Городское туннелирование EPB в ограниченном пространстве
|
АННОТАЦИЯ:
Проект Центрального метро Сан-Франциско представляет собой сложный современный пример городского туннелирования в условиях ограниченного пространства. Две машины для балансировки давления грунта (EPB) диаметром 6,3 м прокладывают параллельные туннели длиной 2,5 км под низким покрытием и в смешанных грунтовых условиях. Небольшая стартовая площадка, расположенная между межштатной автомагистралью и съездом, сильно изогнутая трасса туннеля и геология представляют собой особые проблемы. Эти элементы требовали индивидуальной конструкции туннеля и машин, начиная от отгрузки и сборки ТБМ, заканчивая запуском и выемкой грунта.
В этом документе обсуждаются проблемы и решения проекта Центрального метрополитена с акцентом на ТБМ и непрерывную конвейерную логистику. Требования проекта включают в себя взрывозащищенные электрические компоненты, лазерную съемку, транспортные средства снабжения на резиновых колесах, а также машины и резервные решения для крутых склонов и крутых поворотов.
ВВЕДЕНИЕ:
ПРОБЛЕМЫ ГОРОДСКОГО ТОННЕЛИРОВАНИЯ
Прокладка тоннелей в городских районах сопряжена с определенными трудностями, которые необходимо решить на всех этапах проектирования и строительства. Несмотря на то, что при прокладке туннелей в городских районах существует множество политических, экологических, финансовых и логистических проблем, в этом документе основное внимание уделяется проблемам, рассматриваемым с точки зрения производителя ТБМ. Основная проблема, с которой столкнулись, - это пространство на уровне сайта. Чаще городские туннельные работы относительно невелики. В идеальной ситуации на стройплощадке должно быть достаточно места для размещения всех деталей ТБМ, услуг и вспомогательного оборудования для проходки тоннелей. В большинстве городских районов это не так, поскольку уровень земли обычно перегружен другой инфраструктурой. Из-за этого пусковые и приемные шахты туннеля необходимо втиснуть в существующие неиспользуемые или недоиспользуемые участки. TBM должен иметь возможность разбиваться на более мелкие части, чтобы соответствовать этим небольшим объектам и перемещаться по ним. Затем TBM необходимо собрать, запустить, эксплуатировать и разобрать с соблюдением тех же ограничений. В городских условиях используются туннели самых разных размеров: от микротоннелей коммунальных служб до многополосных мегатуннелей на автомагистралях. В этом документе основное внимание будет уделено проблемам, характерным для туннелей размером с легкорельсовый транспорт. Также необходимо учитывать меры по защите окружающей инфраструктуры. Мониторинг осадки и мониторинг объема земляных работ — две такие меры, которые можно использовать для обеспечения минимального нарушения на уровне земли. Эффективная, недорогая и надежная транспортная сеть является важной частью любой план урбанизации, поскольку он перемещает людей и товары внутри и через эти городские районы. Как правило, по мере роста городов их потребность в этих сетях увеличивается, но пространство, необходимое для них, пользуется большим спросом со стороны других форм инфраструктуры. В прошлом и еще больше в настоящем и будущем города используют подземное пространство для создания и расширения своих транспортных систем.
Окружающая инфраструктура
Прокладка городских тоннелей представляет собой уникальную проблему по ряду причин, одна из которых заключается в том, что окружающая инфраструктура уже существует. Проектирование и строительство туннеля рядом с другими зданиями, дорогами, автомагистралями, инженерными коммуникациями и другими туннелями должно осуществляться таким образом, чтобы свести к минимуму риск. Обычно эту инфраструктуру необходимо поддерживать в рабочем состоянии на всех этапах проходки туннеля. Необходимо соблюдать осторожность, чтобы либо спроектировать туннель таким образом, чтобы избежать этой инфраструктуры, либо иметь надлежащие планы смягчения последствий на случай, если что-то пойдет не так. Кроме того, из-за имеющейся наземной инфраструктуры пространство часто ограничено для сборки, запуска, эксплуатации и восстановления ТБМ и связанных с ней систем. Для успеха проекта жизненно важно, чтобы детали сборочных, пусковых и приемных площадок были доведены до сведения производителя ТБМ как можно раньше в процессе проектирования. Требования к площадке могут сильно повлиять на конструкцию машины, поскольку может потребоваться, чтобы ТБМ была настроена для удовлетворения особых требований по сборке/разборке.
