تكنولوجيا بناء الأنفاق الصخرية: الجوهر والنطاق

نفق (أ. نفق ؛ نفق ؛ و. نفق ، جاليري ، سوتررين ؛ و. نفق) - هيكل ممتد تحت الأرض (تحت الماء) لأغراض النقل ، ووضع الاتصالات الهندسيةإلخ. حسب الغرض ، يتم تقسيم الأنفاق إلى النقل (انظر) ، والمشاة (انظر) ، والهيدروليكي (انظر) ، والمرافق (المجاري ، والكابلات ، والمجمع ، وإمدادات الحرارة والغاز ، وما إلى ذلك) ، والتعدين (لإزالة الصخور والخامات ، والتهوية ، الصرف) والخاصة (أغراض الدفاع ، لتنفيذ بحث علمي). الأنفاق تختلف في الطول (من عدة عشرات من الأمتار إلى عدة عشرات من الكيلومترات) والشكل والحجم. المقطع العرضي، العمق (من عدة أمتار إلى عدة كيلومترات) ، الهياكل ، طريقة البناء ، ظروف التشغيل ، إلخ. (انظر نفق الطريق ، نفق السكك الحديدية ، النفق تحت الماء ، متروبوليتان ،).

بدأ بناء الأنفاق في العصور القديمة. في عام 2180 ق في بابل تحت النهر. نهر الفرات: تم بناء نفق للمشاة بطول 920 م عام 700 قبل الميلاد. تم بناء أنفاق لتوفير المياه بطول 1600 متر في جزيرة ساموس في بحر إيجه. ومنذ نهاية القرن السابع عشر ، بدأ بناء أنفاق الشحن ، في منتصف القرن التاسع عشر - السكك الحديدية ، وفي بداية القرن القرن العشرون - أنفاق الطرق ؛ تم تشغيل أول مترو أنفاق في لندن عام 1863. خلال الفترة من 1900 إلى 1980 ، تم بناء حوالي مليون كيلومتر من الأنفاق في العالم لأغراض مختلفة؛ من الحجم الإجمالي ، ما يقرب من 60٪ عبارة عن أنفاق هيدروليكية وأنفاق مرافق و 40٪ أنفاق للنقل. خلال هذه الفترة ، زاد معدل حفر الأنفاق بمعدل 90 مرة ، ومن 1980 إلى 1987 - تضاعف. وفقًا للتوقعات ، بحلول عام 2000 ، سيتعين بناء حوالي مليون كيلومتر من الأنفاق ، وفي المستقبل ، سيتضاعف حجم إنشاء الأنفاق كل 10 سنوات.

مع تطور تقنية الأنفاق ، يزداد طول الأنفاق وأبعادها المستعرضة. في عام 1987 كان في العالم حوالي 30 نفقا بطول يزيد عن 10 كم. أنفاق النقل ثنائية وثلاثية المستويات بمساحة مقطعية 120-150 م 2 وأكثر أصبحت منتشرة على نطاق واسع. على سبيل المثال ، في مدينة سياتل () ، تم بناء نفق كبير من مستويين بقطر خارجي يبلغ 24.4 مترًا ، والذي يستوعب مسارين في مراحل مختلفة، حجرة لراكبي الدراجات والمشاة ، وكذلك قنوات التهوية(رسم بياني 1).

يتم سداد التكاليف الكبيرة لبناء الأنفاق (تكلفة بناء كيلومتر واحد من أنفاق النقل من 10 إلى 30 مليون روبل) عن طريق تحسين روابط النقل وحل مشاكل الطاقة وتبسيط أنظمة الاقتصاد الحضري وتحويل البيئة وحمايتها.

يتم تشغيل أكثر من 50 كم من الأنفاق المائية والتقنية وأنفاق المترو وأنفاق التعدين وما إلى ذلك سنويًا في CCCP. بدأ العمل في إنشاء أنفاق تحت الماء تحت القنال الإنجليزي بطول حوالي 50 كم (تكلفة المشروع 2.3 مليار جنيه إسترليني). من المخطط إنشاء أنفاق كبيرة تحت الماء تحت مضيق البوسفور (12 كم) ، جبل طارق (50 كم) ، تحت خليج بوثنيا (22 كم) ، إلخ. أربعةأنفاق السكك الحديدية الأساسية في جبال الألب بطول 49 إلى 60 كم (جدول).

يتم تحديد الغرض ، وموقع الأنفاق ، وطولها وعمقها ، والمخطط في المخطط والملف الشخصي ، وشكل وأبعاد المقطع العرضي من خلال الظروف الطبوغرافية والمناخية والجيولوجية الهندسية ، وطريقة البناء ، وكذلك الاقتصادية والبيئية الاعتبارات.

من أجل التصميم السليم وبناء الأنفاق ، يتم إجراء المسوحات والدراسات الهندسية ، حيث ، جنبًا إلى جنب مع الطرق التقليدية(حفر الآبار ، قيادة الأعمال الاستكشافية) تستخدم الاستكشاف الجيوفيزيائي ، ومسوحات قياس الجاذبية والانبعاثات ، وللأنفاق الكبيرة - التصوير الجوي الفضائي بدقة عالية. تكلفة إنتاج المسوحات والأبحاث الهندسية والجيولوجية تصل إلى 3-5٪ من تكلفة البناء.

يتم بناء الأنفاق ، اعتمادًا على موقعها وعمقها وظروفها الجيولوجية الهندسية ، عن طريق الجبل أو الدرع أو طرق مفتوحة؛ في بعض الحالات ، يتم استخدام طريقة التثقيب وخفض الأقسام وطرق العمل الخاصة (انظر البناء تحت الأرض).

