее применение находит анкерное
крепление (рис. 145).
В котлованах с откосами грунт разрабатывают экскаватором-драглайном с ковшом
вместимостью 1 м3. Крутизну откосов принимают близкой к углу внутреннего трения
грунта. При сооружении станций, когда пролет козлового крана для монтажа обделки
меньше ширины котлована поверху, а также при многоярусном водопо-нижении

устраивают уступчатые откосы с бермами достаточной ширины для размещения
подкрановых путей и оборудования.
При открытом водоотливе котлован разрабатывают ярусами. Разработку каждого
яруса начинают с проходки пионерной (разрезной) траншеи глубиной, несколько
превышающей высоту яруса. Уклон траншеи принимают противоположным направлению
движения экскаватора. В начале траншеи (вблизи съезда в котлован) устраивают
водоприемный зумпф для сбора фильтрующейся воды, Насосы для откачки воды
устанавливают на дне траншеи вблизи зумпфа, а при больших водопритоках — у верхней
бровки траншеи. По окончании выемки грунта очередного яруса у стен котлована
устраивают водосборные канавы.
В готовом осушенном котловане весь фильтрационный поток должен собираться
канавками или траншеями. В местах сосредоточенной фильтрации воды через стены или
откосу котлована с выносом грунта устраивают фильтрующие пригрузки.

Рис. 144. Технологическая схема сооружения тоннеля в котловане со свайным
креплением
(а)
и этапы
разработки
котлована
(б):
I — вскрытие контрольной траншеи; II — забивка свай; III — разработка грунта; IV — планировка дна
котлована— V — устройство бетонной подготовки; VI — гидроизоляция лотка; VII — монтаж обделки; VIII
— гидроизоляция стен и перекрытия; IX — обратная засыпка конструкции; X — извлечение свай; 1 —
установка для извлечения свай; 2 — каток; 3 — ограждение котлована; 4— козловой кран; 5 — трейлер; 6 —
бадья для бетона; 7 — бульдозер; 8 — экскаватор; 9 — установка для забивки свай; 10 — автомобильсамосвал; А — Г — этапы разработки котлована

Рис. 145. Технологическая схема разработки и крепления котлована с применением
двухъярусного
анкерного
крепления:
I — разработка грунта ниже уровня верхнего яруса крепления; II — устройство верхнего яруса крепления
и разработка грунта ниже уровня нижнего яруса крепления; III — устройство нижнего яруса крепления
и разработка грунта до низа котлована; 1 — экскаватор-драглайн; 2 — самоходная установка для устройства
анкеров; 3 — анкеры

Разработку нескальных грунтов экскаваторами во избежание нарушения
естественной структуры грунта в основании ведут с недобором в подошве котлована
на 20-25 см. Недобор удаляют механизированным способом — бульдозером или другими
планировочными машинами — непосредственно перед устройством бетонной подготовки
под изоляцию. В скальных грунтах, свойства которых не меняются под влиянием
атмосферных воздействий, наоборот, дно котлована не должно иметь недоборов. Места
переборов заполняют местным щебенистым грунтом с тщательным его уплотнением.
Подземные городские коммуникации, попадающие в зону строительства, временно
подвешивают в котловане. Трубопроводы заключают в стальные футляры, которые
подвешивают в котловане к балкам, прикрепляемым к сваям. В котлованах с откосами
устраивают дополнительные промежуточные опоры из специально забиваемых свай.
На зиму водопроводные и канализационные трубы утепляют.
Все работы по выемке грунта в непосредственной близости от подземных
коммуникаций производят только ручным инструментом с принятием необходимых мер
предосторожности и в присутствии технического надзора и представителей организаций,
эксплуатирующих подземные коммуникации.
Засыпку котлована после возведения конструкций для обеспечения их устойчивости
и нормальной работы ведут одновременно с двух сторон сооружения на одинаковую
высоту с послойным уплотнением грунта. Все связи между свайным креплением
котлована и конструкцией перед засыпкой удаляют. Расстрелы и продольные пояса
снимают после полной засыпки пазух по мере продвижения фронта засыпки.
Пазухи между стенами конструкции и креплением котлована, а также нижнюю часть
котлованов с откосами до высоты, обеспечивающей образование горизонтальной
площадки шириной 3,5— 4 м для движения бульдозеров и катков, засыпают песком,
который уплотняют увлажнением до насыщения.

Дальнейшую засыпку ведут слоями равной толщины с разрав-ниванием
и уплотнением
грунта
при
помощи
бульдозеров,
катков,
трамбующих
и вибротрамбующих машин, а в стесненных местах — навесным вибротрамбующим
оборудованием или механизированными ручными трамбовками. Особенно тщательно
грунт уплотняют на участках пересечения котлованами дорог с усовершенствованным
покрытием, а также подземных коммуникаций.

Монтаж
сборных
конструкций

железобетонных

Работы, до возведению конструкций из железобетонных элементов для двухпутных
перегонных тоннелей и такие же работы, выполняемые для станций, не имеют
принципиальных отличий.
Полносборную конструкцию станции возводят в такой последовательности:
бетонируют подготовку под изоляцию лотковой части конструкции, поверхность
которой выравнивают цементно-песчаным раствором;
выкладывают кирпичные защитные стенки (шуцванды) на высоту 0,75 м,
с внутренней стороны которых также наносят выравнивающий слой цементно-песчаного
раствора;
наклеивают гидроизоляцию лотка с выведением ее концов на защитные стенки
и наносят защитный слой из цементно-песчаного раствора;
устанавливают лотковые и стеновые блоки конструкции с фиксацией последних
в вертикальном положении при помощи инвентарных винтовых стяжек-подкосов;
бетонируют сопряжения лотковых и стеновых блоков и монолитные участки лотка;
устанавливают подколенные балки, колонны, элементы посадочной платформы
и путевых стен, прогоны платформенной части и укладывают плиты перекрытия;
заполняют цементно-песчаным раствором швы между блоками и готовят внешнюю
поверхность стен и перекрытия для устройства гидроизоляции: затирают цементнопесчаным
раствором раковины и неровности, наносят при необходимости
выравнивающий слой раствора, грунтуют поверхность;
наклеивают гидроизоляцию на стены и перекрытие конструкции и устраивают
защитное покрытие из асбоцементных плит по стенам и железобетонных плит
по перекрытию.
Указанные операции выполняются отдельными захватками на участке станции
общей протяженностью 50-55 м (см. рис. 144).
Подготовку под изоляцию выполняют из жесткого бетона марки М100 и осадкой
конуса 2-3 см. На нескальных основаниях толщина подготовки составляет обычно 1215 см. На скальных основаниях подготовка является выравнивающим слоем; толщина
ее должна быть не менее 5 см.
Бетонную смесь уплотняют виброрейками, передвигаемыми по маячным
направляющим.
Железобетонные
элементы
доставляют
на стройплощадку
автомобилями
грузоподъемностью 12 т со специально оборудованной платформой и прицепамитяжеловозами грузоподъемностью 20 т.
При установке элементов конструкций применяют инвентарные стропы,
грузозахватные приспособления, кондукторы и средства подмащивания.
Перед установкой элементов конструкций очищают поднимаемые, а также
установленные ранее смежные конструкции от грязи, мусора, снега, наледи,

а металлические детали — от наплывов бетона и ржавчины, проверяют положение
закладных деталей и установочных рисок.
Элементы конструкций устанавливают в проектное положение по принятым
ориентирам: рискам, штырям, граням и т. д. Конструкции, имеющие специальные
закладные иди другие фиксирующие устройства, устанавливают по этим устройствам.
Лотковые и стеновые блоки устанавливают на защитный слой гидроизоляции
с подливкой пластичного цементно-песчаного раствора для обеспечения сплошного
контакта опорной поверхности блока. Подобным же образом устанавливают подколонные
балки (на лотковые блоки).
Блоки стен и колонны фиксируют в вертикальном положении винтовыми стяжками
(подкосами), которые крепят за монтажные петли блоков, обеспечивая их устойчивость
до устройства постоянного крепления и возможность корректировки их положения.
Постоянное крепление выполняют сваркой монтажных соединений.
Стыки монтируемых конструкций омонолйчивают цементно-песчаным раствором.
При установке прогонов под их опорные площадки подкладывают клинья, чтобы
обеспечить проектное положение прогонов по высоте. Остающиеся зазоры между нижней
поверхностью прогона и торцом колонны заполняют металлобетоном. Плиты перекрытия
укладывают таким образом, чтобы между их торцами и упорной стенкой прогона или
стенового блока оставался зазор не менее 10 мм для заполнения раствором.
Участок котлована с готовой конструкцией засыпают после устройства защитного
слоя гидроизоляции стен и перекрытия.

