Ang isa sa pinakamahalagang elemento sa pagtatayo ng mga tunnel at subway, para sa paunang pagproseso ng bato kung saan isasagawa ang pagtatayo ng isang partikular na pasilidad, ay isang tunneling shield. Ang kagamitang ito, bilang panuntunan, ay gumagana bilang bahagi ng isang complex ng tunneling equipment, ngunit ito ang pinakamahalaga sa lahat ng gumaganang bahagi nito.

Konstruksyon ng isang tunneling shield

Bilang isang patakaran, sa mga diametrical na termino, ang mga sukat ng tunneling shield ay maaaring mag-iba mula isa hanggang labing siyam na metro, na medyo malaki ang sukat. Alinsunod dito, mas malaki ang sukat ng konstruksiyon, mas malaki ang diameter ng tunneling shield na napili para gamitin. Ang produktong ito ay madalas ding ginagamit para sa lahat ng uri ng mga problema, sa mga kaso kung saan ang trabaho ay isinasagawa sa ilalim ng lupa.

Ang pangunahing gumaganang elemento ng tunneling shield ay ang mga bahagi tulad ng kutsilyo-type ring, support-type ring, at jacks, na maaaring panel, platform at downhole. Gayundin, ang mga elemento ng gumaganang bahagi ng kalasag ay kinabibilangan ng mga tubo, isang sistema ng kontrol at mga partisyon, na maaaring patayo o pahalang.

Mga uri ng tunneling shield

Ang mga kalasag ng tunneling ay nahahati sa mekanikal at hindi mekanikal na mga kalasag. Ang isang non-mechanized na kalasag ay halos walang gumaganang mga function maliban sa pagsisilbi bilang isang tinatawag na proteksyon laban sa pagkasira, habang ang mga manggagawa ay gumaganap ng lahat ng pisikal na trabaho sa kanilang sarili, gamit ang jackhammers.

Kasama rin sa ganitong uri ang mga tunneling shield na nilagyan ng caisson. Ginagamit ang mga ito sa mga lugar na puspos ng tubig. Ang isang espesyal na damper ay naka-mount sa panel na ito, kung saan ang hangin sa ilalim ng mataas na presyon ay naipon, kung saan ang tubig ay pumped out mula sa lupa.

Prinsipyo ng pagtatrabaho ng tunneling shield

Ang kalasag ay nagpapatakbo sa pamamagitan ng umiikot na mga bahagi ng rotor, na nilagyan ng isang espesyal na uri ng mga cutter. Ito ay dahil sa pag-ikot ng mga mekanismong ito na nangyayari ang pagkasira ng bato. Susunod, ang naprosesong lupa ay ibinibigay sa pamamagitan ng isang conveyor device para sa karagdagang transportasyon. Ang mga kalasag na may mekanisadong prinsipyo ng pagpapatakbo ay mayroon ding mga subdibisyon.

Nilagyan din ng mga elemento tulad ng caisson ang mga mechanized tunneling shield. Ang isa pang uri ng mga mekanisadong kalasag ay mga kalasag na nilagyan ng tulad ng isang gumaganang elemento bilang isang loader ng lupa, kung saan ang lupa ay inihatid, at pagkatapos lamang sa isang mas durog na anyo ito ay tinanggal sa pamamagitan ng pagpapatakbo ng isang screw-type conveyor.

Mayroon ding isa pang uri ng mechanical tunneling shields, na nilagyan ng tulad ng isang gumaganang elemento bilang isang haydroliko na pagkarga. Sa aparatong ito, ang lupa ay hinaluan ng isang sangkap tulad ng isang solusyon ng bentonite, na nagdadala ng lupa sa pamamagitan ng isang pipeline sa ibabaw, habang ang lupa mismo ay nahihiwalay mula sa solusyon, na nananatili sa haydroliko na pagkarga. Gayunpaman, ang paggamit ng mga modelong ito ay hindi masyadong madalas, dahil ang ganitong uri ng kagamitan ay itinuturing na pinakamahal.

Ang pagiging produktibo ng mga kalasag ng tunneling ay medyo mataas, na kung bakit ito ay malawakang ginagamit. Ngayon, ang ganitong uri ng kagamitan ay ginawa ng parehong mga tagagawa ng Ruso at dayuhan, at ang pagpili ng isang modelo o iba pa ay nakasalalay lamang sa kalikasan at pagiging kumplikado ng gawaing isasagawa.

PANIMULA

Ang isang mining shield (Figure 1) ay isang movable structure na matatagpuan sa ulo ng isang tunnel na ginagawa at sinisigurado ang ligtas na pagmimina ng bato sa mukha, inilalagay ito sa in-tunnel na transportasyon at pagtayo ng suporta (lining). Ang mga kalasag sa tunneling ay maaaring maging non-mekanisado (ang pagmimina ng bato ay isinasagawa nang manu-mano) at mekanisado. Ang mga tunneling shield ay lalong nagiging tunneling complex. Karaniwang mayroon silang bilog na cross-section, ngunit maaaring hugis-parihaba, elliptical, hugis ng horseshoe, o open-ended. Sa laki, ang mga board ay conventionally nahahati sa mga board na malaki (higit sa 7 m), daluyan (mula 7 hanggang 5 m) at maliit na seksyon (mas mababa sa 5 m). Ang mga tunneling shield ay karaniwang gawa sa metal at maaaring gamitin sa anumang kondisyon ng pagmimina at geological, ngunit ang mga ito ay pinaka-epektibo sa malambot na mga lupa. Para sa mas mahusay na pagkontrol, ang mga kalasag ng tunneling ay dapat magkaroon ng kinakailangang kakayahang magamit, na nailalarawan, sa partikular, sa pamamagitan ng ratio ng haba sa nakahalang laki.