لتحميل ونقل كتلة الصخور ، آلات تحميل الصخور المستمرة القوية (قدرة تقنية تصل إلى 360 م 3 / ساعة) ، حفارات أنفاق مع دلاء بسعة تصل إلى 2-3 م 3 ، شاحنات قلاب ثقيلة وسيارات ذاتية الحركة (تصل السعة إلى 10 م 3 وأكثر) في عجلة الهواء وتشغيل السكك الحديدية والنقل وخطوط الأنابيب. للتثبيت المؤقت لأعمال النفق ، يتم استخدام البطانة المقوسة والمثبتة (انظر) والبطانة الخرسانية بالرش. في الصخور المضطربة والمستقرة بشكل ضعيف ، يكون الدعم الرئيسي فعالاً في شكل شاشات مصنوعة من أنابيب بقطر 200-300 مم مثبتة في الآبار المحفورة على طول محيط عمل مستقبلي ، أو أقبية خرسانية ، مرتبة عن طريق صب فجوة كفاف رئيسية بعرض 12-15 سم يتم تنفيذها بذبح مستمر أو متدرج مع بناء بطانة دائمة في قالب متحرك (انظر). يتم إدخال خليط الخرسانة في الأنفاق في خلاطات الشاحنات ويتم وضعه خلف القوالب بواسطة مضخات الخرسانة أو منفاخ الهواء. تم إنشاء قطارات خرسانية خاصة ، بما في ذلك العربات ذات القواديس للأسمنت والركام ، والمنصات ذات خلاطات الخرسانة ، والناقلات الحزامية ، وما إلى ذلك. يتم التحكم في تشغيل التركيبات بواسطة الكمبيوتر. في بعض الصخور ذات الزحف الرطب ، يسمى. طريقة نمساوية جديدة للقيادة مع تطوير ، أولاً وقبل كل شيء ، الجزء المحيطي من التنقيب والإصلاح السريع لمحيطه بقشرة مرنة من الخرسانة والمراسي. بعد تثبيت الكتلة الصخرية ، يتم تطوير الجزء المركزي من العمل وإقامة البطانة من الخرسانة المرشوشة أو الخرسانة المتجانسة.

تستخدم طريقة الدرع بشكل أساسي في الصخور الناعمة والضعيفة. للاختراق صخور ناعمةدروع ميكانيكية بأجسام عمل مستمرة (دوارة ، كوكبية) أو انتقائية (طحن ، حفارة) ، إلخ. في التربة غير المتماسكة ذات الرطوبة الطبيعية ، يتم استخدام الدروع الآلية مع أرفف التشريح الأفقية والرافعات الفكية ، وفي التربة الضعيفة المشبعة بالمياه (الشكل 2) - الدروع ذات غرف التحميل ذات الفتحات السفلية المملوءة بالضغط هواء مضغوط، محلول الماء أو الطين (تعليق البنتونيت) ؛ كما تم إنشاء دروع بأوزان التربة والحمأة.

من أجل التشغيل الطبيعي لأنفاق النقل والتجميع ، فهي مجهزة بأنظمة تهوية تشغيلية (انظر تهوية الأنفاق) ، والإنارة ، والصرف ، وفي أنفاق النقل ، ووسائل إطفاء الحرائق ومنع حدوثها ، وكذلك الأجهزة التي تساهم في السلامة المرورية ، تم تقديمة. مركبة. تصل تكلفة المعدات التشغيلية لأنفاق النقل إلى 30٪ من تكلفة إنشائها.

التقدم في مجال حفر الأنفاق يجعل من الضروري زيادة الوتيرة وتقليل كثافة اليد العاملة وتكلفة البناء. للقيام بذلك ، من الضروري التأكد من: توقعات موثوقة للظروف الهندسية والجيولوجية على طول مسار النفق ، وتوحيد وتوحيد أشكال وأحجام المقطع العرضي للأنفاق لأغراض مختلفة ، وكذلك هياكل الأنفاق ؛ إنشاء بطانات صناعية واقتصادية ودعم باستخدام التقليدي والجديد مواد بناء؛ تطوير وتنفيذ أنظمة تصميم الأنفاق المؤتمتة ؛ تحسين تكنولوجيا بناء الأنفاق على أساس الميكنة المعقدة والروبوتات لجميع عمليات التعدين ، إلخ.

غالبًا ما يتم صب بطانات الأنفاق بالتوازي مع حفر الأنفاق. في هذه الحالة ، تكون سرعة تركيب البطانة مساوية تقريبًا لسرعة حفر الأنفاق.

القيادة الموازية و عمل الخرسانةيقلل مصطلح عامبناء النفق ، ولكن أحجام صغيرةيتسبب المقطع العرضي للنفق في صعوبات وإزعاج كبير ، خاصة عند نقل الصخور من الوجه إلى البوابات ونقل مزيج الخرسانة والمواد الأخرى من البوابات إلى الوجه. لهذا السبب ، في أنفاق منطقة المقطع العرضي الصغيرة مع حركة مرور أحادية المسار ، مبنية في صخور صلبة ، يتم إنشاء البطانة بعد اكتمال حفر النفق بأكمله أو قسمه بين الوجوه الإضافية الوسيطة.

يتم صقل بطانة النفق إما بشكل مستمر على كامل المقطع العرضي للعمل ، أو في تسلسل معين على طول أجزاء منفصلةمحيط شكل. في الحالة الأخيرة ، هناك حلان ممكنان: أولاً ، صينية الأنفاق مصنوعة من الخرسانة ، أو العكس ، القبو والجدران.