Возведение односводчатых
из монолитного железобетона

станций

Конструкции из монолитного железобетона применяют преимущественно при
сооружении односводчатых станций. В ряде случаев такие станции сооружают
с монолитным железобетонным сводом и лотком и стенами из железобетонных блоков
заводского изготовления. Такие блоки представляют собой пустотелые цельные секции,
имеющие размер в продольном направлении станции 1,2 м (по условиям ограничения
массы) и внутренние размеры в свету 1,1 × 2,3 м. Образованные блоками проходные
коллекторы используют для прокладки кабелей вместо путевых стен из мелкоразмерных
трубчатых элементов. Масса таких блоков 19,1 т.
Комплексное производство работ при сооружении односводчатых станций
из монолитного железобетона предусматривает одновременное ведение земляных,
бетонных, арматурных, гидроизоляционных и других работ, выполняемых обычно тоже
шестиметровыми заходками, соответствующими длине используемых средств
механизации бетонных работ. Основные работы по разработке грунта в котловане обычно
ведутся с опережением на 30-40 м. В непосредственной близости от места возведения
конструкции выполняют механизированную (бульдозером) и ручную подборку грунта
в откосах и на дне котлована.
Гидроизоляцию лотковой части односводчатой станции делают таким же образом,
как и при возведении сборных конструкций. Последующие работы выполняют в таком
порядке:
устанавливают арматуру лотка и нижней части стен и бетонируют эти части
конструкции;
устанавливают арматурные каркасы стен, трехпустотные блоки, являющиеся
внутренней опалубкой стен, а с наружной стороны — инвентарные металлические или
деревянные щиты опалубки, обшитые, листовой сталью или фанерой, и выполняют
бетонирование стен;

устанавливают опалубку свода, монтируют арматурные каркасы и бетонируют свод;
после достижения бетоном заданной прочности распалублива-ют стены, а затем
и свод и производят гидроизоляционные работы по наружной поверхности стен и свода
с последующим устройством защитного покрытия.
При бетонировании стен и сводов часто применяют механизированные самоходные
опалубки длиной 6 м.
Сборные железобетонные конструкции платформы монтируют после бетонирования
соответствующего участка стен станции.
Для армирования железобетонных конструкций используют укрупненные сварные
арматурные каркасы и сетки заводского изготовления. Места для их захвата при подъеме
и монтаже, а также для опирания при транспортировании и складировании специально
помечают. При транспортировании пространственных арматурных каркасов используют
траверсы, состоящие из жесткой металлической рамы, строповочных тросов с крюками
и закрепленных на раме петель.
Бетонную смесь транспортируют к месту укладки в автобетоно-смесителях. Высота
свободного сбрасывания ее из ковша не должна превышать 2 м, а при подаче в сводовую
часть— 1 м. В ряде случаев бетонную смесь подают бетоноводами.
Бетонную смесь укладывают горизонтальными слоями одинаковой толщины
с последовательным направлением укладки во всех слоях в одну сторону. Наибольшая
толщина укладываемого слоя п-ри использовании ручных глубинных вибраторов
не должна превышать 1,25 длины рабочей части вибратора. Стены бетонируют без
перерыва на высоту не более 3 м. По достижении этой высоты устраивают перерыв для
осадки бетонной смеси.
Укладку бетонной смеси в сводовую часть конструкции ведут симметрично от пят
к замку. При этом плоскости рабочих швов, ограничивающих полосы бетонирования,
должны быть перпендикулярны к поверхности свода. При возобновлении бетонирования
поверхность бетона в местах рабочих швов очищают от цементной пленки.
При бетонировании в зимнее время бетон при необходимости утепляют или
применяют обогрев до приобретения бетоном прочности, при которой может быть
допущено его замораживание.

Сооружение тоннелей при помощи
проходческого комплекса КМО 2×5
Высокая степень механизации строительства перегонных тоннелей обеспечивается
применением передвижной крепи со сплошными стенками. Такая крепь позволяет
сооружать тоннели по схеме щитовой проходки с полным исключением крепления стен
котлована сваями. При использовании передвижной крепи обделку собирают из цельных
секций заводской готовности, получивших большое распространение при строительстве
перегонных тоннелей открытым способом.
В состав комплекса механизированного оборудования для сооружения двухпутного
перегонного тоннеля КМО 2×5 (рис. 146), помимо передвижной крепи (щита), входят
козловой кран грузоподъемностью не менее 20 т или стреловые краны, экскаватор,
оснащенный ковшом-обратной лопатой, и бульдозер.
Двухпутный тоннель образуется двумя рядами секций, установленных с зазором
60 мм, который заполняют цементно-песчаным раствором или песком.
Щит представляет собой пространственную конструкцию прямо-угольного сечения,
состоящую из трех основных частей: ножевой, опорной и хвостовой. Ножевая и хвостовая
части открыты сверху и снизу, так как выполнены в виде вертикальных металлических

стенок. Передние кромки ножевой части имеют заострение для внедрения в грунт
и выполнены со скосом соответственно лобовому откосу разрабатываемой перед щитом
выемки. Для придания необходимой жесткости ножевым стенкам предусмотрены
трубчатые раскосы, установленные так, что они не препятствуют разработке грунта
экскаватором.

Рис. 146. Технологическая схема сооружения двухпутного тоннеля с использованием
проходческого
комплекса
КМО
2×5:
1 — подкрановый путь; 2, 9 — автомобили-самосвалы; 3 — экскаватор; 4 — щит; 5 —
козловой кран; 6 — прицеп-тяжеловоз с секцией ЦСО; 7 — ограждение котлована; 8 —
бульдозер; 10 — цельносекционная обделка; 11 — основание
В опорной части щита по его периметру расположены 30 щитовых домкратов, штоки
которых с башмаками выдвигаются в сторону уложенной обделки с возможностью упора
в нее. Здесь же расположены станция из трех гидронасосов и электродвигателя и место
машиниста с пультом управления.
Щит монтируют в котловане с вертикальными стенками. Позади щита возводят
упорную стену, рассчитанную на нагрузку от воздействия щитовых домкратов.
Впереди
последовательно
перемещаемого
механизированного
комплекса
(см. рис. 146) ведут необходимые подготовительные работы: устраивают подъездные пути
и ограждения, укладывают под-крановые пути (при использовании козлового крана),
производят, если это необходимо, водопонижение, а поверхность грунта планируют
бульдозером параллельно основанию тоннеля.
Разработку забоя ведут экскаватором, имеющим глубину копания не менее
8 м и ковш вместимостью не менее 0,65 м3. Экскаватор перемещается по оси тоннеля
по спланированной бульдозером поверхности. Грунт разрабатывают непосредственно
перед щитом симметрично оси тоннеля от середины к стенам выработки с недобором
в подошве на 15-20 см. При этом следят за тем, чтобы ножевая часть щита не обнажалась.
Разрабатываемый грунт грузят в автомобили-самосвалы и транспортируют в зону
обратной засыпки или в отвал.
Щит продвигается по мере разработки забоя с помощью щитовых домкратов,
опирающихся в торец последней установленной секции обделки через распределительные

рамы. В зависимости от требуемого направления продвижения, определяемого
по маркшейдерским данным, включают ту или другую группу домкратов. При
продвижении щита его ножевые секции срезают грунт, оставленный экскаватором
в пределах стен и в подошве котлована. Общая длина заходки равна длине секции обделки
(1,5 м).
На подошве котлована, выровненной ножевыми секциями щита, устраивают
основание обделки тоннеля из жесткой бетонной смеси толщиной 15 см. Смесь подают
краном в специальных емкостях — кюбелях, распределяют в зоне оболочки щита
по подошве котлована, уплотняют и выравнивают по маркшейдерским отметкам.
Секцию устанавливают на подготовленное основание с выверкой ее положения
в плане и по высоте тоннеля. Установленную секцию прижимают щитовыми домкратами
к торцу другой, ранее установленной секции. Взаимное их положение фиксируют
металлическими накладками, привариваемыми к симметрично расположенным закладным
деталям.
Водонепроницаемость секций обеспечивается оклеечной гидроизоляцией,
наносимой на все наружные поверхности секций в заводских условиях. Гидроизоляцию
выполняют на механизированном стенде, который имеет поворотный стол, установку
по разогреву изоляционного материала и механизм прижатия изоляции к секции.
Изоляцию загибают на борта (торцы) секции. Для защиты изоляции от механических
повреждений при транспортировании, монтаже и эксплуатации секции по периметру
оклеивают асбоши-ферными листами.
Гидроизоляцию стыков между секциями обделки выполняют из тоннеля
с отставанием от устанавливаемых секций на 6-8 м, сваривая (с помощью газовой
горелки) выпуски гидроизоляции с торцов секций. Сваренные выпуски укладывают
в образованную сочленением секций канавку, оставшуюся часть которой зачеканивают
быстросхватывающейся уплотняющей смесью (БУСом). Таким образом гидроизоляция
образует замкнутый контур. Стыки в зоне верхних ригелей секций заполняют горячей
битумной мастикой.
Пазухи между секциями обделки тоннеля и стенами котлована заполняют песком
с уплотнением его путем увлажнения водой до насыщения.
Засыпку котлована производят симметрично относительно продольной оси тоннеля
слоями толщиной 0,3-0,5 м с механизированным разравниванием и уплотнением грунта.

Сооружение
тоннелей
с бетонированием
стен
способом «стена в грунте»

и станций
в траншеях

В стесненных условиях городской застройки при невозможности прекращения
движения городского транспорта по уличным магистралям на длительное время
в прежние годы использовали так называемый траншейный способ сооружения тоннелей:
в глубоких траншеях возводили стены конструкции с устройством наружной
гидроизоляции. Затем разрабатывали котлован, бетонировали перекрытие, выполняли
гидроизоляцию этой части конструкции, засыпали котлован и восстанавливали проезжую
часть улицы. После этого под защитой возведенной конструкции разрабатывали
грунтовое ядро и бетонировали лоток с предварительной наклейкой гидроизоляции
по бетонной подготовке. Этот способ весьма трудоемок.
В настоящее время используют метод бетонирования стен в траншеях, заполненных
глинистым раствором, называемый способом «стена в грунте»; он дает возможность

обходиться без крепления стен траншей, так как глинистый раствор, уравновешивая
давление грунта на стенки траншеи, предотвращает их обрушение.
В качестве глинистого раствора, выполняющего функции временного крепления,
используют раствор бентонитовой глины. Этот раствор находится в траншее
на протяжении всего времени сооружения стены тоннеля.

