CC BY
165
-------------------------------- © В.Н. Борисов, Е.Ю. Плюшкина-
Косоротова, 2004
УДК 625.78
В.Н. Борисов, Е.Ю. Плюшкина-Косоротова
МИКРОТОННЕЛИРОВАНИЕ - СОВРЕМЕННЫЙ МЕТОД БЕСТРАНШЕЙНОЙ ПРОКЛАДКИ ПОДЗЕМНЫХ КОММУНИКАЦИЙ
П условиях сложившейся плотной застройки, развитой инфраструктуры крупных городов, в настоящее время все чаще при строительстве подземных сооружений различного назначения применяется способ мик-ротоннелирования - высокоточный метод бестраншейной прокладки коммуникаций. Данный способ позволяет производить строительные работы в любых гидрогеологических условиях с минимальными объемами вскрытия поверхности земли и является беспросадочным способом производства работ. Одним из преимуществ микротоннелирования являются также небольшие размеры строительной площадки, что играет существенную роль при строительстве в условиях плотной городской застройки.
Область применения этого способа распространяется на все типы грунтов по СНиП 2.02.01-83* при глубине заложения тоннеля до 10 м. Если буровая головка выбрана для более трудных грунтовых условий по трассе, успешная работа может быть нарушена только отдельными валунными включениями размером более чем треть диаметра буровой головки.
В процессе проходки микротоннелепро-ходческого комплекса точность ведения, необходимая для соблюдения проектных уклонов обеспечивается лазерами и электрооптически-ми лазерными мишенями. Таким образом, этот метод превосходно подходит для определения точности прокладки безградиентных трубопроводов. В настоящее время, благодаря соответствующим измерительным системам возможна прокладка трубопроводов большой протяженности без значительной погрешности.
При микротоннелировании используются железобетонные трубы, оснащаемые специальными гребенчатыми кольцевыми уплотнениями и стеклопластиковыми манжетами, поли-мербетонные трубы, также стальные футляры с
протаскиванием внутри полиэтиленовых труб заданного диаметра.
Выпускаемые в настоящее время микро-тоннелепроходческие комплексы, обладая высокой надежностью, могут работать при температуре воздуха до -30 0С.
Первый опыт применения комплекса AVN 400 в России был зафиксирован в 1994 г. Скорость прокладки канализационного трубопровода в водонасыщенных мелких и средних песках достигла 26 м. в смену. За время строительства были достигнуты следующие результаты:
- время, необходимое для подготовки к прокладке из стартовой шахты: 3,3-5,6 смены;
- время, потребное для переналадки оборудования в стартовой шахте для возможности прокладки трубопровода в другом направлении: 2-3,3 смены.
В результате средняя скорость прокладки по всему объекту, включавшему 6 отрезков общей длиной 280 м., составила 6,4 м. в смену. При этом процесс прокладки микротоннеля прерывался в ночные часы и по выходным дням.
По результатам успешного применения в 1994 г. в Москве микротоннелепроходческих комплексов с гидротранспортом марки AVN 400 фирмы Herrennecht и с учетом ознакомления с микрокомплексами на конференциях «NO DIG», началось достаточно активное приобретение их российскими строительными фирмами, занимающимися прокладкой подземных коммуникаций.
Всего с 1996 г. по настоящее время российскими организациями приобретено и используется уже 10 микротоннелепроходческих комплексов с гидротранспортом у германских фирм Herrenknecht (AVN 1200C - 3 шт., AVN 1200 - 2 шт., AVN 300, 600 700 и 800 - по 1 шт.) и Soltau (RVS 300AS - 1 шт). В Москве
работает также микротоннелепроходческий комплекс со шнековым транспортом марки RVS 300 фирмы Soltau и несколько комплексов с пневмотранспортом фирмы Noel.
Принципиальная схема микротоннеле-проходческого комплекса отображена на технологической схеме производства работ (рисунок).