يتم صب أقبية الأنفاق بشكل متزامن من جانبين - من الكعب إلى القلعة في طبقات نصف قطرية. يتم صب الخرسانة في طبقات مائلة على طول القبو ، ويتم وضع القوالب أثناء صب الخرسانة في أقسام قصيرة من جولة إلى أخرى. طبقات عمل القفل مصنوعة شعاعيًا.

عادة ما يتم تحضير الخليط الخرساني لبطانة الأنفاق خارج النفق في مصنع خرساني يقع بالقرب من البوابة. في الأنفاق القصيرة عند البوابة ، يتم تركيب مضخة خرسانية (أو منفاخ هوائي) ، والتي تزود خليط الخرسانة عبر القناة الخرسانية مباشرة خلف القوالب.

من خلال نفق طويل ، يمكن نقل خليط الخرسانة من البوابة في عربات 9 إلى المنفاخ الهوائي 5 ، والذي ينقل الخليط إلى ما بعد صب الخرسانة I-IV.

نظرًا لحقيقة أن المزيج ينفصل على طول الطريق ، فمن الأفضل تحضيره في النفق نفسه ، إذا سمحت أبعاده. في هذه الحالة ، يوجد قطار خرساني في النفق ، يتكون من مضخة خرسانية أو منفاخ هوائي ، وخلاط خرسانة ، وناقل متحرك. الركام والأسمنت ، وعادة ما يتم قياسه بالفعل الكميات المطلوبة، يتم إحضارها إلى خلاطة الخرسانة في عربات. يتيح استخدام قطار خرساني متحرك استخدام خط أنابيب خرساني قصير الطول عند صب الخرسانة بالخرسانة وتبسيط عملية صب الخرسانة.

بالنسبة للقوالب ، يتم تغذية خليط الخرسانة من النهاية أو من خلال الفتحات 6 (انظر تصنيف القوالب - صب الخرسانة) في القوالب باستخدام مضخة الخرسانة أو منفاخ هوائي. في الجدران الجانبية للنفق والصينية ، يمكن أيضًا تغذية خليط الخرسانة عن طريق قلب العربات باستخدام مزالق التوزيع.

يتم ضغط الخليط الخرساني طبقة تلو الأخرى باستخدام هزازات عميقة من خلال النوافذ المتوفرة في كل قسم من قوالب الصب ، أو باستخدام هزازات خارجية متصلة بالقالب. بعد الانتهاء من صب الخرسانة ووصول الخرسانة إلى القوة المطلوبة في قسم واحد ، يتم نقل قسم القوالب المرنة إلى القسم التالي وتكرر جميع العمليات.

إذا كانت جدران تبطين النفق مكسوّة بالخرسانة بعد بناء القبو ، فقبل صب الخرسانة بالخرسانة السطح السفلييتم إزالة إصبع القبو وتنظيف السطح تمامًا. يتم صب الخرسانة في طبقات أفقية بينما يتم بناء القوالب حتى ارتفاع لا يصل إلى كعب القبو بمقدار 40 سم ، ويمتلئ الفراغ بين القبو الخامس والجدار المجاور بمواد صلبة مزيج الخرسانةوضغطها بعناية. في السابق ، تم وضع الأنابيب عند التقاطع للحقن اللاحق لملاط الأسمنت.

في بعض الأحيان ، عند صب بطانات الأنفاق ، بالإضافة إلى الطريقة المعتادة لوضع الخليط الخرساني النهائي خلف القوالب ، يتم استخدام صب الخرسانة المنفصلة ، والتي تتكون من وضع الركام الكبير بالتتابع في البطانة ، ثم حقن الملاط الأسمنتي بالرمل فيه. توجد هذه الطريقة في إنشاء الأنفاق الهيدروليكية ، على سبيل المثال ، في هياكل البطانة ذات الطبقتين ، عند وضع الطبقة الخارجية للبطانة ذات السماكة الصغيرة خلف الطبقة الأولى (الداخلية) ، المبنية من الخرسانة مسبقة الصب أو قشرة الصلب.

يجب ضغط الركام الخشن (الحصى في أغلب الأحيان) جيدًا عن طريق الاهتزاز أو وضعه تحت ضغط منفاخ الجاذبية قبل حقن المحلول فيه. ثم ، تحت الضغط ، يتم حقن محلول عالي الحركة ، يكفي لملء أصغر الفجوات بين حبيبات الركام الخشن. يبدأ الحقن من أسفل البطانة.

تكون صب الخرسانة المنفصلة فعالة بشكل خاص في الحالات التي يكون فيها توريد خليط الخرسانة بواسطة خط أنابيب خرساني في فجوة ضيقة من الحلقة أمرًا صعبًا حتى بالنسبة لطول قسم واحد من الغلاف الداخلي ، معالجة إضافيةهزاز عميق للخليط غير ممكن ، وقد لا توفر هزازات قوالب الصب الضغط اللازم. عندما يتم حقن المحلول ، فإنه يملأ المسام الصغيرة والشقوق في الصخر في نفس الوقت.
عند نصب الطبقة الخارجية للبطانة بواسطة صب الخرسانة المنفصلة ، ليست هناك حاجة للحقن اللاحق للمحلول خلف البطانة.