Figure 1 - Mining complex Herrenknecht-10690

Ang tunneling shield ay unang ginamit sa Great Britain ni M.I. Brunel sa panahon ng pagtatayo ng isang tunel sa ilalim ng River Thames (1825). Sa kanilang tulong, ang karamihan sa mga metro tunnel sa Moscow, St. Petersburg, Kyiv at iba pang mga lungsod ay itinayo.

Ang diameter ng mga resultang tunnels ay maaaring mag-iba mula 1 hanggang 19 m. Ang pinakamalaking diameter, 19 m, ay matatagpuan sa apat na tunneling shield na kasalukuyang ginagamit sa pagtatayo ng Gotthard railway tunnel sa Switzerland.

Upang lumikha ng mga tunnel na may maliit na diameter, ginagamit ang pahalang na pagbabarena - haba hanggang 2 km, diameter hanggang 1.2 m

APLIKASYON NG MINING SHIELDS

Ang gumaganang katawan ng mga umiiral na tunneling shield ay kumikilos sa mukha pangunahin sa pamamagitan ng pagpindot, pagputol o pinagsamang paraan. Ang pamamaraan ng indentation ay epektibo sa maluwag (buhangin) at malambot na plastik na magkakaugnay (clayey at malantik) na mga lupa.

Ang indentation ay isinasagawa ng bahagi ng ulo, na binubuo ng isang singsing ng kutsilyo at mga cutting strips o isang diaphragm na may mga bintana kung saan ang lupa sa anyo ng scree o briquettes ay pumapasok sa tunneling shield. Kapag naghuhukay sa maluwag na mga lupa, ang mga pagputol ng mga piraso ay ginawa sa anyo ng mga pahalang at hilig na istante, na magkakaugnay ng mga patayong tadyang. Ang paggamit ng medium-section tunneling shield na may pahalang na flanges ay binabawasan ang halaga ng 1 linear line. m ng tunnel at nagbibigay-daan sa iyo na makapasa ng hanggang 400 linear meters bawat buwan. Ang paraan ng pagputol ng mukha ay epektibo sa matatag na magkakaugnay na mga lupa, lalo na ang mga siksik na luad at shales. Ang rotary, planetary at milling working body ay pangunahing ginagamit para sa pagputol. Ang pinakakaraniwang ginagamit ay ang mga rotary organ na pumuputol ng bato sa mga pabilog na landas gamit ang mga cutter na naka-mount sa mga radial beam. Ang espasyo sa pagitan ng mga beam ay ginagamit upang idirekta ang pinutol na bato sa loob ng isang medium-section na tunneling shield na may pahalang na flanges at access polytene sa Moscow at Kyiv. Ang pangunahing baras ng nagtatrabaho na katawan ay gumagalaw nang nakapag-iisa sa mukha sa bilis na 5-7 mm / min.

Upang mapabuti ang pag-access sa ibaba at makakuha ng mataas na metalikang kuwintas, sa ilang mga tunneling machine ang rotor body ay ginawa sa anyo ng isang cylindrical body na may malaking diameter na gear at radial beam. Sa England, ang mga kalasag na may diameter na 4.27 at 3.9 m na may rotary working body sa anyo ng isang cylindrical body (drum), na nilagyan ng anim na panlabas na radial at panloob na diametrical beam na nilagyan ng mga cutter, ay matagumpay na ginagamit kapag naghuhukay sa Cambrian clays. ng London Underground.

Matagumpay na nagamit ang rotary element sa mga makina ng US kapag nagbubutas ng tunnel na may diameter na 7.5-7.9 m sa malambot na mga bali na shales. Kapag hinuhukay ang Leningrad metro sa Cambrian clays, matagumpay na ginamit ang isang tunneling shield na may planetary working body ng 6 na disk na inilagay sa isang cruciform carrier, sa singsing kung saan 12 bucket ang nakakabit, na kumukuha ng lupa. Ang isa pang kalasag na may planetary body na may kapasidad na 110 kW sa anyo ng 2 disk na naka-mount sa isang carrier ay ginamit kapag naghuhukay ng Moscow Metro tunnel sa alternating carbon clay at limestones na may compressive strength na hanggang 300 kg / cm2. Ang Tbilisi metro ay itinatayo na may parehong kalasag sa mga sandstone at mudstone na may compressive strength na 450-630 kg/cm2.