Рис. 147. Схема конструкции двух-путного перегонного тоннеля с монолитными
железобетонными
стенами,
выполненными
методом
«стена
в грунте»:
1 —(монолитная железобетонная стена; 2 — монолитный железобетонный пояс; 3 — перекрытие
(железобетонные балки таврового сечения); 4 — гидроизоляция перекрытия; 5 — гидроизоляция стен: 6 —
монолитный бетонный лоток; 7 — бетонная подготовка

Помимо удержания стенок траншеи от обрушения и создания на стенках
водонепроницаемого покрытия, глинистый раствор при некоторых способах разработки
траншей служит еще и для гидротранспортирования грунта, вынося частицы и обломки
его на поверхность. Плотность глинистого раствора в пределах от 1,03 до 1,25 г/см 3.
Для производства работ методом «стена в грунте» строительную площадку
оборудуют растворным узлом с глиномешалками, необходимыми емкостями, насосами
для перекачки раствора в траншею и из траншеи на поверхность, а также установками для
очистки глинистого раствора.
В практике отечественного метростроения метод «стена в грунте» используют при
строительстве односводчатых станций. Однако имеются примеры использования этого
метода и при строительстве однопролетных двухпутных перегонных тоннелей (рис. 147).
В ряде случаев возводимые таким методом стены используют в качестве ограждения

котлованов, располагаемых в непосредственной близости от многоэтажных зданий
и других ответственных сооружений.
При строительстве станций стены заглубляют на 4-5 м ниже лотковой части с тем,
чтобы они работали как конструкции, защемленные нижним концом в толще грунта. При
водоносных грунтах и наличии близко расположенного водоупора стены целесообразно
заделывать в водоупор, так как в этом случае отпадает необходимость в применении
специальных способов работ-водопонижения или искусственного замораживания грунтов.
Работы методом «стена в грунте» ведут участками длиной 3— 5 м (рис. 148).
В одной захватке разрабатывают грунт, в другой производят бетонирование стены.
В процессы работы захватки отделяют одну от другой вертикальными элементамиограничителями, которые опускают с заглублением ниже дна траншеи.
Работы начинают с устройства неглубокой пионерной траншеи вдоль будущей
стены тоннеля. Стенки траншеи укрепляют оголовком в виде даух рядов железобетонных
элементов прямоугольного сечения, укладываемых на расстоянии, соответствующем
толщине сооружаемой стены. Пионерная траншея может быть образована двумя рядами
железобетонных плит, уложенных с заданным расстоянием между ними на точно
спланированной поверхности. Плиты служат основанием для перемещаемых вдоль
траншеи механизмов.
Пионерная траншея постоянно заполнена глинистым раствором. По мере разработки
грунта в пределах очередной захватки выработка непрерывно заполняется глинистым
раствором, поступающим из пионерной траншеи. При бетонировании захватки
вытесняемый раствор перетекает в другую захватку или откачивается ласосом.
Разработку траншей под глинистым раствором обычно ведут грейферным
экскаватором, однако в отдельных случаях применяют специальные буровые агрегаты.
Разработку грунта грейферным экскаватором ведут аналогично разработке его при
способе подводного землечерпания. Для обеспечения необходимой точности разработки
траншеи применяют плоские двухчелюстные грейферы на направляющих штангах
с принудительным вдавливанием в грунт. В процессе разработки грунта глинистый
раствор постепенно загрязняется и требует периодической очистки.
Смешанный с глинистым раствором грунт выкачивается из захватки всасывающим
насосом или эрлифтом в очистную установку, где под действием центробежных сил
происходит отделение частиц грунта от глинистого раствора. Отделенный от раствора
грунт с помощью транспортера подается в контейнер, выгружается в автотранспорт
и вывозится к месту отвала.
Ограничители захваток бывают инвентарные, извлекаемые после бетонирования
захватки, и стационарные, которые оставляют в конструкции стены. В качестве
инвентарных ограничителей применяют, как правило, трубы, имеющие диаметр, равный
ширине траншеи. К трубам на диаметрально противоположных сторонах приваривают
в продольном направлении уголки (полками к образующей трубы). При погружении
трубы выступающие части уголков врезаются в борта траншеи и снижают утечку бетона
из захватки в процессе бетонирования. Получаемая после извлечения трубы полукруглая
форма боковой грани участка стены способствует совместной работе соседних участков.
В качестве стационарных ограничителей используют обычно железобетонные сваи,
устанавливаемые таким образом, чтобы своими ребрами они врезались в стенки траншеи.
После разработки грунта в пределах очередной захватки в нее опускают арматурные
каркасы и приступают к бетонированию участка стены.
Бетонирование траншеи под глинистым раствором ведут методом вертикально
перемещаемой трубы. Установка для бетонирования этим методом включает комплект
металлических бетонолитных труб из отдельных звеньев с быстроразъемными замками,

бункер и опорную раму для фиксации бетонолитных труб с приспособлением для
удержания их в подвешенном состоянии при демонтаже очередного звена.
Перед бетонированием очередной захватки в нее опускают арматурные каркасы.
Арматурные каркасы обычно имеют большую длину, поэтому их собирают
из отдельных секций прямо на строительной площадке. Вначале опускают в траншею
нижнюю секцию и подвешивают ее к оголовку траншеи, затем приваривают к ней вторую
секцию, опускают ее и приваривают третью. Для обеспечения постоянного защитного
слоя бетона каркасы опускают по направляющим рейкам, отделяющим каркас от стенки
траншеи.
В арматурных каркасах оставляют специальные проемы для спуска и подъема трубы
бетонолитной установки. Если в захватку опускают два каркаса, то бетоновод вводят
в зазор между ними.
В процессе бетонирования следят за тем, чтобы оно было непрерывным
и не происходило прорыва глинистого раствора в бетоновод. По мере бетонирования
бункер с бетоноводом периодически поднимают так, чтобы труба оставалась
заглубленной в бетон в пределах от 0,8 до 1,2 м. Бетонирование одной захватки следует
вести без перерывов.
Стены тоннеля или станции бетонируют выше уровня будущего перекрытия или
пяты свода. В последующем избыточный слой бетона, загрязненный глинистым
раствором, скалывают до требуемой отметки.
Если тоннель перекрывается сборными железобетонными элементами, то по верху
стен устраивают продольные монолитные железобетонные пояса. После выстойки бетона
и разработки грунта между стенами до уровня перекрытия тоннеля устанавливают
железобетонные элементы перекрытия, соблюдая определенное расстояние между ними.
При разработке грунта в пределах сечения тоннеля эти элементы служат распорками для
стен.
По окончании разработки грунта выполняют планировку дна котлована
и бетонируют лоток. По мере бетонирования лотка ведут укладку железобетонных
элементов перекрытия в оставленных промежутках с омоноличиванием мест примыкания
их к продольным поясам и швов между ними. После этого устраивают гидроизоляцию
перекрытия, укладывают защитный слой и производят обратную засыпку котлована.
Односводчатые станции со стенами, возводимыми методом «стена в грунте»,
сооружают с монолитным железобетонным сводом и лотком. Разработаны варианты
конструкций со сводом и лотком из укрупненных железобетонных элементов,
омоноличиваемых в процессе их монтажа.
В конструкции
пространственных
арматурных
каркасов
стен
станций
предусматривают штрабы и специальные элементы для сопряжения стен со сводом
и лотком станции. Кроме того, каркасы оборудуют соединительными элементами
замкового типа для обеспечения жесткости конструкции и герметичности стыков
отдельных участков стен. При бетонировании свода используют инвентарные
передвижные опалубки.
На время разработки котлована стены раскрепляют расстрелами или удерживают
анкерами, заделанными в грунт. Отдельные неровности и изъяны на внутренней
поверхности стен заделывают торкретированием.

Контрольные вопросы
В каких условиях
метрополитенов?

применяют

открытый

способ

работ

при

строительстве

Каковы основные его преимущества и недостатки по сравнению с закрытым
способом?
Какими машинами и в какой последовательности ведут разработку котлованов?
Как выполняют крепление котлованов?
В какой последовательности ведут работы по возведению сборных конструкций
станций метрополитенов, сооружаемых открытым способом?
Как сооружают перегонные тоннели с обделкой из цельных секций при помощи
проходческого комплекса КМО 2×5?
В чем сущность способа «стена в грунте» и какова последовательность сооружения
тоннелей и станций с применением этого способа?