1. تكنولوجيا تصنيع الهياكل والأجزاء الخرسانية المسلحة الجاهزة
   • القضايا العامة لإنتاج الخرسانة سابقة الصب
   • تحضير الخلطات الخرسانية
     
   • إنتاج الملاط
   • نقل الخلطة الخرسانية
   • مخزون حديد التسليح
   • صندقة
   • تحضير القوالب وصب الخرسانة وتصلب المنتجات
   • تقوية وتشكيل المنتجات سابقة الإجهاد

ملامح بناء الأنفاق عن طريق التعدين مع بناء بطانة مسبقة الصنع

صفحة 10 من 16

تُستخدم هذه الطريقة في إنشاء أنفاق ذات شكل دائري في تربة مستقرة مع عامل قوة f l.5 ، مما يسمح بفتح قسم كامل وفي وجود سقف موثوق به. يكمن جوهر الطريقة في حقيقة أن العمل يتم فتحه على الفور للقسم بأكمله باستخدام دعم المخزون للسقف وجبهة الوجه ، ثم يتم تثبيت البطانة الجاهزة مباشرة في الوجه. يتم تطوير التربة بواسطة آلات ثقب الصخور أو عن طريق الحفر والتفجير. يتم تنفيذ تركيب البطانة الجاهزة بواسطة رافع ميكانيكي ، لذلك ، قبل بدء حفر الأنفاق ، يتم بناء غرفة تركيب - القسم الأولي من نفس النفق بطول قصير ، مخصص لتركيب الرافعة.

بناء غرفة التجميعالكاميرات. يبدأ العمل بقطع adit (1) (الشكل 1.70) ، ويمر على طول محور النفق ، تحت وضع الأول - حلقات مشقوقةبطانة. يتم أخذ طول هذا الشكل بحيث يمتد l 2 إلى ما بعد قسم القطع (لاستيعاب رافعة متصاعدة فيه). في قسم القطع ، يتم تركيب شاحنات إضافية (2) ، ويتم تطوير فرن وقطع الجزء العلوي. من هذا adit ، يتم فتح الكالوت بطول l لاستخدام دعامة خشبية للمروحة. يتم تثبيت Longarins (3) من calottes والعوارض العلوية (4) من adit خارج محيط تصميم البطانة ، مع مراعاة تعليق كتل التثبيت اللازمة لتجميع حلقات البطانة المشقوقة بواسطة الروافع. من الكالوت ، تم تطوير الجزء السفلي من القسم على شكل فتحة عرضية بطول l 1 يساوي عرض حلقة أو حلقتين (5) من البطانة.

أرز. 1.70 - مخطط قطع الأنفاق لتركيب حلقات البطانة المشقوقة الأولى

قبل وضع الحلقات المشقوقة للبطانة ، يتم محاذاة صينية الفتحات وفقًا للقالب ، أو صب الحجر المكسر ، أو طي المخالفات أو ترتيب التحضير من خليط الخرسانة. لتجميع حلقات البطانة ، يتم تثبيت رافعتين في نهاية الجزء الممدود من adit. يتم استخدام أحد الرافعات لرفع الأنابيب أو الكتل ، والآخر لسحبها إلى المكان المقابل لموضع العنصر في حلقة البطانة. تم وضع عناصر تبطين الدرج الأول ، لتجنب الانحرافات عن موضع التصميم في المخطط والملف الجانبي الذي يزيد عن 10 مم. عند وضع كتل أو أنابيب صينية ، يتم تثبيتها بأوتاد خشبية وتثبيتها في جدران العمل ، ويتم ملء الفراغات الموجودة خلفها بتربة غير منفذة أو خليط خرساني. يتم تثبيت العناصر اللاحقة بالتناوب على جانب واحد أو آخر من الغرفة ، وربطها مع البراغي.

يتم تتبع تركيب البطانة برافعتين عند مد الأنابيب فوق القطر الأفقي بسهولة باستخدام (الشكل 1.71). لتثبيته في مكانه ، يتم توصيل كل أنبوب بكابلات الرافعة (1) التي يتم إلقاؤها فوق كتل (3) وبكرات (2) مثبتة على كتائف. يتم تثبيت الأقواس على الأضلاع الجانبية لأنابيب الحلقة المكدسة. يتم تحديد مكان تركيب الكتل والبكرات حسب مكان تركيب الأنبوب. لذا ، فإن الرسم البياني الموضح في الشكل يتوافق مع تركيب الأنبوب رقم 6.

أرز. 1.71 - مخطط تصاعد الأنابيب مع الروافع

أثناء عملية التمديد ، يتم قياس أقطار حلقات البطانة وتثبيتها إذا لزم الأمر العناصر الفرديةالحلقات ، وكذلك تثبيت روابط أفقية من أجل الحفاظ على الشكل التصميمي للحلقة. بعد وضع عناصر القفل ، ومحاذاة وتقويم الحلقات الأولى من غرفة التثبيت ، يتم ملء الفراغ الموجود خلف البطانة بالردم من التربة الصلبة أو خليط الخرسانة ، ويتم سد النهايات بنشارة الخشب والأوتاد الخشبية وضخها فوق الحلقات ملاط الأسمنت والرمل. يتم الاحتفاظ بحلقات البطانة المشقوقة المثبتة في غرفة التثبيت حتى يصلب المحلول ، وبعد ذلك يستمر دفع الحجرة إلى الطول اللازم لاستيعاب مكدس البطانة.

يمكن تركيب الحلقات ذات الفتحات بدون استخدام الرافعات. للقيام بذلك ، استخدم مكدس من نوع تصميم خاص BTU (مكدس كتلة نفق ، عالمي). يسمح لك إطار الرافعة صغير الحجم (2) (الشكل 1.72) بتثبيته في adit (1) بمقطع عرضي يبلغ حوالي 9 م 2 دون بناء غرفة خاصة. توفر أربعة دعامات قابلة لضبط الارتفاع (3) ورافعة لوضع عناصر التبطين (4) تجميعًا ميكانيكيًا للحلقات ذات الفتحات (5) والنفق اللاحق بقطر 5.5 إلى 7.9 م.