Para sa pumipili na pagmimina ng mukha, ang mga tunneling shield ay nilagyan ng milling working body, ang pangunahing elemento kung saan ay isang ulo na naka-mount sa isang baras at nilagyan ng mga cutter. Sa PShchM-4 tunneling shield na may diameter na 4.09 m, ang ulo ay may kasamang 2 cutting bits na may diameter na 350 at 600 mm, umiikot sa iba't ibang direksyon. Ang isang baras na may gumaganang ulo, na nakabitin sa isang dayapragm na naka-install sa harap ng suportang singsing ng kalasag ng tunneling, ay gumagalaw nang patayo at pahalang gamit ang mga hydraulic jack, at ang ulo, bilang karagdagan, ay umaabot na may kaugnayan sa katawan ng baras. Ang nabuong lupa ay bumagsak at, sa tulong ng raking paws, ay ikinarga sa isang apron feeder na dumadaan sa gitnang butas ng block paver shaft.

Sa isang tool sa paggiling, kung minsan ang isang pinagsamang paraan ng pag-impluwensya sa mukha ay maaaring gamitin, na may pag-unlad ng gitnang bahagi ng mukha sa pamamagitan ng nagtatrabaho na katawan, at ang paligid na bahagi sa pamamagitan ng singsing ng kutsilyo ng kalasag ng tunneling. Sa dalisay na anyo nito, ang pinagsamang pamamaraan ay naka-embed sa isang tunneling shield na may diameter na 2.56 m, nilagyan ng milling head na umiikot mula sa isang 20 kW motor sa bilis na 10 rpm at may isang antas ng kalayaan sa direksyon ng longitudinal axis ng kalasag.

Sa mga buhangin na puspos ng tubig, napapailalim sa pagbawas ng tubig o paggamit ng compressed air, ginagamit ang mga tunneling shield na may pahalang na istante.

Sa hydrostatic pressure na lumampas sa 3 atm, ang mga selyadong tunneling shield na may diaphragm ay maaaring gamitin, ang espasyo sa harap nito ay puno ng tubig, na nagsisilbing hydraulic load.

Ang pagpili ng lupa sa anyo ng pulp mula sa mukha ay isinasagawa ng mga hydraulic elevator o dredging unit.

Ang pag-unlad ng mukha ay maaaring isagawa gamit ang isang hydraulic jet, na ibinibigay mula sa isang nozzle, o gamit ang isang gumaganang katawan, halimbawa. sa anyo ng isang single-beam bar na nilagyan ng chain na may pagputol ng mga ngipin. Ang isang espesyal na tampok ng kalasag ay ang paglikha ng suporta mula sa monolithic pressed concrete. Bilang karagdagan sa unti-unting paglipat ng mga kalasag ng tunneling, kilala ang tinatawag na mga umiikot na kalasag.

Ang mga kalasag ng tunneling ay nagsimula kamakailan na gamitin para sa bukas na tunneling. Sa partikular, ang isang bukas na kalasag na may lapad na 9.02 m, isang taas na 8.2 m at isang haba ng 13.8 m ay ginamit kapag naghuhukay ng isang double-track running tunnel ng Frunzensky radius ng Moscow Metro sa clay soils. Ang bahagi ng ulo ng kalasag ay nabuo sa pamamagitan ng dalawang gilid na patayong pader at isang pangharap na dingding ng isang sirang balangkas.

Ang pagpili ng lupa mula sa loob ng bahagi ng ulo hanggang sa lalim na 7.3 m ay isinagawa gamit ang isang excavator na nilagyan ng backhoe at isang bucket na may kapasidad na 1.4 m3, at ang pag-install ng mga closed lining na seksyon sa bahagi ng buntot ay isinagawa ng isang gantry crane.

Ang lahat ng mga mekanisadong kalasag ng tunneling ay dalubhasa at ang bawat isa sa kanila ay may medyo makitid na lugar na pinakamabisang paggamit sa ilang partikular na kondisyon ng pagmimina at geological.

Kasabay nito, kinakailangan na lumikha ng mga unibersal na mekanisadong kalasag ng tunneling para sa pagmamaneho sa isang malawak na hanay ng malambot na mga lupa (mula sa maluwag na buhangin hanggang sa siksik na luad) na may mabilis na pagbabago ng paraan ng epekto sa mukha, na tinitiyak ang katatagan ng mukha kapag ang Ang anggulo ng natural na pahinga ng lupa ay nagbabago mula 90 hanggang 40°, minimal na puwersa para sa pagpasok ng kalasag sa lupa at libreng pag-access sa mukha.

MINING SHIELD (a. tunneling shield; n. Vortriebsschield; f. bouclier d'avancement; i. escudo) ay isang pansamantalang mobile metal bottom-hole support, sa ilalim ng proteksyon kung saan ang mga pangunahing proseso ng tunneling cycle ay isinasagawa. Ang Ang tunneling shield ay unang ginamit noong 1825 sa panahon ng pagtatayo ng isang transport tunnel sa ilalim ng River Thames sa London.