Глава XIX. ГИДРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ РАБОТЫ

Виды гидроизоляции
Гидроизоляция предназначена для предохранения тоннелей, станций и других
сооружений метрополитенов от попадания в них подземных вод. В зависимости
от гидрогеологических условий, напора и агрессивности подземных вод и конструкции
обделки для гидроизоляции применяются: нагнетание растворов за обделку, зачеканка
швов
и заполнение гидроизоляционными
материалами
отверстий
в сборных
конструкциях, нанесение на поверхность обделки слоя оклеечной гидроизоляции или
обмазочной гидроизоляции, металлоизоляция; торкретирование поверхности обделки.
Нагнетание растворов за обделку тоннелей при их сооружении выполняется
с целью: во-первых, заполнить пустоты между внешней поверхностью обделки
и выработкой для обеспечения совместной работы конструкции с породой, равномерного
распределения давления грунтов на тоннель, предупреждения осадок подземных
и наземных сооружений и уменьшения деформаций самой обделки; во-вторых,
обеспечить повышенную водонепроницаемость обделки тоннеля, уменьшить ее коррозию.
Нагнетание растворов ведут в два этапа: сначала первичное, а затем контрольное.
В тех случаях, когда после завершения первичного и контрольного нагнетания нужная
водонепроницаемость обделки не достигнута, дополнительно делают уплотнительное
нагнетание.
Для первичного нагнетания применяют цементно-песчаный раствор состава 1:2-1:3,
для контрольного — цементный раствор. Тип и марку цемента выбирают в зависимости
от агрессивности подземных вод.
Для уплотнительного нагнетания применяют,бентонитовые, зольные или цементнобентонитовые и цементно-зольные растворы. Для улучшения технологических свойств
раствора, снижения расхода цемента, повышения плотности и водонепроницаемости
затвердевшего слоя в нагнетаемые растворы вводят химические добавки. Так, для
повышения прочности цементного камня, его водонепроницаемости и стойкости против
растворов солей в качестве добавки используют мылонафт, золу уноса тепловых
электростанций или хлорид кальция в смеси с хлорным железом.
Правильный подбор состава раствора для нагнетания и добавок к нему оказывает
существенное влияние не только на улучшение качества гидроизоляции обделки,
но и на повышение ее долговечности.
Оклеенная
гидроизоляция
представляет
собой
оболочку,
выполненную
из пластичного водрнепроницаемого материала, состоящего из нескольких слоев
рулонного гидроизоляционного ковра, проклеенного битумной мастикой. Число слоев
устанавливается проектом. Различают внутреннюю и наружную гидроизоляцию.
Внутреннюю гидроизоляцию (рис. 149, а) наклеивают на внутреннюю поверхность
тоннельной обделки 1, она поддерживается железобетонной оболочкой 5, рассчитанной

на гидростатическое давление подземных вод. Внутренняя гидроизоляция состоит
из выравнивающего слоя 2, гидроизоляционного ковра 3 на битумной мастике и защитной
цементной стяжки 4. Наружную гидроизоляцию 9 (рис. 149,6) применяют при открытом
способе работ; ее наклеивают на наружную поверхность собранной в котловане
конструкции 5 поверх устроенного на перекрытии выравнивающего слоя 6 и покрывают
цементно-песчаной
стяжкой
7 по уложенной
металлической
сетке.
С боков
гидроизоляционный ковер 9 защищается стенкой 10 яз кирпича, шлакоблоков или тонких
железобетонных плит с заполнением зазора 11 цементно-песчаным раствором. Основным
гидроизоляционным материалом при устройстве оклеечной гидроизоляции являются
битум и пропитанные им различные рулонные материалы (стеклорубероид, гидроизол,
гидростеклоизол, фольгоизол и др.).
В строительстве используют в основном нефтяные битумы, которые в зависимости
от температуры размягчения подразделяют на пять марок. В качестве приклеивающей
мастики при температуре сооружения в эксплуатационных условиях не выше +15?С
применяют битум марки III, а при более высоких температурах — смесь битумов марок III
и IV или битум марки V. В последнее время стали применять тепло-, морозостойкий
битум (пластбитум), предотвращающий оплавление покрытий стен в летнее время
и образование трещин в зимнее время. Битумные мастики готовят на месте работ
в специальных закрытых котлах и в бидонах с крышками подают к месту работ.

Рис. 149. Схема устройства оклеечной гидроизоляции: а — внутренней; б o—
наружной

Рис. 150.

Стыкование

гидроизоляционного

ковра:

а — вразбежку (по коротким сторонам полотнищ); б — в вилку; в — в двойную вилку (размеры
в сантиметрах)

Гидроизол — это рулонный материал, имеющий негниющую основу— асбестовую
бумагу, пропитанную битумом. Гидростекло-изол — это материал, у которого
армирующей основой является высокопрочная негорючая стеклоткань или стеклосетка,
пропитанная тепло-, морозостойким битумом; стеклорубероид имеет армирующую основу
из стеклохолста. Он применяется как подкладочный материал, укладываемый
на бетонную поверхность в качестве дополнительного слоя. Гидростеклоизол
и стеклорубероид приклеивают без мастик; битумный покровный слой его оплавляют
с помощью воздушно-пропановых нагревательных горелок ГВПН или многофорсуночных
нагревательных устройств ГВАЛ.
Полотнища
рулонного
материала
выпускают
шириной
1 м и длиной
до 10 м (гидростеклоизол) и до 19 м (гидроизол). Наклеивают полотнища внахлестку
с перекрытием не менее чем на 10 см. Стыки каждого последующего слоя смещают вдоль
тоннеля на 1/3 ширины полотнища. Стыкование по коротким сторонам полотнищ
выполняют вразбежку, в вилку или в двойную вилку (рис. 150) в зависимости от места
расположения стыка. Число наклеиваемых слоев обычно от двух до четырех. Поверхность
последнего слоя покрывают битумной мастикой.
Обмазочная гидроизоляция применяется для повышения водонепроницаемости
элементов сборных и монолитных железобетонных конструкций и в качестве
антикоррозионного покрытия спинок чугунных тюбингов. В качестве материала для
обмазки используют гидроизоляционные битумы, асфальтобитумные мастики,
эпоксидные и каменноугольные смолы и другие пластмассы, наносимые методом
набрызга. Материал обмазки можно наносить на поверхность элементов обделки
в заводских условиях при их изготовлении, а также в условиях строительства, для чего
на стройплощадке устраивают специальный полигон или цех. Повреждения изоляции,
появившиеся при транспортировке или монтаже элементов обделки, необ ходимо
устранить. Поврежденный слой восстанавливают в забое при монтаже обделки.

Металлическая гидроизоляция применяется на участках тоннелей, проходимых
в особо сложных гидрогеологических условиях с высоким гидростатическим напором,
а также для изоляции наиболее ответственных узлов и элементов конструкций: проемов
и торцовых стен станционных тоннелей, мест сопряжения тоннелей различного диаметра,
зумфов дренажных перекачек и др. В качестве материала для металлической
гидроизоляции используют листовую сталь толщиной от 8 до 12 мм. Отдельные листы
соединяют электросваркой в сплошную оболочку.
Изоляция из стальных листов может быть использована в качестве конструкции,
повышающей несущую способность обделки, а также вместо опалубки при
бетонировании. Обделка при этом получается комбинированной и значительно меньшей
толщины, чем при оклеечной гидроизоляции. Конструктивные решения металлической
гидроизоляции могут быть различны (рис. 151).
Торкретирование поверхностей (нанесение на поверхности слоя набрызгбетона)
применяют при незначительных притоках подземных вод как дополнительное средство
повышения водонепроницаемости бетонной обделки (в тех случаях, когда применение
оклеечной гидроизоляции нецелесообразно по техническим или экономическим
соображениям), а также как антикоррозионное покрытие металлоизоляции.
Процесс торкретирования заключается в нанесении на изолируемую поверхность
растворной или бетонной смеси под давлением сжатого воздуха через сопло, к которому
подводят раздельно сухую смесь цемента с заполнителем и воду. Высокая скорость
поступления смеси из сопла обеспечивает ее плотную укладку. В качестве материалов
используют цемент и песок или цемент, песок и мелкий щебень. До нанесения торкрета
(набрызгбетона) покрываемую поверхность готовят: делают насечки на бетоне, очищают
его поверхность пескоструйным аппаратом и тщательно промывают.

Рис. 151.

Металлическая

гидроизоляция:

а —для круговых обделок; б — для торцовых стен тоннелей; 1 — стержни арматурного каркаса; 2 —
стальная обЬлочка;, 3 — покрытие по металлоизоляции; 4 — зигзагообразная арматура; 5 — стальной лист

Рис. 152. Схема устройства гидроизоляции болтовых соединений тюбингов:
а — чугунных; б — железобетонных; 1 — соединяемые тюбинги; 3 — болт; 3 — металлическая шайба; 4 —
асбобитумная шайба; 5 — чеканочная канавка; 6 — канавка, заполненная цементом или битумом; 7 —
асбобитумное заполнение болтового отверстия

При гидростатическом давлении более 0,05 МПа к обделке прикрепляют
арматурную сетку из проволоки диаметром 3-5 мм. Покрытие состоит из нескольких
слоев набрызгбетона. Каждый новый слой покрытия наносят после затвердения
предыдущего слоя. Воду в .местах ее фильтрации отводят по трубкам, чтобы
не размывался наносимый слой набрызгбетона.
В последнее время торкретирование стали применять также для заполнения стыков
между сборными железобетонными элементами обделок.
Гидроизоляция сборных обделок осуществляется путем зачекан-ки швов (стыков)
между сборными элементами и уплотнением болтовых отверстий и отверстий для
нагнетания. В сборной чугунной обделке швы между тюбингами зачеканивают замазкой
из водонепроницаемого расширяющегося цемента (марки ВРЦ), гипсогли-ноземистого
расширяющегося цемента или быстросхватывающейся уплотняющейся смесью (БУС).
При сильной течи канавки заполняют сухим цементом или БУСом.
При большом притоке подземных вод и значительном гидростатическом напоре
гидроизоляцию швов выполняют с применением свинцовой проволоки. В этом случае
чеканочную канавку на 1/3 глубины зачеканивают свинцом, а остальную часть заполняют
замазкой из БУСа или цемента.
Для гидроизоляции болтовых отверстий применяют болтовые комплекты, в которые
входят сферические стальные шайбы с асбобитумным заполнителем (рис. 152). При
завертывании гайки сферические шайбы выпрямляются и вдавливают асбобитумную
массу в коническое углубление («зенковку») в тюбингах и в кольцевой зазор между
болтом и отверстием.