أرز. 1.72 - مخطط تركيب حلقات مشقوقة من البطانة من adit باستخدام مكدس BTU

حفر الأنفاق. يتم تنفيذ جميع الأعمال في الوجه من منصات قابلة للسحب ومجهزة بمكدس التبطين. يتم تطوير التربة في الوجه باستخدام آلات ثقب الصخور أو عن طريق الحفر والتفجير ، وحفر الوجه من منصات الرافعة باستخدام المثاقب الكهربائية أو مطارق الحفر اليدوية. يتم تثبيت العمل حسب جواز السفر المعتمد. تم تثبيت السقف باستخدام marchevans - ألواح بسماكة 40-50 مم ، والتي في التربة الطينيةيستقرون بنهاية واحدة على السطح الخارجي للبطانة ، والآخر - على التربة في الوجه ، وفي التربة الصخرية يتم وضعها على أقواس معدنية قائمة (1) (الشكل 1.73). يتم تثبيت الأقواس على الضلع النهائي لكل عنصر في الجزء العلوي من حلقة البطانة. مع المعدات المناسبة للرافعة ، يتم سحب أقنعة الحماية المثبتة عليها. يتم تثبيت جبهة الوجه بألواح (2) أو شبكات معدنيةداخل. الألواح أو الإطارات موضوعة خلفها أنابيب معدنية(3) بقطر 125-150 مم يتم وضعها أفقياً على مسافة h من بعضها البعض (1.2-1.5 م). يتم دفع الأطراف القابلة للسحب من الأنابيب إلى الفتحات المرتبة في جوانب العمل ، ويتم تثبيتها بفواصل في نهايات حلقة البطانة الموضوعة مسبقًا. بالإضافة إلى ذلك ، يتم ربط الأنابيب بالوجه بمسامير فولاذية (5) مدمجة في مقدمة الوجه ، وتنفجر أسافين خشبية (4) عليها بألواح أو إطارات داعمة.

أرز. 1.73 - مخطط ربط الوجه عند قيادة نفق ذو وجه صلب مع بناء بطانة مسبقة الصنع

يتم تحميل التربة المتفجرة في عربات بواسطة آلة تحميل الصخور ، ويتم تحديد نوعها اعتمادًا على الإنتاجية المطلوبة وقطر النفق ونوع النقل النفقي.

طريقة الذبح المستمر مع بناء بطانة مسبقة الصنعيجب اعتباره الأنفاق الرئيسية في إنشاء أنفاق التقطير ومحطة مترو الأنفاق في التربة المستقرة. معظم أنفاق التقطير قيد الإنشاء بطريقة مغلقةفي التربة المستقرة ، يتم تشييدها بمجمعات أنفاق KM-14Gp أو ABT-5.5. تم تصميم مجمع ABT-5.5 لبناء الأنفاق في التربة الصخرية. تبدأ دورة العمل بحفر البئر السفلي بعربة حفر هيدروليكية ذاتية الدفع عالية الأداء (1) من النوع BKG-2 أو BUR-2B (الشكل 1.74 ، أ). يسمح النقل بحفر ثقوب بقطر 42 مم وعمق يصل إلى 2.8 متر في التربة مع عامل صلابة f 6. أثناء حفر السطح ، يتم دحرجة رافعة البطانة (5) المزودة بحماية من الانفجار بعيدا عن الوجه. يسمح الهيكل المعدني للرافعة بمرور عربة حفر ذاتية الدفع تحتها. يتم تحميل التربة المتفجرة في عربات بواسطة آلة تحميل الصخور (5) من النوع 1-PPN-5 (الشكل 1.74 ، ب). بعد تحميل التربة ، يتم لف الرافعة على الوجه وباستخدام الرافعة (2) ، يتم تثبيت الحلقة التالية من البطانة. تتحرك عربة الحفر وجرافة الصخور ومعبئ التبطين والعربات على قضبان موضوعة على منصة مفصلية (6). يتم سحب أقسام المنصة بالتناوب إلى أسفل بواسطة أسطوانات هيدروليكية للحركة. في نهاية المجمع ، تم تركيب عربة تكنولوجية (4) مع منفاخ هاون للبطانة ومنصة (7) مع نسبة الإقبال. يتم صيانة الوحدة من قبل فريق مكون من 6 أشخاص (عامل حفر ومساعده ، وغطاسين ، وسائق رافعة وشاحن فائق). يصل معدل الاختراق في الترب بمعامل صلابة 7 بعمق حفر 2.75 م إلى 110-120 م شهرياً.

أرز. 1.74 - مخطط إنشاء نفق تقطير في التربة الصخرية بواسطة المجمع الميكانيكي ABT-5.5

في التربة التي لا يزيد معامل القوة فيها عن 4 ، يُنصح بالنظر في إمكانية استبدال عربة الحفر وآلة تحميل الصخور للوحدة بدمج بهيكل تنفيذي لذراع الرافعة 4PP-2.

لإنشاء أنفاق ذات قطر كبير (8.5-10.2 م) ، تم تصميم مجمعي KM-15Gp و KM-36Gp.

نفق - هيكل اصطناعي تحت الأرض أفقي أو مائل مصمم للنقل أو ممر المياه أو وضع الاتصالات أو المؤسسات الصناعية.

حسب الغرض ، تنقسم الأنفاق إلى سبع مجموعات:

• سكة حديدية
• طريق
• مترو الانفاق
• المائي
• خدمات
• التعدين
• خاص

حسب الموقع ، تنقسم الأنفاق إلى:

• جبلية (تقع في مناطق جبلية - من خلال التلال ومستجمعات المياه والتلال الفردية) ؛
• تحت الماء (أنفاق مبنية تحت مجرى مائي (أو تحت حاجز مائي آخر ، مثل مضيق البحر) ، لمرور المركبات ووضع المرافق) ؛
• مسطحة أو حضرية (على سبيل المثال ، أنفاق المترو).