Ang mga modernong kalasag ng tunneling, bilang panuntunan, ay may isang pabilog (cylindrical), mas madalas na hugis-parihaba, may arko at iba pang mga cross-sectional na hugis. Sa disenyo ng tunneling shield, may mga bahagi ng talim (harap), suporta (pangunahing) at buntot. Sa bahagi ng kutsilyo, ang bato ay minahan; sa suporta - inilalagay ang mga kagamitan at panel jack para sa paglipat ng panel. Sa ilalim ng proteksyon ng seksyon ng buntot, ang permanenteng suporta para sa paghuhukay ay itinatayo. Ang mga tunneling shield ay gumagalaw habang ang bato ay hinuhukay sa mukha, kadalasan sa pamamagitan ng pagtulak palayo sa dati nang naka-install na permanenteng suporta na may mga hydraulic jack na matatagpuan sa kahabaan ng perimeter ng sumusuportang bahagi ng kalasag. Ang mga sumusunod ay maaaring i-mount sa tunneling shield: isang mekanismo ng pag-unlad ng mukha (nagtatrabahong katawan); isang aparato para sa pagkarga ng mass ng bato sa isang in-mine loader para sa kasunod na pag-reload sa mga troli, papunta sa isang conveyor o iba pang paraan ng in-mine (tunnel) na transportasyon; isang mekanismo para sa pag-install ng permanenteng, karaniwang block (tubing) na suporta o pagbibigay ng kongkretong timpla sa likod ng formwork.

Depende sa paraan ng pagtatrabaho sa mukha, ang mga tunneling shield ay nahahati sa mekanisado at di-mekanisado. Kasama sa mga mekanikal ang mga kalasag na nilagyan ng iba't ibang mga gumaganang katawan na sumisira sa bato (Fig.), kadalasang rod, excavator, planetary, na may hydromechanical na pagkawasak, aktibong pahalang na mga platform.

Ginagamit din ang mga espesyal na kalasag ng tunneling, kasama. na may saradong ulo para sa pagtatayo ng mga gawaing minahan sa partikular na mahirap na kondisyon ng pagmimina at geological. Ang isang natatanging tampok ng non-mechanized tunneling shields ay ang kawalan ng anumang espesyal na rock-cutting device. Sa kasong ito, ang mga jackhammer, iba pang mga tool sa kamay, o ang matulis na ulo ng isang kalasag, na pinindot sa mass ng bato, ay ginagamit upang bumuo ng mukha.

Batay sa mga sukat ng cross-sectional, mayroong 3 grupo ng mga panel: maliit - hanggang 10 m2, medium - 10-16 m2; malaki - higit sa 16 m 2. Ang dibisyon ng mga kalasag ng tunneling ayon sa tagapagpahiwatig na ito sa isang tiyak na lawak ay tumutugma sa kanilang pag-uuri ayon sa layunin ng mga gawain. Ang mga maliliit na panel ay kadalasang ginagamit sa pagtatayo ng mga urban sewer (mga panel ng kolektor); medium - para sa mga gawaing minahan (mga kalasag ng bato) at para sa mga layunin ng haydroliko na inhinyero; malalaki - sa panahon ng pagtatayo ng riles, mga lagusan ng kalsada at mga subway, mga paggana ng kapital ng mga minahan, pati na rin ang mga malalaking haydroliko na lagusan. Sa panahon ng pagtatayo ng mga minahan sa coal basin ng Rehiyon ng Moscow, ang tunneling shield ay ginamit upang magmaneho ng higit sa 20 km ng mga pangunahing drift sa mahirap na mga kondisyon ng hydrogeological (1987). Ang haba ng mga collector tunnel na itinayo sa tulong ng tunneling shields in, bilang panuntunan, water-logged sandy at clayey rocks ng cover deposits ay humigit-kumulang 70 km bawat taon. Ang mga kalasag ay ginagamit sa pagtatayo ng mga seksyon ng haulage, escalator at station tunnels sa mahirap na kondisyon ng pagmimina at geological (hanggang 10 km bawat taon). Ang average na rate ng pagtatayo ng maliit na laki ng collector tunnels ay 70-90 m bawat buwan, ang bilis ng record ay lumampas sa 700 m/month. Ang kaukulang mga halaga ng parehong mga tagapagpahiwatig para sa malalaking tunneling shield para sa pagmamaneho ng malayuang mga tunnel ay higit sa 60-70 m bawat buwan at 1240 m (ready tunnel) bawat buwan (Leningrad Metro).

Ang mahirap na manu-manong paggawa ay isang bagay ng nakaraan. Ngayon, ang isang ganap na awtomatiko, mabigat na istraktura na tinatawag na "boring shield" ay ginagamit upang bumuo ng mga subway tunnels. Malamang na maihahambing ito sa isang "uod na bakal" na nag-drill ng isang landas sa bato, na nag-iiwan ng isang tapos na lagusan. Ang mahirap na manu-manong paggawa ay isang bagay ng nakaraan. Ngayon, ang isang ganap na awtomatiko, mabigat na istraktura na tinatawag na "boring shield" ay ginagamit upang bumuo ng mga subway tunnels. Malamang na maihahambing ito sa isang "uod na bakal" na nag-drill ng isang landas sa bato, na nag-iiwan ng isang tapos na lagusan.