Подробные планы сборки также могут быть созданы по мере разработки машины, чтобы подтвердить
![Опускание секций машинного щита](images/tonnelirovanie-epb1.jpg)
Рис. 1. Опускание секций машинного щита, Линия MX12, Мехико, Мексика
логистика доставки деталей на площадку, кран и
требования к подъему или специальные инструменты или процедуры
которые необходимо создать (см. рис. 1, ограниченное пространство
сборка в Мехико). Часто сложная геология мягкого или смешанного грунта
Одна из самых больших недоопределенных переменных в большинстве туннельные проекты - это геология туннельных трасс. Многие люди предполагают, что вы можете никогда полностью не определять все параметры конкретного геологии, а только оценивают их путем отбора проб
дискретные области и экстраполяция результатов. Это где опыт подрядчика и история
туннелей в этом районе бесценны. Прошлое выполнение проектов проходки тоннелей вблизи предлагаемого выравнивание может дать огромное понимание прогнозируемого
геология и производительность текущего проекта. Еще одно обязательное условие — работа с производителем ТБМ. чтобы убедиться, что спецификации TBM должным образом настроены, чтобы машина могла эффективно работать в все ожидаемые условия и не только.
Геология городских объектов, как и любой части мира, очень разнообразен, но многие городские районы расположены в аллювиальных зонах. Люди исторически поселились у воды, и многие городские районы выросшие из этих поселений на протяжении веков. Это Крайне важно, чтобы подробные геологические и гидрологические исследования, проводимые при прокладке тоннелей в городских условиях.
Риск и последствия того, что что-то пойдет не так из-за неожиданных геологических условий
больше в городах из-за близости уязвимой инфраструктуры. Тщательный геологический
исследование должно определить местонахождение всех ожидаемых тип грунта и уровень грунтовых вод на всей выравнивание тоннеля. Эта информация должна быть передана
с поставщиком ТБМ с момента начала дизайн, чтобы гарантировать, что машина способна
работы в таких условиях. Из-за аллювиальная геология большинства городских участков, большинство последние проекты городского туннелирования были завершены с балансировкой давления грунта или шламовыми ТБМ. приемка и производительность этих машин имеет
сильно вырос за последние несколько десятилетий. Риск для оседание значительно сокращается благодаря технологии эти машины, если они правильно эксплуатируются. Они стали гораздо более индустриализированными по сравнению с лет, повышая скорость и эффективность бурения
цикла (см. рисунки 2 и 3, показывающие разнообразие настройки режущей головки).
Выравнивание тоннеля
Выравнивание городских туннелей также может быть довольно изогнутые как по горизонтали, так и по вертикали. В большинстве случаев профиль туннеля будет следовать вместе с контуром
местности. Кроме того, выравнивание может следовать путь наземных улиц, чтобы соединиться между станции, расположенные вдоль этих улиц. Эти улицы редко располагаются прямыми линиями; следовательно, общий маршрут метро может иметь сложные кривые в дизайн. TBM должен быть спроектирован таким образом, чтобы иметь возможность обрабатывать эти кривые плюс некоторая погрешность, позволяющая для корректировки рулевого управления.
Низкая крышка
Многие городские туннели спроектированы с низким покрытием. по их выравниванию. В среднем от 1,5 до 3 раз диаметр обычный. С этим количеством покрытие, расчет в связи с эксплуатацией ТБМ огромный риск. Мониторинг расчетов и смягчение последствий планы, такие как улучшение грунта или замораживание грунта, должны быть на месте, чтобы покрыть этот риск. Эксплуатация ТБМ с правильными параметрами также является огромным фактором в сведение к минимуму количества осадков, видимых на поверхности. Если за этими параметрами не следить бдительно
и поддерживал тогда поверхностные нарушения грунта из-за чрезмерной выемке грунта, выбросам или неполной хвостовой пустоте может произойти заполнение. Чрезмерные раскопки в начале также необходимо рассмотреть отверстие. Каждая машина и у геологии есть кривая обучения, и это должно быть ожидаемые и соответствующие принятые контрмеры.