يعتمد عمق النفق وطوله وموقعه وشكله المقطعي على الغرض من النفق والظروف الطبوغرافية والجيولوجية والمناخية. يمكن أن يكون المظهر الجانبي الطولي للنفق منحدر واحد أو اثنين (مع منحدر في كلا الاتجاهين من منتصف النفق).

الأنفاق هي واحدة من أكثرها أنواع معقدة أعمال البناء. يتم تنفيذ النفق من خلال أقسام متطابقة محدودة الطول - توقف. طول المقطع - عمق المدخل - يعتمد على الظروف الهندسية والجيولوجية لوضع النفق ، وأبعاد المقطع العرضي ، وأهمها العرض ، وطريقة الاختراق ، ومادة التبطين. عند قيادة نفق في التربة الصخرية وشبه الصخرية ، يكون عمق الاختراق ، والذي يتم تحديده بشكل أساسي من خلال درجة ثبات تربة الحفر ، من 2 إلى 4 أمتار.

يتم تنظيم أعمال النفق وفقًا للطريقة المتوافقة مع التنفيذ الدوري. يتم تقسيم عملية بناء النفق حسب نوع العمل. يكمن مبدأ تنظيم العمل بالطريقة المباشرة في حقيقة أن تقدم واجهة العمل لكل منطقة عمل بعد الوجه الأمامي يتم بسرعة ثابتة. في هذه الحالة ، تكون جميع الأعمال في بناء النفق عبارة عن تدفق بناء واحد ، مما يضمن بناء النفق النهائي بسرعة تقدم الواجهة الأمامية. أقصى سرعة ممكنة لتقدم مقدمة العمل في كل منها منطقة العمليمكن أن تكون مختلفة ويتم تحديدها من خلال القدرات التكنولوجية.

المبدأ الثاني لتنظيم عمل الأنفاق هو الطبيعة الدورية لتنفيذها. تُفهم الدورة على أنها عملية مكتملة لأداء قدر معين من العمل ، وتتكرر على فترات منتظمة. يجب أن تكون مدة الدورة بحيث يتم إكمال عدد كامل من الدورات في كل وردية أو يوم. هذا يسمح بأفضل طريقةتنظيم عمل فرق الورديات للعمال وزيادة مسؤوليتهم عن جودة العمل.

تعتبر طرق التعدين الموضحة أعلاه (القوس المدعوم لللب الداعم ، الفتح إلى القسم الكامل في أجزاء) شاقة ، حيث يتم إجراء حفر التربة والبطانة في أجزاء منفصلة ، وليس في القسم بأكمله من النفق.

بهذه الطرق ، وبسبب ازدحام قسم النفق بالتثبيت المؤقت والحاجة إلى إقامة بطانة دائمة على واجهة العمل الضيقة ، فإن إمكانية استخدام معدات التعدين عالية الأداء محدودة ، ومعدلات الاختراق منخفضة.

تم تطوير طرق عمل جديدة تسمح بفتح قسم النفق على الفور إلى أكبر ملف تعريف ممكن مع تركيب بطانة مؤقتة لا تشوش القسم ، والتركيب اللاحق للبطانة الدائمة على جبهة عريضة. تشمل هذه الطرق:

طريقة حفر نفق بجهاز قبو مرن (طوره مهندسون نمساويون في منتصف الستينيات ويسمى النمساوي الجديد) ؛

طريقة الغرق بجهاز البطانة الخرسانية المقوسة (اقترحها المتخصصون السوفييت) ؛

نسخة جديدة من طريقة نواة الدعم.

طريقة الغرق بجهاز قبو مرن (الطريقة النمساوية الجديدة).إن تطوير التكنولوجيا لبناء نفق بهذه الطريقة ينطلق من الأحكام الأساسية التالية.

بعد حفر المنجم ، تنتقل الصخور الموجودة في الكتلة الصخرية الطبيعية تدريجياً من الحالة المرنة إلى حالة التواء ثم إلى الحالة غير المستقرة. يجب أن يضمن تركيب الدعم المؤقت أثناء الاختراق استقرار المصفوفة. في هذه الحالة ، يمكن أن يعمل الدعم كدعم صلب للكتلة الصخرية المحيطة ، أو كهيكل مرن يسمح بالتشوه مع الكتلة الصخرية.

أرز. 118- مقارنة بين تصاميم البطانات المصنوعة باستخدام تقنيات مختلفة: أ - طريقة التعدين. ب - الطريقة النمساوية الجديدة ؛ 1 - نفخة خشبية 2 - قوس فولاذي 3 - roshpans (1 و 2 و 3 تشكل بطانة مؤقتة تقع خارج البطانة الدائمة) ؛ 4 - البطانة الدائمة من الخرسانة أو الخرسانة المسلحة ؛ 5 - قوس عكسي 6 - قبو تحمل مرساة الصخور ؛ 7 - المراسي (متداخلة) ؛ 8 - الطبقة الخارجية للبطانة الخرسانية المرشوشة بسمك 5-15 سم (مع المراسي تعمل كبطانة مؤقتة) ؛ تسع - الطبقة الداخليةتبطين دائم من الخرسانة المرشوشة أو الخرسانة بسمك 10-35 سم