Siyanga pala, ayon sa alamat, ang imbentor ng kauna-unahang “mining shield” sa mundo, ang Englishman na si Mark Brunel, ay talagang nakagawa ng ganoong disenyo pagkatapos niyang tingnang mabuti ang “gawa” ng isang ordinaryong uod ng barko nang maglingkod siya. sa hukbong dagat. Napansin niya na ang ulo ng mollusk ay natatakpan ng isang matigas na shell, sa tulong ng mga tulis-tulis na gilid kung saan ang uod ay nag-drill sa puno, na nag-iiwan ng isang makinis na proteksiyon na layer ng dayap sa mga dingding ng daanan.

Ang ideya ng isang makina na lubos na pinasimple ang pagtatayo ng mga tunnel ay nabuo noong 1817, nang hilingin ni Russian Emperor Alexander I kay Brunel na magdisenyo ng isang tunel sa ilalim ng Neva sa St. Totoo, ang inhinyero ay hindi kailanman nagawang magtrabaho sa Russia - ang emperador sa huli ay nagpasya na magtayo ng tulay sa inilaan na lugar

Gayunpaman, ang unang kalasag ni Brunel ay na-patent noong 1818, at noong 1825, nagsimula ang pagtatayo ng isang tunel sa ilalim ng Thames sa tulong nito.

Sa unang makina, ang lupa ay pinili ng 36 na minero nang sabay-sabay, bawat isa ay matatagpuan sa kanyang sariling selda. Matapos mahukay ang lupa ng ilang sentimetro, ang kalasag ay bahagyang inilipat pasulong. Ito ay hindi isang madaling trabaho, dahil sa patuloy na pagtagos ng tubig (ang ilalim ng ilog ay matatagpuan lamang ng ilang metro sa itaas ng mga arko ng double tunnel na ito). Ilang baha sa minahan ang kumitil sa buhay ng pitong manggagawa, at minsan ay muntik nang mamatay ang anak ni Brunel. Bukod dito, ang swamp gas ay sumiklab nang higit sa isang beses sa isang underground construction site. Gayunpaman ang gawain ay natapos sa tagumpay. Sa unang araw pagkatapos ng pagbubukas ng kamangha-manghang istraktura, 15 libong tao ang dumaan sa tunel. Mula noon, ang Great Britain ay karapat-dapat na itinuturing na pioneer ng shield tunneling, at ang shield method mismo ay tinawag na "London" sa espesyal na panitikan.

Sa ating bansa, ang isang tunneling shield ay unang ginamit sa pagtatayo ng metro noong 1934 upang maghukay ng isang mahirap na seksyon ng unang yugto ng Moscow metro sa pagitan ng Teatralnaya Square at Lubyanka

At sa panahon ng pagtatayo ng ikalawang yugto ng Moscow metro, 42 na mga kalasag ang gumagana nang sabay-sabay sa mga ruta - isang talaan para sa dami ng mga kagamitang ginamit. Simula noon, higit sa 70% ng mga metro tunnel ng kabisera ang naitayo gamit ang teknolohiyang ito, iyon ay, lahat ng mababaw na istasyon. Ang mga tagabuo ng Moscow ay ang una sa mundo na gumawa ng mga hilig na tunnel gamit ang tunnel boring shield.

Sa mga unang panel, tulad ng nabanggit na, ang lupa ay manu-manong pinili ng mga manggagawa gamit ang jackhammer at inalis sa pamamagitan ng isang naitayo na tunnel sa mga troli. Upang ilipat ang kalasag pasulong, ginamit ang mga screw jack, na nakapatong sa natapos na seksyon ng lining ng tunnel at itinulak ang makina pasulong.

Ang laki ng mga lagusan ay lumaki, at ang disenyo ng "uod" ay napabuti din: ang mga pahalang na platform ay lumitaw sa harap na bahagi nito, na nagpapahintulot sa mga manggagawa na bumuo ng lupa nang sabay-sabay mula sa dalawa (at kung minsan higit pa) na mga tier. Gayunpaman, dahil sa malaking halaga ng manu-manong paggawa at madalas na mga aksidente, ang rate ng pagtagos ay naiwan ng maraming nais.

Ang proseso ay makabuluhang pinabilis sa pamamagitan ng paggamit ng prefabricated lining mula sa malalaking elemento - sa una ay cast iron tubing. Ang mga higanteng singsing na bumubuo ng mga lagusan ay nagsimulang tipunin mula sa ilang mga elemento

Ang susunod na yugto sa "ebolusyon" ng mga tunnel boring complex ay ang pagbuo ng mga istruktura na may tinatawag na "load ng lupa". Kapag nagpapatakbo ng tulad ng isang kalasag, ang bato ay unang pinapakain sa isang selyadong silid, kung saan ang lupa ay tinanggal gamit ang prinsipyo ng "gilingan ng karne" gamit ang isang screw conveyor.

Ngayon, ang mga tunnel ay itinayo sa pinakamahirap na kondisyon ng engineering at geological, at ang mga modernong kalasag ay idinisenyo para sa pag-tunnel sa iba't ibang mga lupa, kabilang ang mga hindi matatag. Ang mga complex ay nagpapatakbo sa dalawang cycle: una nilang binuo ang lupa, pagkatapos ay itinayo nila ang lining, pag-install ng mga bloke. Ang average na bilis ng pagtagos ng mga kalasag ngayon ay 80-100 m bawat buwan, ang average na gastos ay 20 milyong euro.