Заморозка грунта, предварительное цементирование, струйная цементация и т.п. могут быть реализованы как на старте бурения и на определенных ключевых участках вдоль трассы для снижения риска расчетов. Вовремя
![Режущая головка смешанной формы](images/tonnelirovanie-epb2.jpg)
Рис. 2. Режущая головка смешанной формы
скважина, инструменты и средства управления, такие как осадка грунта мониторы, ленточные весы, расчеты объема кольцевого раствора, и т. д. может и должен быть на месте для выявления
когда происходит неприемлемое урегулирование и когда планы смягчения должны быть введены в действие. Стоимость и график проекта Стоимость и продолжительность проекта всегда беспокоят любого проекта, но особенно в городских условиях. Так как городские туннели имеют более высокую видимость и они повлиять на большее количество людей и инфраструктуры, сроки
для строительства необходимо иметь в виду и обычно также сведен к минимуму. Решение должно быть принято заранее включено, если более эффективно работать с несколькими машинами и сократить продолжительность проекта или скучно с меньше машин и увеличить продолжительность. Короче параллельные туннели, одна машина может быть лучше
вариант, но по мере увеличения длины туннеля более машины становится эффективным решением. Проект владелец или подрядчик должен изучить план туннеля и определить оптимальное решение ситуации. Одним из важнейших факторов является взвешивание дополнительных стоимость и сложность эксплуатации нескольких машин на фоне увеличения продолжительности проекта с меньше ТБМ.
ПРИМЕР ГОРОДСКОГО ТОННЕЛИРОВАНИЯ: SAN
ФРАНЦИСКО ЦЕНТРАЛЬНЫЙ МЕТРО Проект расширения центрального метро Сан-Франциско
добавит в город жизненно важную связь между севером и югом, соединяющую
торговые, туристические и исторические места с быстрый и эффективный общественный транспорт. Проект будет создать двухтрубную пристройку к Т-линии Третьей улицы,
![Режущая головка для мягкого грунта](images/tonnelirovanie-epb3.jpg)
Рис. 3. Режущая головка для мягкого грунта |
расширив его от станции Cal Tran на 4-й улице до Китайский квартал. Планируемая дата открытия пристройки в 2019 году. Подрядчик СП Барнард Импрегило Компания Healy была выбрана для завершения строительства основного туннеля. работы владельца проекта San Francisco Mass
Управление транзита или SFMTA. Подрядчик выбран и приобрел два 6,3-метровых гравиметра Robbins Earth Pressure. Балансировочные машины для бурения параллели длиной 2,5 км
туннели. Обе машины запускались последовательно от 4-й и Брайант-стрит на север в сторону Чайнатауна. Они будут удалены из приемной шахты, расположенной через дорогу от парка Вашингтон-сквер.
Проблемы проекта
• Густонаселенный городской район в историческом город.
• Небольшая пусковая яма с низкой высотой головы и в основном покрыты стальными пластинами, расположенными ниже автомагистрали между штатами, которая позволяет
сборка только одной ТБМ единовременно.
• Крутые уклоны — участки с уклоном ± 7 % не допускаются. использование обычных локомотивов.
• Извилистая трасса — радиус 137 м. кривая, за которой следует кривая 260 м
• Сложная геология — 753 м створа. будет в «Комплексе францисканцев»:
Абразивный песчаник, прочный на режущей головке, дисковые фрезы и винтовой конвейер.
• Классифицируется как «Потенциально газированный».
• Cal/OSHA и многочисленные регулирующие органы сложными, противоречивыми и
чрезвычайно строгая безопасность и экологичность коды.