يتيح التصميم المرن للدعم إمكانية استخدام قدرة التحمل الخاصة بالكتلة الصخرية إلى أقصى حد. في الوقت نفسه ، يجب أن يتم تثبيت العمل في أقرب وقت ممكن بعد تطوير الصخر من أجل الاستخدام الفعال للثبات الطبيعي للصخر قبل أن يصبح غير مستقر. يتم تحقيق ذلك من خلال إنشاء قبو مرن يتكون من قشرة رقيقة من الخرسانة المرشوشة ، مطبقة بكثافة على الصخر ومدعومة (إذا لزم الأمر) بشبكة أو أقواس ، وطبقة من الصخور المجاورة لهذه القشرة ، مشمولة في تشغيل القبو عن طريق تركيب نظام مراسي بأطوال مختلفة في الصخر. في مثل هذا القبو القابل للطي المصطنع ، لا تتعرف القشرة المرنة للخرسانة المرشوشة إلا على أحمال ثني طفيفة ، وتتحمل الطبقة الصخرية المثبتة بالمراسي ضغط الصخور الرئيسي (الشكل 118).

الدعامة المؤقتة التي أقيمت بهذه الطريقة ، تتفاعل مع الصخر وتضغط عليها بإحكام على طول محيط العمل بالكامل ، مما يؤدي بشكل مصطنع إلى إطالة وقت الحفاظ على استقرار الصخور حتى يتم إنشاء بطانة دائمة. في الوقت نفسه ، يتم تحرير قسم النفق ، مما يجعل من الممكن استخدام آليات تعدين عالية الأداء على نطاق واسع ، ويمكن تركيب بطانة دائمة على مسافة كبيرة من الوجه وعلى طول القسم بأكمله باستخدام القوالب الميكانيكية و آلات وضع الخرسانة.

باستخدام هذه الطريقة ، أثناء الغرق ، من الضروري إجراء قياسات تحكم بشكل منهجي لضغط الصخور ، والأحمال على الدعم والتشوهات للدعم والمصفوفة. وهذا يجعل من الممكن ، بناءً على نتائج القياس ، اعتمادًا على سمك الطبقة الخرسانية التي تم رشها ، وطول وقطر المراسي ، زيادة ، إذا لزم الأمر ، عدد المراسي وسماكة طبقة الخرسانة المرشوشة.

يمكن تطبيق الطريقة النمساوية الجديدة في مجموعة متنوعة من البيئات الجيوتقنية المعقدة (على سبيل المثال ، في الصخور غير المستقرة أو المتطايرة في أنفاق التعدين ، وكذلك في الأنفاق الجوفية الخالية من الرواسب).

تتيح الطريقة النمساوية الجديدة بناء سريع واقتصادي للأنفاق ، حيث إن استخدام البطانة المرنة والاستخدام الأمثل للثبات الطبيعي للكتلة الصخرية يجعل من الممكن تقليل استهلاك المعدن للبطانة المؤقتة وسمك البطانة الدائمة ، وهو محسوبة مع الأخذ في الاعتبار إدراك ضغط الصخور بواسطة بطانة مرنة مؤقتة.

في الظروف الجيولوجية المواتية ، كما هو الحال في التكوينات الصخرية ، يمكن استخدام الخرسانة المرشوشة فقط ، مما يترك عددًا صغيرًا من المراسي في الصخر.

أرز. 119. نظام التكنولوجيابناء النفق بالطريقة النمساوية الجديدة: 1 - وحدة بوابة الحفر ؛ 2 - المراسي 3 - شبكة 4 - طبقة من الخرسانة المرشوشة ؛ 5 - تركيب الخرسانة المرشوشة المركبة على السيارة ؛ 6 - عربة مع أدوات القياس؛ 7- صب الخرسانة الآلية ، 8- التبطين الدائم للنفق

اعتمادًا على حجم المقطع العرضي للنفق والتعدين والظروف الجيولوجية ، يتم فتح الوجه بمظهر جانبي كامل أو بحافة أو اثنتين (الشكل 119). تتضمن العملية التكنولوجية العمليات الرئيسية التالية (قد يختلف ترتيبها حسب الظروف الجيولوجية):

حفر الثقوب وتطوير وتنظيف الصخور. عند تنفيذ هذه الأعمال ، من الضروري الحصول على سطح عمل أملس قدر الإمكان لتبسيط عمل الخرسانة المرشوشة. من المستحسن استخدام الجمع بين القيادة ، وفي التفجير - طريقة التفجير السلس ؛

وضع طبقة من الخرسانة المرشوشة. يجب تنفيذ هذه العملية على الفور بعد تطوير الحجر المقوس بأقل تأخير زمني. حسب الظروف الجيولوجية ، يتم رش الخرسانة على الأسطح الجانبية والأمامية للوجه في عدة طبقات ، بسمك كل طبقة من 5 إلى 10 سم.

تركيب مرساة. تتم هذه العملية في المنطقة المجاورة مباشرة للوجه بعد رش الخرسانة مباشرة. من الضروري التقيد الصارم بموقع التصميم وعمق وقطر الحفرة ؛ قد يختلف طول وانحدار المراسي اعتمادًا على الظروف الجيولوجية المحددة في المناطق الفردية ؛

إجراء قياسات التحكم والحفاظ على تطوير البطانة المؤقتة حتى إقامة هيكل بطانة دائم. يتم تنفيذ هذا العمل وفقًا لبرنامج تم تطويره مسبقًا ، والذي يحدد موضع معدات القياس وتكرار القياس ومعالجة المعلومات. يتم استخدام بيانات قياسات التحكم عند تقوية بطانة الخرسانة المرشوشة أو عند حساب تصميم البطانة الدائمة ؛

بناء هيكل تبطين دائم ، مع مراعاة بيانات قياسات التحكم.