В последнее время взамен шайб с асбобитумным заполнителем стали применять
пластмассовые шайбы (из полиэтилена). В болтовой комплект в этом случае входят
металлические сферические шайбы и конические пластмассовые шайбы. Процесс
заполнения зазора такой же, как описан выше. Пластмассовые шайбы обладают большей
упругостью и более просты в изготовлении, чем асбобитумные.
Отверстия для нагнетания изолируют ввертыванием резьбовых металлических
пробок с плоскими асбобитумными кольцами, которые, разжимаясь, герметизируют
отверстие.
В сборной железобетонной обделке швы между блоками или тюбингами
зачеканивают замазкой из цемента марки ВРЦ, а также из БУСа. Отверстия для
первичного нагнетания и для монтажных связей зачеканивают такой же замазкой в 23 слоя. Болтовые отверстия постоянных связей в железобетонных блоках (тюбингах)
изолируют так же, как и в чугунных тюбингах (см. рис. 152).

Производство работ по гидроизоляции
тоннельных обделок
Первичное нагнетание. Нагнетание цементно-песчаного раствора за сборную;
обделку тоннеля должно производиться непрерывно в процессе проходки за каждое
последнее уложенное кольцо в такой последовательности.
Нагнетание за обделки из чугунных тюбингов и железобетонных блоков со связями
растяжения ведут последовательно снизу вверх по кольцу во все отверстия в спинках
блоков или тюбингов по обе стороны от вертикальной оси обделки тоннеля. Инъектор
поочередно переставляют с одной стороны на другую (рис. 153).
Нагнетание за сборные обделки из железобетонных блоков без связей растяжения
выполняют одновременно по обе стороны вертикальной оси обделки в два симметрично
расположенных отверстия, переставляя инъекторы снизу вверх (см. рис. 153). Нагнетание
ведут до тех пор, пока нагнетаемый раствор не заполнит все пустоты за обделкой
до уровня отверстий, расположенных выше. Затем инъекторы переставляют в следующие
по направлению отверстия, и нагнетание продолжают вплоть до замковой части свода.
Отверстия, через которые нагнетание выполнено, после снятия инъекторов закрывают
деревянными пробками.

Рис. 153. Очередность нагнетания раствора в отверстия элементов сборных обделок:
1’-7’ — очередность нагнетания за обделки с болтовыми связями; 1-4 — то же за блоки без связей

Рис. 154. Схема узла пневматического торового устройства одиночного Действия:
1 — оболочка щита; 2 — штуцер питающего шланга, вставленный в резьбовое отверстие; 3 —
воздухопроводный канал; 4 — отверстие в обрезанной капроновой ткани; 5, 6 — торовое устройство; 7 —
рабочая полость торового устройства; 8 — грунт стенки выработки; 9 — зона нагнетания раствора; 10 —
обделка тоннеля; 11 — щитовой гидроцилиндр

Зазоры между внешней поверхностью обделки и оболочкой щита или грунтом перед
первичным нагнетанием раствора должны быть заполнены уплотняющим материалом
(стружкой, паклей) или закрыты устройством, не пропускающим раствор. Швы между
сборными элементами обделки тщательно законопачивают.
При щитовой проходке для предотвращения вытекания нагнетаемого раствора в зоне
щита следует применять специальное металлическое кольцо, подвешиваемое на щитовые
домкраты (гидроцилиндры) и снабженное деревянными планками и резиновым фартуком,
или торовое устройство (рис. 154)-пневматическое надувное кольцо, закрывающее зазор.
Торовое устройство представляет собой надувную конструкцию, выполненную
из воздухонепроницаемого прорезиненного эластичного материала, прикрепляемого
к оболочке щита. В момент, когда собранное кольцо обделки сходит с оболочки щита,
пневматическое устройство заполняют сжатым воздухом, который распирает его между
грунтом и кольцом обделки, надежно закрывая зазор между ними. Это позволяет
устранить вытекание раствора и качественно выполнить его нагнетание в заобделочное
пространство.
В устойчивых и плотных грунтах нагнетание допускается производить вначале
до уровня горизонтального диаметра последнего собираемого кольца, а на всю высоту
кольца — с отставанием по своду не более чем на три кольца.
Нагнетание раствора за монолитную обделку тоннелей следует вести на участках
длиной до 30 м по достижении бетоном обделки проектной прочности. Ведут нагнетание
в скважины, расположенные продольными рядами по обе стороны от вертикальной оси
обделки тоннеля. Раствор нагнетают одновременно в два отверстия, симметрично
расположенные по обе стороны вертикальной оси обделки.
Контрольное нагнетание. Такое нагнетание за сборные обделки следует вести
не пределов механизированного горнопроходческого комплекса и после завершения всех
строительных работ на примыканиях к обделке притоннельных сооружений, но не ближе
30— 40 м от забоя.
При тюбинговой чугунной обделке контрольное нагнетание ведут перед
гидроизоляцией болтовых отверстий и зачеканкой швов. Контрольное нагнетание
за обделки из сборного железобетона выполняют после чеканкц швов и отверстий для
первичного нагнетания, а также после гидроизоляции болтовых отверстий и отверстий
для установки шпилек в ребрах блоков.
Скважина для контрольного нагнетания должна быть забурена до грунта
(в чугунных обделках — через отверстия в спинках тюбингов, в железобетонных обделках
— в местах пересечения швов — «крестовинах»). Скважины для контрольного нагнетания
за монолитную обделку следует бурить до грунта между скважинами для первичного
нагнетания как в продольном, так и поперечном направлении.
Контрольное нагнетание в пробуренные отверстия ведут через инъекторы, имеющие
специальные уплотнения для герметизации устья отверстия, и продолжают до тех пор,
пока не прекратится поглощение раствора при предельном давлении. Для бетонных
монолитных обделок максимально допустимое давление при контрольн ом нагнетании
не должно быть более 1000 кПа.
Нагнетание песчано-цементного раствора ведут со специальной передвижной
тележки, перемещающейся укладчиком. Тележка оснащена насосами и оборудованием
для подъема контейнеров и вагонов с раствором или сухой смесью. Такие же тележки
используют и при контрольном нагнетании.
Растворы для нагнетания готовят в смесителях на месте производства работ. Песок
и цемент подают в закрытых контейнерах, имеющих внутреннюю перегородку для
разделения песка и цемента, или в вагонетках с разделительной стенкой.

Работы по гидроизоляции чугунной обделки. После проведения контрольного
нагнетания в чугунных тюбинговых обделках выполняют изоляцию отверстий для болтов
и нагнетания, а затем — чеканку швов.
Вначале проверяют болтовые скрепления и делают контрольную подтяжку болтов.
При проверке скреплений убеждаются в наличии слоя асбобитума под шайбой, а также
в выпрямлении сферической шайбы. Если под головкой болта шайба еще сохранила
сферическую форму, то необходимо дополнительно подтянуть болт. Сферические шайбы,
имеющие обратный выгиб, следует заменить.
В тех местах, где были установлены болтовые комплекты с плоскими шайбами,
производят их замену: болты снимают, отверстия прочищают и смазывают битумным
лаком, затем устанавливают болты с гидроизоляционными шайбами и болтовые
скрепления затягивают механическими сболчивателями.
Для предотвращения проворачивания болтов при затяжке гаек на головку болтов
надевают ключ, ручка которого упирается в борт тюбинга. В случае появления после
подтяжки болтов течей болтовые комплекты заменяют новыми.
Нарезку пробочных отверстий очищают от цементного раствора и прогоняют
метчиком. Пробочное отверстие и металлическую пробку окрашивают битумным лаком.
На пробку надевают асбобитумное кольцо, после чего ввинчивают пробку на место
торцовым ключом до полного раздавливания кольца. Канавки перед заполнением
цементом или БУСом очищают сухим песком до металлического блеска с помощью
пескоструйного аппарата или металлических щеток с последующей продувкой сжатым
воздухом. Работы по очистке канавок одновременно ведут только на том участке тоннеля»
который бригада может зачеканить в течение одной смены. Чеканку швов выполняют
вслед за чисткой канавок. Работы ведут в направлении от свода к лотку, укладывая цемент
вначале в продольные канавки, а затем в кольцевые.
При чеканочных работах используют следующий инструмент: чеканочные молотки
с набором чеканок толщиной от 6 до 18 мм, мерки для воды и цемента, емкости для замеса
цемента, металлические щетки и другой вспомогательный инвентарь (рис. 155),
пневматические сболчиватели, торцовые ключи и др.
Подготовив канавки к укладке цемента, производят реканочные работы: отмеривают
и помещают, на сокол расширяющийся цемент или БУС, увлажняют его водой
в количестве 15-20% от массы цемента, тщательно растирают и перемешивают
до получения однородной массы. Затем эту массу цементоукладчиком укладывают
в канавку и уплотняют сначала ручной чеканкой, а затем пневматическим чеканочным
молотком до появления металлического звучания от удара чеканки по цементу.
Чеканку швов ведут слоями в несколько приемов до полного заполнения канавки.
Через 10-15 мин после окончания чеканки поверхность шва смачивают водой.
В дальнейшем в течение трех дней швы увлажняют 2-3 раза в сутки.
Работы по гидроизоляции сборной железобетонной обделки. Вначале производят
гидроизоляцию болтовых отверстий и отверстий для контрольного нагнетания.
Гидроизоляцию болтовых отверстий в блоках, имеющих болты в качестве
постоянного крепления, выполняют гидроизоляционными шайбами, устанавливаемыми
под головкой болта и гайкой с за-тяжкой болтов пневматическими сболчивателями.
Поверхность бетона около отверстия и болтов предварительно покрывают битумным
лаком.