В состав микропроходческого комплекса входят следующие основные элементы:
• щитовая микромашину (ЩММ);
• домкратная установка;
• операционный контейнер;
• питающий насос;
• осадительный контейнер;
• транспортирующий насос;
• контейнер для стальных транспортных труб диаметром 100 мм и длиной 3 м;
• комплект гибких транспортных шлангов диаметром 100 мм для создания единой системы гидротранспорта, состоящей из питающего и транспортного циркуляционных контуров;
• коммуникационные шланги и кабель в виде плетей длиной 12 м;
• гелио-неоновый лазер, который устанавливается на кронштейне и закрепляется в стартовой шахте за домкратной установкой;
• агрегат высокого давления;
• установка для приготовления и нагнетания бентонитового раствора;
• стартовое уплотнение;
• кольцевой адаптер, навариваемый спереди на первую прокладываемую стальную трубу;
• опорный направляющий лоток;
• курвиметр для изменения длины прокладки.
Операционный контейнер, входящий в состав комплекса, включает в себя гидросиловую установку с электродвигателем, гидронасосами и гидробаком, пульт контроля и управления, расходометры воды и пульпы, компрессор отопительную установку.
Важнейший элемент микрокомплекса -щитовая машина (ЩММ) - имеет две секции. Передняя основная секция состоит из трубчатого корпуса и направляющей головки. В направляющей головке установлен режущий орган в виде пятилучевого ротора с гидроприводом и стержневыми резцами.
Непосредственная прокладка трубопровода - это процесс цикличного задавливания в грунтовый массив ЩММ и цикличного про-
давливания самого трубопровода строго в соответствии с «Инструкцией по эксплуатации ЩММ».
Домкратная установка обеспечивает создание продавливающего усилия. Для перемещения ЩММ на нажимной плите монтируется массивный кольцевой толкатель, а для перемещения стальных труб — сравнительно тонкий кольцевой толкатель.
В микротоннелировании основной строительный риск заключается в том, что порой осевые нагрузки в используемых домкратных станциях недостаточны, чтобы преодолеть силу трения обсадной трубы. Высокие фрикционные силы на продавливаемой трубе могут также привести к чрезвычайно высоким напряжениям и последующей деформации трубы.
К сожалению, данные по эксперемен-тальным наблюдениям за процессом микро-тоннелирования в России весьма скудны.
Анализ европейского опыта использования бестраншейных способов прокладки коммуникаций (статьи из журнала Tunnelling and Undeground Space Technology) выявил отрицательное влияние остановок при проходке мик-ротоннелепроходческого комплекса. При возобновлении работ по проходке требуется много большее усилие для пуска установки, чем при непрерывной работе комплекса. Это связано с тем, что при простое адгезия разрабатываемого грунта усиливается, и при новом запуске фрикционные силы оказывают большее сопротивление. В результате производительность труда падает, стоимость строительства увеличивается.
Следовательно, вытекает необходимость в исследовании усилия лобового сопротивления природного массива, определение контактных радиальных давлений на конструкцию в зависимости от грунтовых условий, усилий сцепления и уменьшений влияния указанных факторов с целью увеличения длины проходки.
Исходя из вышеизложенного можно вывести, что для возможности высокоэффективного использования микропроходческих комплексов помимо организационных моментов, как то: обеспечение объектов микропроходки железобетонными трубами различных типоразмеров, изготовленных специально для целей микропроходки и снабженных по торцам стеклопластиковыми или стальными манжетами и кольцевыми уплотнениями фасонного профиля; создание и оснащение проектных и строительных организаций аппаратурой, позволяю-
щей определять наличие и размеры валунов в грунте на глубинах до 10-12 м по трассам прокладки проектируемых коммуникаций, повышение уровня индустриализации строительства стартовых шахт и т.д. необходимо исследова-
ние напряженно-деформирован-ного состояния системы «микротоннелепроходческий комплекс - породный массив» и определение их влияния на длину проходки.
1. Баландинский Е.Д., Васильев В.А., Минаев В.И., Ладыженский Б.И Бестран шейная прокладка подземных коммуникаций. - М.: ТИМР, 1991.
2. Проблемы развития транспортных и инженерных коммуникаций. 2001. №4.
---------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
3. Техническая документация, проспекты и предложения фирмы Herrenknecht.
4. Р0БТ.2002.№7.
5. РОБТ. 2002. №6.
— Коротко об авторах
Борисов Владимир Николаевич — профессор, кандидат технических наук, Московский государственный горный университет.
Плюшкина-Косоротова Елена Юрьевна — Мосинжпроект.