![схема Выравнивание тоннеля и станции](images/tonnelirovanie-epb4.jpg)
Рисунок 4. Выравнивание тоннеля и станции (Изображение предоставлено: Презентация SFMTA перед тендером)
Выравнивание
Как и сам город Сан-Франциско, туннель выравнивание имеет почти непрерывную высоту и
изменения оценки (исправьте это)Выравнивание начинается с пересечение 4-й и Брайант-стрит. Машины будет запущен курсом на северо-запад ниже 4-й улица, дайвинг сразу. Туннели выровняются затем резко поверните направо (R 137 м) в сторону север на Маркет-стрит, где они пройдут под две другие действующие линии метро. Для того, чтобы обеспечить безопасность этих линий во время буровых работ, система уровня жидкости, работающая совместно с продольные и поперечные тензодатчики и другие приборы будут использоваться для наблюдения за арушением грунта.
Система будет использоваться под живые треки и определить, будут ли меры по смягчению последствий расчетов должны быть выполнены. После выезда с Юнион-сквер/Маркет-стрит
Станция ТБМ продолжается ниже Стоктон-стрит. при крутом наборе высоты 7% примерно 800 м через Францисканская порода. Туннели проходят под Нобом Хилл и туннель Стоктон-стрит, который представит больше мероприятий по мониторингу поселений и дополнительная проблема увеличения вскрышных пород. После Станция Chinatown есть еще одна длинная R 850 м
поворот непосредственно перед финалом, примерно 100 м, 7% подняться к поисковой шахте. Выходной вал на двоих машины расположены на Коламбус-авеню и Юнион-стрит. напротив парка Вашингтон-сквер (см. рис. 4).
Геологическая обстановка
Геология трассы тоннеля смешанная и варьируется от грязевых отложений, песка и глины до песчаника, аргиллиты и сланцы. ТБМ встретятся три разрозненные геологические формации: Колма, Старый залив и францисканский. Однако заявив, что существует Есть только три типа грунта — это сильное упрощение. Наверняка будет широкий спектр разнообразных и колебания грунтовых условий между этими три генерализованных образования. Ожидается, что три формации будут распределяется примерно следующим образом:
• Колмская формация (поверхностные грунты): ~ 1750 м
• Недифференцированные отложения Олд Бэй: >500 м
Вкрапления
• Францисканская коренная порода (песчаник): ~ 750 м
• Максимальная прочность породы (UCS): 27 МПа
Технические характеристики машины и резервного копирования
ТБМ были разработаны с рядом специальных функции для эффективного управления разнообразной геологией, перемещаться по крутому и поворотному выравниванию и бурить
в том, что было оценено как «Потенциально газированный с Особые условия» Cal/OSHA.
Была выбрана режущая головка смешанного типа и предназначен для копания самых разных грунтов от мягких грунтов до крепких пород, а также диафрагмы стены. Изнашиваемые поверхности режущей головки покрыты плакировкой.
В сочетании с покрытием из карбида хрома, твердым облицовка и биты из карбида вольфрама, чтобы обеспечить срок службы головка в абразивной среде. ТБМ могут быть оснащен либо полной засыпкой из мягкого грунта инструменты (кирки, рыхлители, скребки и т. д.) или смешанная одежда который включает 17-дюймовый, с компенсацией давления дисковые фрезы, когда машина столкнется с камнем или бетон. Сорок специально разработанных корпусов имеют
возможность установки либо дисковой фрезы, либо мягкого грунта инструменты. Коэффициент открытия составляет 31%, что позволяет эффективно и контролируемый поток навоза через головку. Гризли батончики также включены для предотвращения валунов, которые слишком
большой, чтобы пройти через винтовой конвейер от входа смесительная камера. Режущая головка также имеет 5 портов подачи пены и 2 порта подачи воды для кондиционирования почвы
и программируемый копировальный аппарат для создания дополнительный перерез для преодоления крутых поворотов. Для того, чтобы определить необходимость вмешательства там
также 3 набора бит обнаружения износа для автоматического определить, когда износ резцов снизится до неприемлемые уровни. Режущая головка приводится в движение пятью, 210 кВт
Электродвигатели с частотно-регулируемым приводом, передающие мощность
с помощью многоступенчатых планетарных редукторов и бычья шестерня большого диаметра. Эта установка является неотъемлемой частью Моделирование трехосного основного подшипника с высокой грузоподъемностью на твердокаменных ТБМ. Управление двигателем ЧРП
позволяет бесступенчато регулировать скорость ножевого вала.