Рис. 155.

Инструмент

и вспомогательный

инвентарь

чеканщика:

а — контейнер для цемента; б — сокбл; в — мерки для цемента (вместимость 1 л) и воды (вместимость
0,1 л); г — чеканка; д — металлическая щетка; е — скребок; ж — торцовый ключ; э — рожковый ключ; и —
метчик

В тех случаях, когда обделка собрана на временных монтажных связях, которые
затем вынимают, болтовые отверстия зачеканива-ют цементом марки ВРЦ или БУСом.
Отверстия для первичного нагнетания очищают от раствора на всю глубину,
продувают сжатым воздухом и промывают водой, после чего зачеканивают цементом или
БУСом, укладывая смесь двумя-тремя слоями. Набивку цемента в отверстия ведут
круглым наконечником.
При гидроизоляции швов уплотняющие материалы укладывают вначале
в продольные канавки и места сопряжений, а затем в кольцевые канавки.
После гидроизоляции швов, отверстий для первичного нагнетания, болтовых
отверстий и отвердения зачеканенного материала ведут контрольное нагнетание в стыки
между элементами сборной железобетонной обделки.
Все гидроизоляционные работы обычно выполняют по следующей схеме. Фронт
работ гидроизоляционного участка занимает от 25 до 50 м, но в некоторых случаях
охватывает и большие участки (длиной 100-150 м). Если лоток тоннеля занят
действующими узкоколейными путями, работы по чеканке лотка производят после
окончания проходки. Если эти работы ведут параллельно с проходкой тоннеля, то над
лотком устанавливают передвижные мосты, по которым пропускают транспортные
средства в забой и обратно.
Все работы по гидроизоляции в нижней половине тоннеля (до уровня его
горизонтального диаметра) производят без применения подмостей. Работу в верхней
половине тоннеля ведут с передвижных сборных чеканочных тележек, опирающихся
на обделку (с помощью кронштейнов) или на рельсы, уложенные в лотке тоннеля. При
значительном фронте работ (100-150 м) применяют одновременно четыре-пять тележек,

на каждой из них выполняют один из видов работ. При сравнительно небольшом фронте
работ (до 50 м) используют одну-две тележки.
Устройство оклеенной гидроизоляции. До начала работ по устройству оклеечной
гидроизоляции должны быть выполнены следующие подготовительные операции.
Принимают меры, чтобы устранить просачивание подземных вод через изолируемые
поверхности в течение всего периода гидроизоляционных работ (от подготовки
поверхности к наклейке до зажатия гидроизоляционного покрытия между защитым слоем
и обделкой сооружения). Грунтовые воды должны быть понижены и отведены от места
изоляции. Основание для наклейки изоляции выравнивают, в необходимых случаях
штукатурят, очищают и продувают сжатым воздухом. Затвердевшие и: просушенные
изолируемые поверхности покрывают грунтовкой (битумным лаком или битумом,
растворенным в бензине).
Рулонные материалы раскатывают и разрезают на полотнища по местам
их приклейки. Битумную мастику подогревают в котле до температуры 175?С. Затем
приступают к наклейке изоляционного покрытия.
Оклеечную рулонную гидроизоляцию из гидроизола наносят на изолируемую
поверхность путем послойного наклеивания полотнищ горячими мастиками при толщине
каждого слоя мастики 1-2 мм, В начале приклеивают рулонные материалы (полотнища)
в одном направлении. Каждое последующее полотнище соединяют с предыдущим
в продольных и поперечных стыках внахлестку на 10 см, Продольные и поперечные
стыки полотнищ в смежных слоях располагают вразбежку на расстоянии один от другого
не менее 30 см, Кромки в местах стыков полотнищ тщательно затирают шпателем.
Соединение слоев гидроизоляционного покрытия, нанесенного на отдельные части
сооружения (лоток, стены, перекрытия и т. д.),, выполняют в вилку или вразбежку
(см. рис. 150). Последний слой рулонной гидроизоляции покрывают сплошным слоем
горячей битумной мастики толщиной 2 мм. По уложенной гидроизоляции наносят стяжку
из цементно-песчаного раствора марки 100. После этого устраивают защитную стенку или
возводят основную конструкцию.
Гидроизоляцию из гидростеклоизола и стеклорубероида выполняют без применения
приклеивающих мастик путем оплавления покровного слоя наклеиваемого материала
пламенем воздушно-пропа-новых горелок. Во избежание выгорания покровного слоя
битума воздействие пламени на оплавляемую поверхность рулонного материала должно
быть кратковременным, необходимо непрерывно по мере оплавления битума перемещать
факел горелки по рулонному материалу.
Горелка
должна
находиться
на расстоянии
не менее
7 и не более
15 см от поверхности рулонного материала. Вначале оплавляют участок в зоне контакта
раскрываемого рулона с изолируемой поверхностью по всей ширине полотна.
Рулон перемещают снизу вверх с помощью лебедки, установленной на перекрытии.
На тросе лебедки закрепляют траверсную подвеску, стержень которой вставляют
в трубчатый сердечник рулона. При этом рабочие находятся на подмостях с обеих сторон
приклеиваемого рулона.

Контрольные вопросы
Какие виды гидроизоляции применяют в метростроении?
Как выполняют гидроизоляцию сборных чугунных обделок?
Для чего делают первичное и контрольное нагнетание?
Как осуществляют наклейку материалов при оклеечной гидроизоляции?

Глава XX. ПУТЕУКЛАДОЧНЫЕ РАБОТЫ

Основные элементы пути
Путь метрополитена состоит из нижнего и верхнего строений. В тоннелях с круглой
обделкой нижним строением пути является монолитное или сборное плоское жесткое
основание в лотке тоннеля. В тоннелях прямоугольного очертания, сооружаемых
открытым способом, основанием пути служит нижняя плоская часть обделки,
На наземных участках пути метрополитенов нижним строением пути служат земляное
полотно или искусственные сооружения: мосты, эстакады, путепроводы и др.
К верхнему строению пути относятся балластный слой или путевой бетон, шпалы,
рельсы, рельсовые скрепления, противоугоны, стрелочные переводы.
Все элементы верхнего строения пути, составляющие единую конструкцию, служат
для непосредственного восприятия воздействия колес подвижного состава и передачи
этого воздействия на нижнее строение пути.
На метрополитенах применяют следующие конструкции верхнего строения пути.
В перегонных тоннелях рельсы укладывают на деревянные шпалы, втопленные в путевой
бетон (рис. 156), в котором по оси пути (под шпалами) устраивают водоотводной лоток
шириной 0,7-0,9 м. В пределах пассажирских платформ подземных станций верхнее
строение пути имеет несколько иную конструкцию: рельсы опираются на шпалыкоротыши (короткие деревянные опоры длиной 0,9 м, втопленные в путевой бетон).
По оси пути также устраивают лоток для отвода воды шириной 0,9 м и глубиной 0,5—
0,6 м от уровня головки рельсов.
При укладке пути на наземных участках метрополитена и устройстве парковых
путей рельсы укладывают на деревянные или железобетонные шпалы, заглубленные
в балластный слой из щебня. Балластный слой укладывают также в припортальных
участках тоннелей протяженностью 100 м и на участках длиной по 15 м перед
стрелочными переводами и за ними. Толщина балласта под шпалой 0,3 м.
Укладка пути на бетоне требует большой точности. Толщина бетонного слоя под
шпалой должна быть не менее 0,2 м. Поверхности путевого бетона придают уклон
0,03 в сторону водоотводного лотка. В путь метрополитена укладывают сосновые шпалы
и переводные брусья, пропитанные неэлектропроводным антисептиком — креозотовым
маслом. Длина шпал 2,75 м на прямых участках и 2,65 м на кривых; поперечное сечение
250×160 мм. Необходимое число шпал на один километр главного пути (эпюра шпал)
1680— 2000 шт.
На наземных участках некоторых линий метрополитенов уложены на упругих
прокладках железобетонные шпалы, имеющие электроизолирующие детали в опорных
узлах.
Стрелочные переводы и глухие пересечения (ромбы) перекрестных съездов
укладывают на деревянные переводные брусья длиной от 2,75 до 6,75 м.
Путевые рельсы изготовляют из специальной стали, которая обеспечивает
достаточную их жесткость, гибкость, твердость, износоустойчивость; рельсы (рис. 157)
имеют стандартный профиль (поперечное сечение). Длина нормальных рельсов 25 м.
На внутренних нитях кривых участков пути укладывают укороченные рельсы длиной
24,84 и 24,92 м.