Ang metro ay nangangailangan din ng mga inclined tunnel para sa mga escalator area. Sa kahilingan ng Mosmetrostroy, ang kumpanya ng Canada na Lovat ay bumuo at gumawa ng isang tunnel boring complex na may panlabas na diameter na 11 m para sa paglalagay ng mga escalator tunnels. Gamit ang unit, ang mga tagabuo ng metro ng kabisera ang una sa mundo na gumawa ng shield tunneling para sa mga escalator. Nangyari ito sa istasyon ng Maryina Roshcha.

Sa pamamagitan ng paraan, ang pang-araw-araw na buhay ng mga tagabuo ng metro ay hindi lahat ng walang pag-iibigan: sa sandaling si Richard Lovat, ang nagtatag ng sikat na tagagawa ng tunnel-boring na kalasag na LOVAT, ay nagpasya na ang lahat ng mga kumplikadong ginawa ng kanyang kumpanya ay magkakaroon ng mga pangalan ng kababaihan. bilang parangal sa patroness ng underground work, St. Barbara. Sa kanyang magaan na kamay, ipinanganak ang isang tradisyon - pagtatalaga ng mga pangalan ng kababaihan sa mga kalasag. Iyon ang dahilan kung bakit "Claudia", "Katyusha", "Polina" at "Olga" ay nagtatrabaho sa Moscow.

Kaunti tungkol sa mga talaan ng "panel": ang pinakamalaking tunnel boring complex sa mundo ay isang makina na may diameter na 19 metro, na sa isang buwan ay maaaring maglagay ng 250-300 metro ng tunnel sa dalawang tier, na tumanggap ng apat na lane ng isang highway at isang metro line . Ang gayong napakalaking himala ng teknolohiya ay nagkakahalaga ng 60-100 milyong euro.

Gayunpaman, ang pamumuno sa paggamit ng mga tunnel boring system ay kabilang sa Moscow. Sa kabisera, matagumpay na nakumpleto ng kalasag ng kumpanyang Herrenknecht na may diameter na 14.2 m ang paghuhukay ng unang pinagsamang auto-metro tunnel ng Russia sa kahabaan ng ruta ng Zvenigorodsky Prospekt malapit sa Serebryany Bor. Sa 2.5 km ng ruta, 1.5 ang sakop gamit ang paraan ng kalasag.

Ngayon, ang underground na Moscow ay naging isang malaking site ng konstruksiyon - sa pamamagitan ng 2015, ito ay pinlano na magtayo ng higit sa 70 km ng mga linya ng metro sa metropolis. Ang mga tunnel para sa bagong Moscow metro ay hinuhukay ng higit sa 20 malalaking complex - "mole", na tinitiyak ang mataas na bilis at kalidad ng trabaho - at ang hukbo ng mga hindi mapapalitang makina na ito ay mapupunan upang sa 2020 ang haba ng mga linya ng metro ay tataas 1.5 beses - hanggang 451.2 km.

Kapag inihahanda ang materyal, ginamit ang mga larawan ng mga livejournal na blogger: Alexander "Russos" Popov, Vadim Makhorov at Nikolai "Stomaster".

Ang pangunahing paraan ng mekanisasyon ng mga operasyon ng pagmimina at pagprotekta sa mukha mula sa pagbagsak ng bato para sa buong ikot ng pagmimina - mula sa pagmimina ng bato hanggang sa pagtatayo ng lining - ay mga kalasag. Ang tunneling shield ay isang movable steel support sa anyo ng hollow steel cylinder na nakahiga nang pahalang malapit sa mukha. Ang hugis ng kalasag ay sumusunod sa hugis ng lining na ginagawa.

Ang mga pangunahing bahagi ng kalasag (Larawan 45) ay singsing ng kutsilyo 2 at singsing ng suporta 1 (sa ilang mga disenyo ay naka-install ang isang singsing na suporta sa kutsilyo) at shell 9, kung saan naka-mount ang prefabricated lining. Pagkatapos ng pagmimina ng bato na matatagpuan sa harap ng singsing ng kutsilyo, ang kalasag, sa tulong ng mga shield hydraulic cylinders 10, na nakapatong sa huling singsing ng lining ng tunnel, ay inilipat pasulong sa puwang na napalaya mula sa bato. Pagkatapos nito, ang mga hydraulic cylinder rod ay tinanggal at ang isa pang lining ring ay naka-mount sa shield shell. Ang mukha na bato ay sinigurado ng mga kalasag na gawa sa mga tabla, na pinipindot ng mga downhole hydraulic cylinder 7.

Sa loob ng mga singsing ng suporta at kutsilyo, ang panloob na espasyo ng kalasag ay nahahati: sa pamamagitan ng mga pahalang na partisyon 5 sa mga tier at sa pamamagitan ng mga vertical na partisyon 3 sa mga cell. Ang mga pahalang na partisyon ay may mga maaaring iurong na mga platform 4, ang paggalaw nito ay sinisiguro ng mga espesyal na platform hydraulic cylinders. (Sa teknikal na literatura ng mga nakaraang taon ng publikasyon, ang shield, downhole at platform hydraulic cylinders ay tinatawag na hydraulic jacks, o hydraulic jacks.)