Как и все EPBM, TBM Central Subway оснащен винтовым конвейером. К счастью, относительно
низкое гидростатическое давление только в этом проекте требуют использования одноступенчатого шнека. Однако, из-за абразивных свойств навоза владелец
имеет сменную защиту от износа на обоих пролетов шнека, а также корпуса шнека.
К приспособиться к этому, кожух винтового конвейера состоит из нескольких сменных секций.
Из-за сложной геометрии выравнивания, точное управление ТБМ через узкие
кривых (минимум R 137 м) является одной из ключевых проблем проекта. Для этого нужно было
для сочленения щитов ТБМ. Активная артикуляция система была интегрирована, так как она позволяет цилиндры остаются параллельными хвостовой обшивке и реагируют поровну с сегментами. Эта функция снижает риск повреждения сегмента, деформации кольца или осадки
во время растачивания. Как и все проекты туннелей с высокой степенью городской застройки, еще один ключевой проблемой является потеря грунта или осадка, особенно где трасса пересекает живое метро железнодорожные тоннели. Как отмечалось выше, владелец и подрядчик
имеют высокоинструментированные ключевые районы, где заселение может представлять серьезную опасность для существующего имущества или инфраструктуры. Для предотвращения потери земли система контроля и измерения выемки материал также должен быть реализован, чтобы исключить чрезмерную раскопку. Машина оснащена двумя электронными вес и объем туннельного навоза, перемещаемого вниз по резервному конвейеру. Эти измерения затем сравниваются с теоретическими значениями, чтобы определить если происходит чрезмерная раскопка. Машины также иметь активную систему поддержки лица, которая может обнаруживать
если в котловане происходит быстрая потеря давления лицо. Система автоматически введет сжатый Бентонитовый шлам в смесительную камеру для восстановить потерянное давление. Затем оператор закроет гильотина запирает винт до тех пор, пока торцевое давление не будет
восстановлен, и можно безопасно возобновить работу. Геология выравнивания имеет потенциал
содержать легковоспламеняющиеся концентрации легковоспламеняющихся газы. По этой причине требование электротехнической дизайн обеих машин должен соответствовать ANSI/NFPA
Соответствие классу 1 разделу 2. Это было достигнуто с помощью сочетание искробезопасных электрических конструкции и герметичные или продуваемые шкафы во всех областях
машины. Машины также оснащены система обнаружения газа для определения присутствия
нескольких газов в туннеле. Обе машины и их соответствующие резервные копии
были собраны на заводе и испытаны в Роббинсе. Завод Pudong в Шанхае, Китай. Машины
затем были разобраны и отправлены в Сан Франциско. Обе машины были отгружены в крупнейший сборочные узлы возможны для уменьшения время сборки на месте (см. рис. 5).
![щитовой орган со смешанным грунтом](images/tonnelirovanie-epb5.jpg)
Рисунок 5. Первый из двух Сан-Франциско Сентрал EPB метро со смешанным грунтом конфигурация
Конвейеры непрерывного действия Чтобы убрать грязь из туннелей, подрядчик принял мудрое решение найти компанию Robbins Continuous конвейеры, спроектированные и изготовленные по
специфические требования сайта. В дополнение к своему способность транспортировать навоз по необслуживаемым уклонам традиционными локомотивами, система обеспечивает другие
выгоды. К ним относятся более высокая доступность системы, меньше времени простоя и, что более важно, значительно упрощено логистика по сравнению с железнодорожной жижей
легковые автомобили. Поезда снабжения материалами/персоналом бесплатны.