Рис. 156.
Путь
в перегонном
тоннеле:
1 — путевой бетон; 2 — шпала; 3 — водоотводной лоток; 4 — рельсовая подкладка; 5 —
репер
На главных путях, на путях для оборота и отстоя подвижного состава укладывают
рельсы типа Р65 или Р50 (масса одного метра таких рельсов составляет около 65 или
50 кг). На парковых путях укладывают рельсы типа Р43.
Рельсы, уложенные на шпалы, как и другие металлические элементы пути, должны
быть хорошо изолированы от обделки, тоннеля, коммуникаций и балласта, так как рельсы
являются проводниками обратного тягового тока и тока автоблокировки.
На прямых и кривых участках радиусом 300 м или более рельсы сваривают
в рельсовые плети длиной до 300 м электроконтактным способом с помощью специальной
машины. Торцы отдельных примыкающих рельсов (или рельсовых плетей) соединяют
(стыкуют). Стыки бывают сварные, температурные и изолирующие.
В сварных стыках рельсы сваривают встык, место сварки шлифуют.
Температурные стыки устраивают для сохранения между торцами рельсов зазора,
компенсирующего изменения длины рельсов при перепадах температур. Эти стыки
устраивают токопроводящи-ми, рельсы соединяют с помощью специальных накладок,
закрепляемых болтами на шейках рельсов. Под гайки болтов ставят пружинные шайбы,
которые предотвращают ослабление натяжения болтов. Размеры стыковых
температурных зазоров регулируют в соответствии с установленными нормами
в пределах от 10 до 21 мм в зависимости от длины рельсов и места их укладки (наземная
укладка пути или тоннель).
Изолирующие стыки (зазор 8-12 мм) устраивают таким образом, чтобы
электрический ток не мог проходить от одного рельса к другому; в таких стыках
устанавливают фибровые или полиэтиленовые прокладки и втулки под болты.
В последние годы широкое применение получили клееболтовые изолирующие стыки,
детали которых склеивают эпоксидным составом с установкой в зазор между торцами
рельсов фибровых прокладок, а под накладками и вокруг болтов — стеклоткани.
Рельсы укладывают на шпалы, соединяя их промежуточными рельсовыми
скреплениями. Между подошвой рельса и шпалой укладывают подкладки* При укладке
пути метрополитена применяют два вида скреплений: нераздельные — рельс вместе
с подкладкой прикрепляют к деревянной шпале на балласте одними и теми же
прикрепителями— шурупами (рис. 158, а) и раздельные — рельс прикрепляют
к подкладке одними прикрепителями, а подкладку к шпале-другими (рис. 158,6).

Рис. 157.
Путевой
рельс
и противоугон:
1 — подошва рельса; 2 — шейка; 3 — головка рельса; 4 — скоба противоугона; 5 — клин;
6 — фартук (якорь) противоугона

Рис. 158.
Рельсовые
промежуточные
скрепления:
а — нераздельное; б — раздельное; 1 — шпала; 2 — подкладка; 3 — шуруп; 4 — лапчатая
реборда; 5 — подошва рельса; 6 —шейка рельса; 7 — головка рельса; 8 — маятниковый
штырь

При движении поездов от их воздействия на путь, кроме вертикальных сил,
возникают силы, направленные вдоль пути,— силы угона, которые увлекают рельсы
по ходу движения поездов. Для предотвращения такого перемещения рельсов на них
устанавливают специальные противоугоны. Нижняя часть противоугона (фартук, якорь)
прижимается к боковой поверхности шпалы, препятствуя смещению рельса.
Стрелочные переводы укладывают в местах соединения или пересечения рельсовых
путей. Стрелочный перевод состоит из трех основных частей (рис. 159): стрелки
с переводным механизмом; соединительных путей (прямого и криволинейного), идущих
от стрелки к крестовине; крестовины и контррельсов. Все части стрелочного перевода
укладывают на переводные брусья 4. Переход подвижного состава с одного пути
на другой достигается перемещением остряков (перьев) 2 по металлическим прокладкам
(стрелочным подушкам). Концы остряков свободно лежат на подушках, закреплены
только их корни 5.

Рис. 159.
Обыкновенный
(одиночный)
стрелочный
перевод:
а — стрелка с переводным механизмом; б — соединительные пути; в — крестовина
с контррельсами; 1 — рамные рельсы; 2 — остряки (перья); 3 — переводной механизм
стрелки; 4 — переводные брусья; 5 — корни (неподвижные концы) остряков; 6 —
контррельсы; 7 — усовики крестовины; 8 — сердечник крестовины
Отношение ширины сердечника 8 крестовины к его длине называется маркой
крестовины и выражается в виде простой дроби (1/9, 1/5). Марка крестовины определяет
марку стрелочного перевода в целом. На метрополитене на главных путях и на путях
оборота составов укладывают стрелочные переводы марки 1/9, на парковых путях —
марки 1/5.

Укладка пути из одиночных рельсов
Работы по укладке пути выполняют специализированные организации, оснащенные
путеукладочным оборудованием, специальными машинами и средствами малой
механизации. Современная технология укладки пути основана на укрупнительной сборке
элементов верхнего строения пути на звеносборочной базе, где выполняют сортировку,
маркировку рельсов и гнутье рельсов, предназначенных для укладки в кривых, заготовку
рельсовых рубок, предварительную сборку стрелочных переводов и перекрестных съездов

с последующей разборкой их на укрупненные блоки, прикрепление к шпалам стальных
подкладок.
Со звеносборочной базы укрупненные блоки на специальном подвижном составе
доставляют к месту укладки.
Перед укладкой пути выполняют подготовительные работы.
Если тоннели имеют обделку кругового очертания, то устраивают жесткое
основание, т. е. лотковую часть обделки тоннеля заполняют бетоном. Предварительно
до укладки бетона основания выполняют гидроизоляцию лотка (чеканкой швов обделки)
и болтовых соединений (установкой специальных шайб). Перед укладкой бетона лоток
тщательно
очищают
и просушивают.
Бетонирование
производят
участками
протяженностью не менее 50 м сгпосле-дующим уплотнением бетона вибраторами. После
набора бетоном жесткого основания проектной прочности приступают к устройству
верхнего строения пути.
Укладка верхнего строения пути включает в себя следующие работы: спуск и прием
укладочных материалов и перемещение их в тоннелях, монтаж рельсо-шпальной решетки
из одиночных (монтажных) рельсов, рихтовку (выправление в профиле и плане)
и раскрепление пути, укладку путевого бетона, монтаж и балластировку стрелочных
переводов, монтаж контактного рельса, замену одиночных рельсов на сварные плети.
К месту укладки рельсы доставляют через портал на тележках, по стволу или
по наклонному эскалаторному тоннелю — на канатах. Наклонный тоннель для спуска
рельсов оборудуют специальными лотками из швеллера, по которым рельсы спускают
на канате лебедкой, установленной на поверхности у устья тоннеля.
Можно использовать и устройство для спуска рельсов в виде цилиндра с глухим
днищем. Стенки цилиндра имеют створки на петлях. Цилиндр на поверхности загружают
рельсами, его створки соединяют замками и в таком виде транспортируют до лесоспуска.
После запасовки грузовым канатом цилиндр по лесоспуску спускают в шахту
и с помощью оттяжной лебедки укладывают в околоствольном дворе. Распасовав
грузовой канат, оттяжной лебедкой выгружают рельсы из цилиндра. По тоннелям рельсы
перемещают на тележках, оборудованных специальными винтовыми захватами.
Шпалы грузят по 6-8 шт. на тележки узкой колеи, спускают в клети и доставляют
к месту укладки электровозом. Возможен также спуск шпал на канате по лесоспуску.
Балластные материалы доставляют опрокидными вагонетками.
До укладки пути у правой (по ходу движения поезда) стены тоннеля устанавливают
реперы. Укладку пути начинают с раскладки по лотку тоннеля шпал с накладками
и монтажных бетонных кубиков. Одиночные рельсы устанавливают на кубики и краской
отмечают на рельсах положение осей шпал. Затем навешивают шпалы одним концом
на поднятый рельс, вкантовывая его в реборды подкладок и закрепляя штырями.
Аналогичным способом подвешивают вторые концы шпал. Выполняют передвижку
рельсо-шпальной решетки на проектную ось, для чего ее поднимают домкратами,
извлекают монтажные кубики и опускают на лоток тоннеля. Затем с помощью домкратов
поднимают рельсо-шпальную решетку на 10-15 см, подводят под нее монтажные
бетонные кубики и убирают домкраты. Далее, при второй подъемке рельсо-шпальную
решетку с помощью бетонных кубиков и деревянных клиньев поднимают еще на 1012 см, обеспечивая возвышение наружной нити на кривых. Точную подгонку рельсовых
нитей по высоте выполняют подбивкой клиньев.
Установив деревянные межрельсовые распорки, с помощью распорных домкратов
и труб раскрепляют рельсо-шпальную решетку. Вращением рукоятки домкрата сдвигают
рельс в нужную сторону, при этом наряду с раскреплением выполняют окончательную
рихтовку рельсо-шпальной решетки.