Ang mga singsing ng suporta at kutsilyo ng kalasag ay binuo mula sa mga elemento ng bahagi ng bakal, na kumukonekta sa mga ito gamit ang mga bolts tulad ng mga tubing kapag pinagsama ang lining ring. Ang shell ng kalasag ay binuo mula sa mga sheet ng bakal na hubog sa isang cylindrical na ibabaw. Ang mga sheet ay konektado sa bawat isa, pati na rin sa support ring, gamit ang mga countersunk bolts.

Ang mga kalasag ng tunneling ay nahahati ayon sa mga sumusunod na pangunahing katangian:

ayon sa cross-sectional area ng excavation passable - sa mga panel na may maliit na diameter (hanggang sa 3200 mm), medium diameter (hanggang 5200 mm) at malaking diameter (higit sa 5200 mm);

ayon sa antas ng mekanisasyon ng mga pangunahing proseso ng produksyon - bahagyang mekanisado at mekanisadong mga kalasag. Sa mga kalasag ng unang uri, ang pagmimina ng mukha ay isinasagawa nang manu-mano o sa pamamagitan ng pagsabog, at ang pag-load at transportasyon ng bato, ang pagtatayo ng lining at paggalaw ng kalasag ay mekanisado; sa mga kalasag ng pangalawang uri, ang lahat ng mga pangunahing proseso ay mekanisado;

Ayon sa lugar ng aplikasyon, ang mga kalasag ay nahahati sa mga inilaan para sa paghuhukay sa mga baha na lupa, para sa paghuhukay sa maluwag at hindi matatag na mga lupa ng natural na kahalumigmigan, para sa paghuhukay sa mga lupa na may koepisyent ng lakas mula 0.5 hanggang 5, at para sa paghuhukay sa mga lupa. na may koepisyent ng lakas na higit sa 5.

kanin. 45. Bahagyang mekanisadong kalasag sa tunneling:
1 - singsing ng suporta; 2 - singsing ng kutsilyo; 3 - patayong partisyon; 4 - maaaring iurong na platform; 5 - pahalang na pagkahati; 6 - haydroliko sistema; 7 - downhole hydraulic cylinder; 8 - overlay; 9 - kalasag shell; 10 - shield hydraulic cylinder; 11 - suporta sa takong

kanin. 46. ​​Mekanisadong tunneling complex

Ang mga kalasag sa tunneling ay nilagyan ng mga mekanismo para sa pagkarga ng nabuong lupa sa isang conveyor (conveyor) o direkta sa mga troli. Sa bahagyang mekanisadong mga panel, ang pag-load ng lupa sa mga troli ay isinasagawa gamit ang isang loading machine, sa maliit na diameter na mga panel - nang manu-mano. Sa mga mekanisadong kalasag, ang mga elemento ng pag-load ay may iba't ibang disenyo.

Tinitiyak ng mga modernong panel complex ang pagpapatupad ng mga proseso para sa pagbuo at pag-fasten ng mukha ng mukha, pag-load at pag-alis ng lupa sa labas ng complex, pagtatayo ng mga lining ng tunnel, pag-iniksyon ng solusyon sa lining space, atbp.

Ang mga complex kung saan nakamit ang kumpletong mekanisasyon ng gawaing pag-tunnel ay tinatawag na mga mechanized complex (Larawan 46). Kasunod ng kalasag, isang lining stacker 4, isang tunnel conveyor 5 at iba pang teknolohikal na kagamitan ay naka-install kasabay nito. Kapag naghuhukay sa hindi matatag na mga bato, ang gumaganang katawan (ehekutibo) ng kalasag, kasama ang pag-unlad ng bato, ay tinitiyak na ang mukha ng mukha ay pinananatili mula sa pagbagsak.

Ayon sa prinsipyo ng pagpapatakbo, tatlong grupo ng mga nagtatrabaho na katawan ay nakikilala:

patuloy na pagkilos, kung ang pag-unlad ng lupa ay nangyayari nang sabay-sabay sa buong bahagi ng mukha (halimbawa, isang rotary-type na working body);

cyclical action, kung ang pag-unlad ng lupa ay nangyayari sa magkahiwalay na mga yugto ng panahon sa magkahiwalay na mga seksyon ng mukha (halimbawa, isang excavator-type working body);

pinagsamang mga aksyon kapag ang hindi bababa sa isa sa dalawang uri ng mga nagtatrabaho na katawan ay pinagsama (halimbawa, isang uri ng excavator na may pahalang na cutting platform).

Ang mga rotary working body ay maaaring may flat o screw faceplate (Larawan 47, a) na may mga puwang para sa paglabas ng lupa o uri ng beam (Larawan 47.6). Ang mga organ na ito, depende sa lakas ng mga bato, ay nilagyan ng mga plate o rod cutter, cutter at iba pang mga tool. Kapag umiikot, ang cutting tool ay pumuputol sa lupa at sinisira ito.