приходить и уходить в любое время. Конвейер каждой ТПМ выгружает породу на
наступающая хвостовая часть, установленная на задней шестерне, которая содержит и выравнивает хвостовой шкив туннельного конвейера. На хвостовике есть «установочное окно»
через которую собирается несущая конструкция и корытные бездельники прилагаются. Как ТБМ
авансы, структура и корыто бездельников появляются сзади хвостовика, а опоры боковой направляющей и установлены возвратные ролики. Оттуда навоз откладывается в непрерывный туннель конвейер. Обе выдвижные конвейерные системы оснащен кассетой для хранения ремней емкостью 500 м и стенд для сращивания, позволяющий ТБМ сверлить примерно 250 м до более армированного тканью нужно добавить пояс. Бельтинг добавляется во время регулярные плановые смены обслуживания ТБМ. непрерывные туннельные конвейеры укладываются на единую стационарный наземный конвейер, расположенный в кормовой части пусковой коробки, которая питает ближайший радиальный укладчик конвейер (см. рис. 8).
Поставка материалов и персонала Поставка сегментов тоннельной обделки, расширение нженерных сетей поставки, другие материалы и персонал обрабатывается использование специально разработанных автомобилей с резиновыми шинами
(РТВ). RTV спроектированы для движения по изогнутым туннельный инвертор с автоматическим самоцентрированием, а также как плоская поверхность с плавным переходом от одного к
другой без ввода оператора. Для переговоров крутые повороты и пройти через заднюю шестерню
ТБМ, РТВ сочлененные. Дальнейшее страхование для предотвращения столкновения предусмотрена система автопилота который включается, когда RTV приближается к
резервное копирование и безопасно ведет его через. Единственной наиболее важной особенностью является то, что RTV имеют кабины оператора на каждом конце, что позволяет
въезжать и выезжать из туннеля без быть развернутым или нуждающимся в «отступлении»
(см. рис. 9). Статус проекта на момент публикации— Середина декабря 2013 г.
В настоящее время первая ТБМ полностью введена в эксплуатацию, построил 428 колец (652 м) и бурит на частота 16–20 колец в день. Типичная операционная «день» — это 20 часов работы, состоящих из 2 ? 10 часовая рабочая смена и 4 часа на машину Обслуживание. Непрерывная конвейерная система полностью устанавливается на этот диск и с него течет гадость на наземный конвейер на радиальный укладчик. Вторая ТБМ также была собрана и запущен с полной установленной задней опорой. После продвижение на 113 м (74 кольца) с использованием поршневых насосов для сброс навозной жижи, начальная секция завершена в середине ноября 2013 г. В настоящее время бурение приостановлено. пока подрядчик снимает поршень
![Опускание секции машинного щита](images/tonnelirovanie-epb6.jpg)
Рисунок 7. Опускание секции машинного щита (Изображение предоставлено SFMTA)
![Горизонтальные конвейеры, огибающие изгиб](images/tonnelirovanie-epb7.jpg)
Рис. 8. Горизонтальные конвейеры, огибающие изгиб
![Транспортные сегменты тюбингов](images/tonnelirovanie-epb8.jpg)
Рис. 9. Транспортные сегменты RTV
насосная система, упорная рама и временная свободно стоящие кольца. Параллельно они начнут
установка главного привода, кассеты для хранения ремня и остальные компоненты непрерывного конвейера система для завершения процесса ввода в эксплуатацию и
ВЫВОДЫ
Строительство тоннелей в городах может быть трудным и рискованным делом. но тесное сотрудничество с производителем ТБМ может значительно облегчить многие из этих трудностей. Имея уверенность в том, что самые современные технологии используется большая часть риска городского туннелирования может быть уменьшена. Также имея детальную сборку, запуск,
операционные и расчетные процедуры смягчения место в начале проекта может значительно увеличиться его шансы на успех. |
Весь комплекс генподрядных работ по строительству подземных сетей.
. // . ..................................................................... .ceo@микротоннелирование.рф
ПРОЕКТИРОВАНИЕ - ЭКСПЕРТИЗА - СТРОИТЕЛЬСТВО
Благодаря руководству, слаженным усилиям опытных проходчиков, шахтёров и ИТР сложные проекты реализуются качественно и точно в срок.
|