После раскрепления пути устанавливают деревянную или инвентарную стальную
опалубку лотка и противоугонных гнезд, монтируют временный путь узкой колеи. Лоток
тоннеля очищают от строительного мусора и промывают струей воды (под напором). Все
рельсовые скрепления и стыки для предохранения от попадания бетона укрывают
инвентарными железными кожухами, подошвы рельсов смазывают смесью мазута
и керосина, покрывают гидро-изолом винты распорных домкратов.
Непосредственно перед началом укладки путевого бетона маркшейдеры еще раз
проводят инструментальную проверку положения пути в плане и профиле.
Бетонную смесь к месту укладки подают в бункерных тележках широкой колеи,
имеющих боковые люки-затворы. Смесь разгружают из тележки через затворы
равномерно в обе стороны, разравнивая и тщательно подбивая ее под шпалы глубинными
вибраторами. У стен тоннеля в свежеуложенном бетоне устраивают водоотводные
канавки с помощью шаблона из трубы диаметром 60 мм (на половину ее сечения).
Вибрирование бетона ведут до появления на его поверхности цементного молока. При
вынужденном перерыве бетонирования стык (шов) располагают в междушпальном
пространстве, но не под шпалой.
После уплотнения бетона поверхность его заглаживают мастерком. Очищают
от бетона шпалы и рельсы, снимают защитные кожухи со стыков скреплений и переносят
кожухи на следующий участок. Качество укладки путевого бетона проверяют
простукиванием, обнаруженные при этом пустоты под шпалами заполняют цементным
раствором с помощью ручного гидропресса через пробуренные в бетоне отверстия.
Снятие распорных домкратов, опалубки лотка и противоугонных гнезд выполняют
после достижения бетоном не менее половины проектной прочности.
Устройство сливов к шпалам у стен тоннеля, профилировку противоугонных гнезд
и дренажного лотка выполняют цементно-песчаным раствором с приданием поверхности
заданных уклонов. Профилирование дренажного лотка производят с помощью
специального шаблона, протягивая его по лотку. Для упрочения бетонных поверхностей
производят их железнение, для чего поверхность смачивают водой, посыпают цементом
и затирают до получения темно-серого цвета.
После окончания всех бетонных и отделочных работ рельсы и скрепления
протирают ветошью, смоченной в смеси мазута с керосином, а поверхность и торцы шпал
и шпал-коротышей смазывают креозотом.
Бетонирование пути ведут в однопутных тоннелях одновременно сразу на всю
ширину, в двухпутных — от каждой стены до середины междупутья. Протяженность
участка непрерывного бетонирования составляет 25-100 м.
До укладки стрелочных переводов на месте расположения их на бетонном жестком
основании отсыпают и тщательно разравнивают щебеночный слой. Затем раскладывают
деревянные переводные брусья. Основным документом для разбивки стрелочного
перевода является эпюра — схематичный чертеж перевода, состоящий из трех частей:
эпюры укладки брусьев; схемы разбивки перевода с указанием основных его параметров,
необходимых для укладки; спецификации, содержащей размеры, число и массу рельсов,
брусьев и скреплений.
Переводные брусья под стрелкой и соединительными путями (до центра перевода)
располагают перпендикулярно оси прямого пути, а под крестовиной — перпендикулярно
биссектрисе угла крестовины. Монтаж стрелочного перевода начинают с закрепления оси
путей, центра стрелочного перевода, математического центра крестовины. Затем
по брусьям согласно маркировке раскладывают рельсы, крестовины и другие детали
перевода, сболчивают все элементы с соблюдением необходимых зазоров. Завершив
разгонку переводных брусьев с установкой их по меткам и шнуру, крепят шурупами все
части стрелочного перевода к брусьям и поднимают стрелочный перевод на монтажные

бетонные кубики. После этого в шпальные ящики засыпают щебень, подбивая его под
брусья шпа-лоподбойками. Подъемку и рихтовку перевода, засыпку щебня и заполнение
шпальных ящиков выполняют троекратно до устранения пустот.

Монтаж контактного рельса и укладка
рельсовых плетей
Монтаж контактного рельса ведут по укладочному плану после бетонирования пути,
укладки стрелочных переводов и съездов. Монтаж начинают с раскладки элементов
контактного рельса (сварных плетей, кронштейнов и деталей крепления, изоляторов
и других деталей крепежного узла, скреплений) с путевых тележек.
Очистив концы шпал от бетона или щебня, с помощью шаблона размечают
отверстия для крепления кронштейнов. Кронштейны представляют собой дугообразную
деталь из швеллера № 10, к верхней части которой приварена так называемая коробка.
Нижний прямой участок кронштейна имеет хвостовую часть с отверстием посередине.
Опоры-кронштейны 5 (рис. 160) контактного рельса располагают через 4,25-5,5 м,
а в местах расположения температурных стыков — через 2,5 м.
Плеть контактного рельса, уложенную между ходовыми рельсами на обрезки
швеллеров или двутавров, сдвигают на хвостовую часть установленных кронштейнов
и с помощью специальных рельсоподъемников подвигают к месту крепления. Узел
крепления 7 обеспечивает надежную изоляцию контактнзго рельса 6.
Выполнив сборку крепежных узлов с установкой изолирующих прокладок,
изоляторов и скоб, производят затяжку болтов всех элементов крепежного узла.
Далее стыкуют рельсовую плеть со смежной плетью или концевым отводом,
устанавливают противоугоны, ослабляют ранее установленные шурупы, проверяют
по строительному шаблону габа-ритность контактного рельса, положение его в плане
и профиле, регулируют кронштейны, снова затягивают два шурупа и устанавливают
третий шуруп на кронштейне.
Контактный рельс находится под высоким напряжением. Для безопасности
контактный рельс на всем протяжении сверху и с боков закрывают защитным коробом.
Полимерные короба в пролетах между кронштейнами монтируют на установленные
перпендикулярно оси рельса вкладыши внахлест не менее 50 мм, по ходу движения
поезда. Пропилы в коробах в местах установки шин питания и противоугонов выполняют
по месту при установке коробов.
Разметку мест установки вкладышей производят на контактном рельсе масляной
краской из расчета установки трех вкладышей на каждый короб: два крайних вкладыша
в 300-350 мм от конца короба и один — посередине между ними.
Замену одиночных (монтажных) рельсов на сварные плети начинают с разборки
одиночных рельсов, для чего снимают маятниковые штыри, демонтируют стыки. Затем
снимают рельсы с подкладок, очищают их от грязи и наплывов бетона.
Рельсовые плети доставляют к месту укладки на специальных тележках.
Освободившиеся тележки используют для обратной вывозки одиночных рельсов. Очистив
подкладки от бетона, устанавливают подрельсовые прокладки и производят укладку
рельсовых плетей на подкладки. Перед этим выполняют промеривание плети, обрезку
концов ее и сверление отверстий в стыках. Завершают укладку рельсовых плетей
монтажом стыков, установкой маятниковых штырех и шплинтов.
При производстве рельсоукладочных работ применяют следующие средства малой
механизации: рельсорезные и рельсосверлильные станки, рихтовочные и путевые
домкраты, гидравлические рихтовщики, разгонщики шпал и зазоров пути,

электрошпалоподбой-ки
переводов.

Рис. 160.

и нормокомплекты для подъемки

Подвеска

и рихтовки

контактного

стрелочных

рельса:

1 — шпала; 2 — путевой рельс; 3 — шуруп; 4 — шайба; 5 — опора-кронштейн; 6 — контактный рельс; 7 —
узел крепления; 8 — токосъемник

Зачистку наплывов и пленок на рельсах и деталях стрелочных переводов выполняют
рельсошлифовальными машинами, проверку состояния металла рельсов —
ультразвуковыми или магнитными дефектоскопами. Для непрерывной ручной проверки
ширины колеи и положения по уровню служит путеизмерительная тележка и ка-тучий
путевой шаблон.
Габаритный вагон и габаритную раму используют для контрольной сплошной
проверки габарита приближения оборудования. Перевозят их мотовозом или дрезиной.
Правильность подвески контактного рельса проверяют тележкой и катучим
шаблоном контактного рельса.
При перемещении рельсов по узкой колее их грузят на две тележки.
Сопровождающие находятся сзади подвижного состава. На участке тоннеля, где
транспортируют рельсы и шпалы, производство каких-либо других работ запрещается.
При изгибании рельсов запрещается находиться вблизи концов рельсов
во избежание травмирования при внезапном изломе рельсов.

Контрольные вопросы
Назовите основные элементы пути.
Какова последовательность укладки пути из одиночных рельсов?
Как укладывают рельсовые плети?

Сергей Николаевич Власов, Виктор Васильевич Торгалов, Борис Николаевич Виноградов
Переплет художника Ю. Н. Егорова
Технический редактор Н. Д. Муравьева
Корректор-вычитчик В. Н. Яговкина
Корректор И. А. Попова
Сдано в набор 04.05.87. Подписано в печать 30.09.87. Т-00779. Формат 60×88 1/16. Бум.
офс. 2. Гарнитура литературная. Офсетная печать. Усл. печ. л. 17,15. Усл. кр.-отт. 17,71.
Уч.-изд. л. 19,73. Тираж 7000 экз. Заказ 1331 Цена 65 коп. Изд. 1-1-3/3 2470
Ордена «Знак Почета» издательство «ТРАНСПОРТ», 103064, Москва, Басманный туп., 6а
Московская типография 8 Союзполиграфпрома при Государственном комитете СССР
по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. 101898, Москва, Центр,
Хохловский пер., 7.