Ang kalasag ay maaaring nilagyan ng mga maaaring palitan na bahagi ng trabaho depende sa katigasan ng bato: isang excavator working tool (Fig. 47, c) para sa pagtatrabaho sa sandy loam, loam, at clay; boom executive body na may cutting crown (Fig. 47, d) para sa pagtatrabaho sa matitigas na clay, limestones, sandstones.

Ang pahalang na paghahati ng mga partisyon (mga platform) ng nagtatrabaho na katawan ay nagpapahintulot sa iyo na magtrabaho sa buhangin at maramihang mga lupa. Sa mga pahalang na partisyon, kapag ipinasok ang mga ito sa mukha, ang mga slide ng lupa ay nabuo sa isang anggulo ng natural na pahinga, na tinitiyak ang katatagan ng mukha (i.e., gumaganap ng mga function ng pansamantalang suporta).

Sa tulong ng mga mekanisadong kumplikado, bilang karagdagan sa mga maginoo na gawa na lining, ang monolithically pressed at prefabricated linings na pinindot sa bato ay itinayo din. Ang mga monolitikong pinindot na lining ay nabubuo kapag ang kongkretong timpla ay nasiksik sa pamamagitan ng pagsisikap ng mga shield hydraulic cylinder kapag ang shield ay ipinasok sa mukha. Matapos i-install ang susunod na seksyon ng formwork sa likurang bahagi ng kalasag at pumping ang kongkretong halo sa likod nito, ang kalasag ay inilipat pasulong, habang sa ilalim ng presyon ng mga hydraulic cylinder ang timpla sa formwork ay siksik at ang tapos na kongkretong lining ay nananatiling direkta sa likod. ang kalasag. Ang kakaiba ng prefabricated reinforced concrete linings ng isang pabilog na hugis, na pinindot sa nakapalibot na mass ng bato, ay kaagad pagkatapos ng kanilang pag-install, ang mga lining ring ay pinindot laban sa contour ng paghuhukay at ang lining ay agad na nagsisimulang gumana, na pumipigil sa pagbuo ng presyon ng bato at paghupa ng ibabaw ng lupa.

kanin. 47. Mga scheme ng gumaganang katawan ng mga mekanisadong kalasag sa tunneling:
a-rotor na may screw faceplate; b - uri ng rotary beam; c - uri ng excavator; g - uri ng paggiling

kanin. 48. Roadheader 4PP-2

Sa panahon ng proseso ng pagtagos, ang mga kalasag ay tumagilid (paikot sa isang axis). Upang maiwasan ang pag-roll sa mga kalasag, ang mga aileron (metal plates) ay ginagamit, na naka-install sa mga espesyal na puwang sa mga segment ng suporta (knife-support) ring at itinulak palabas ng katawan ng kalasag gamit ang mga hydraulic cylinder. Upang gawing posible ang pag-install ng isang kalasag sa mga hubog na seksyon ng ruta ng tunel, kinakailangan na gumawa ng isang panig na pagpapalawak ng cross-section ng paghuhukay. Para sa layuning ito, ang isang retractable copier-cutter (copier-cutter) ay naka-install sa gumaganang bahagi ng kalasag. Ang copy-cutter ay kinokontrol ng panel operator mula sa kanyang lugar ng trabaho gamit ang isang hydraulic mechanism.

Ginagamit ang mga laser device upang matukoy at makontrol ang posisyon ng kalasag sa plano at profile. Ang aparato ay nakakabit sa lining upang ang laser beam ay nakadirekta parallel sa axis ng tunnel at 1-1.2 m sa ibaba ng arko. Upang bigyan ang beam ng nais na direksyon sa plano at upang makontrol ang katatagan ng beam, sa hindi bababa sa dalawang linya ng tubo ang ginagamit, at sa profile - hindi bababa sa dalawang pahalang na mga thread (gumamit ng naylon fishing line). Habang lumalayo ang kalasag mula sa aparatong laser, ang mga bagong linya ng tubo at mga thread ay naayos tuwing 100-150 m.

Upang i-seal ang gap ng konstruksiyon at bigyan ang mga singsing ng tamang geometric na hugis, isang pneumatic torus device ang naka-install sa mga shield.

Ang roadheader (Fig. 48) ay isang self-propelled na makina na may mga track ng caterpillar 3. Ang gumaganang mga bahagi ng mga pinagsama ay teleskopiko na boom 2 na may mga cutting conical crown 1. Ang pagkarga ng binuong bato gamit ang ipinares na mga paa 4 ng uri ng raking ay pinagsama sa ang pagpapatakbo ng nagtatrabaho na katawan. Ang combine ay isang mobile machine, kung kinakailangan. Maaari itong alisin mula sa mukha nang hindi binubuwag sa ilalim ng sarili nitong kapangyarihan (na imposible para sa pag-tunnel ng mga kalasag). Hindi tulad ng mga tunneling shield, ang mga combine ay maaaring gamitin sa mga minahan na may iba't ibang hugis at cross-sectional na laki. Gayunpaman, ang kawalan ng suporta sa mobile sa mga roadheader ay nagbibigay-daan sa mga ito na magamit lamang sa mga matatag na mukha.