طريقة الغرق بجهاز البطانة الخرسانية.تعتمد تقنية الغرق باستخدام البطانة الخرسانية المقوسة أيضًا على استخدام دعامات ذات امتثال محدود ، مما يجعل من الممكن تحقيق قدرة تحمل كتلة الصخور. المبادئ الإنشائية والتكنولوجية الرئيسية لهذه التقنية هي: التركيب الفوري لقوس دعامة معدنية في الأسفل ، محسوبة على الإدراك الجزئي للقيمة المحسوبة لضغط الصخور خلال فترة البناء ، واستبدال اللوح الخشبي التقليدي بـ طبقة خرسانية بسماكة دنيا بين الصخر والجرف الخارجي للقوس المركب (شكل 120).

يضمن هذا الدعم من المرونة المحدودة الحفاظ على التطوير خلال فترة البناء ، أولاً بسبب تشوه الأقواس نفسها ، ولاحقًا بسبب زحف الخرسانة ، التي تبلل عندما تصلب. خلال هذه الفترة ، يتم قياس تشوهات البطانة الخرسانية المقوسة للتحكم في صحة افتراضات التصميم المقبولة. إذا كانت التشوهات غير مهمة أو غائبة ، فيمكن تفكيك الأقواس لإعادة استخدامها المجالات التاليةنفق.

يتم استخدام البطانة الخرسانية المقوسة المؤقتة التي يتم تركيبها بهذه الطريقة (مع أو بدون أقواس) في التبطين الدائم ، كطبقة أولى ، مصممة لتحمل ضغط الصخور. يتم تحديد سماكة الطبقة الثانية من البطانة الدائمة عن طريق حساب النظام متعدد الطبقات لأحمال فترة التشغيل (الضغط الهيدروستاتيكي ، ضغط الصخور المتبقي ، التأثيرات الزلزالية ، إلخ).

في العملية التكنولوجيةتتضمن طريقة إنشاء النفق هذه العمليات التالية:

حفر الثقوب وتطوير وتنظيف الصخور.

تركيب أقواس التثبيت وتركيب القوالب ووضع الخرسانة خلف الأقواس ؛

وضع علامات لقياس نزوح الخرسانة وأخذ القياسات وتحديد ما إذا كان يجب إزالة الأقواس أو تركها ؛

صب الخرسانة الطبقة الداخلية من البطانة الدائمة.

نسخة جديدة من طريقة نواة الدعم.تستخدم هذه الطريقة (الشكل 121) في التربة ذات معامل القوة من 1 إلى 4. تقنية العمل كما يلي. في البداية ، على جانبي النفق المستقبلي ، هناك أعمال داعمة لمقطع عرضي دائري أو على شكل حدوة حصان ، ويتم القيادة قبل عمل أحدهما بالنسبة للآخر. بعد تنفيذ الأعمال الداعمة ، يتم صب الخرسانة فيها على جدران النفق المستقبلي. ثم يقومون بتمرير ملف تعريف الكالوت مع البناء المتزامن لقبو النفق من مسبقة الصنع أو متجانسة الهياكل الخرسانية المسلحةأمامهم بطول الجدران المقامة. في المرحلة الأخيرة ، تم تطوير اللب وصنع القبو العكسي.

أرز. 120. مخطط تكنولوجي لحفر الأنفاق مع تبطين خرساني مقوس: 1 - تبطين خرساني مقوس مؤقت. 2 - وحدة بوابة الحفر ؛ 3 - أقواس فولاذية 4 - البطانة الخرسانية الأولية ؛ 5 - خلاطة الخرسانة بمضخة الخرسانة ؛ ب - صندوق تهوية؛ 7 - عربة تكنولوجية بأقواس ؛ 8 س - القوالب الميكانيكية. 9 - تبطين خرساني دائم ؛ 10 oo - صب الخرسانة الأجزاء السفليةبطانة الجدار 11 - صندقة الجدار 12- جرافة

أرز. 121- مخطط تكنولوجي لبناء النفق بنسخة جديدة من طريقة اللب الداعم مع بطانة متجانسة مسبقة الصنع: أ - قيادة الأنفاق أو الفتحات الداعمة ؛ ب - إقامة جدران خرسانية جانبية ؛ في قيادة الجزء المقوس ؛ د - تطوير النواة. د - بناء القوس العكسي ؛ 1 - الأنفاق المرجعية ؛ 2 - البطانة الجاهزة للأنفاق الداعمة ؛ 3 - مكدس الكتلة ؛ 4 - آلة تحميل الصخور. 5 - عربة لحقن المحلول خلف البطانة ؛ 6 - أنبوب تهوية ؛ 7 - الجدران الخرسانية الجانبية. 8 - منفاخ الخرسانة الهوائية. 9 - قاطرة كهربائية 10 - صندقة الجدار 11 - جوهر ؛ 12 - جزء كالوت من النفق ؛ 13 - تبطين القبو من الكتل الخرسانية المسلحة الجاهزة ؛ 14 - آلة تكديس البطانة القبو ؛ 15 - عربة قلابة ذاتية الدفع ؛ 16 - جهاز حفر ذاتي الحركة ؛ 17 - شاحنة قلابة 18 - حفار نفق. 19 - عكس الماء

يتم تنفيذ مجمع الأعمال بأكمله باستخدام معدات عالية الأداء: الدروع ، والتكديس ، وآلات تحميل الصخور ، والحفارات ، والقوالب الميكانيكية ، ومضخات الخرسانة ، والمركبات ذات المحركات. باستخدام هذه التقنية ، يتم بناء محطات ذات قبو واحد.