Способ проходки подземных со

Союз СоветскикСоциалистичесиикРеспубпии ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 1 825976(22) Заявлено 04.01.7 9 (21) 2708522/22-03 с присоединением заявки МГоеударстввинмй камвтет Е 21 Р 9/00(23) Приоритет СССР по делам нэебретений и открытий(53) УД.К 624.139.1 9 (088.8) Опубликовано 30.04.81, Бюллетень Ле 16 Дата опубликования описания 05.05.81(72) Авторы изобретения И. Е. Василенко, Е. А. Василенко, Ю. А. Кошелев, П. А. Васюков, П. С. Исаев, А.А.Абросов и К,ВеЛанчиков . Ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена ТрудовогоКрасного Знамени управление государственного строительстваМоскоеского метрополитена "Метростройийиниоеереева в в -1тРанспортного строительства С:СР -йр; .й,:,". и о(54) СПОСОБ ПРОХОДКИ ПОДЗЕМНЫХ ССКРЙКЕНИЯ - .-.тВ ВОДОНАСЫЩЕННЫХ ГРУНТАХ" 1;. ,;.;,У)7 й-,. Л Изобретение относится к строительству подземных сооружений, в частностик способам проходки подземных сооруженийв водонасыщенных неустойчивых грунтах,Известен способ проходки тоннелейв неустойчивых водонасыщенных грунтах,5основанный на том, что сжатый охлажденный воздух подают через сопло рабочегооргана в .грудь забоя, что приводит кзамораживанию воды, содержащейся втОлорах породы 11.Недостатком этого способа являетсявесьма низкая скорость проходки,обусловленная значительными затратамивремени на промораживание обводненноготрунтового массива последовательнымивахватами малой длины,Известен также способ, включающий создание по контуру подземного сооружения передовых выработок . продав ливанием труб, подачу в них охлажденного воздуха и последующую разработку замороженного грунта 21. Однако применение известного способа значительно увеличивает сроки за-, мораживания обводненного грунтового массива,что приводит к снижению скорости проходки сооружения и повышению стоимости строительства.Цель изобретения - повышение эффективности проходки.Поставленная цель достигается тем, что в способе проходки подземных сооружений в водонасыщенных грунтах, включающем замораживание массива грунта, подачей в него под давлением через забой выработки охлажденного воздуха и последующую разработку замороженного грунта, перед замораживанием массива грунта его обезвоживают путем нагнетания в него под давлением нагретого сжатого воздуха, при этом охлажденный воздух подают под тем же давлением. Нагнетание нагретого сжатого воздуха осуществляют псд давлением, большим гидростатического давления . грун 82597 625 45Охлаждение воздух.а осуществляют путем запуска в работу воздушной холодильной установки 7 при открытых вентилях 8 в замкнутой цепи. При этом сжатый воздух плюсовой температуры, поступающий от компрессорной установки 9 через теплообменник 10, быстро охлаждается, подается через трубу 4 в поры обезвоженного грунтового массива и быстро замораживает его. Одновременно с замораживанием обезвоженного массива на контакте его сводонасыщенным грунтом происходит образование герметичной ледогрунтовой оболочки. товой воды через перфорированные трубы,предварительно помещенные в грунтовыймассивНа фиг. 1 изображена схема обезвоживания и замораживания грунтового массива,5с подачей воздуха через забой горизонтального сооружения, на фиг. 2 - то же,с увеличеннойпротяженностью зоны и подачей воздуха через. длинную перфорированную трубу, на фиг, 3 - то же, с малымизонами с подачей воздуха через короткуюперфорированную трубу, на фиг. 4 - схема обезвоживания и замораживания грунтового массива при проходке вертикальныхсооружений с подачей воздуха черезперфорированные трубы малыми зонамифна фиг, 5 - то же, с одной зоной увеличенной протяжности; на фиг. 6 - сечение А-А на фиг. 5; на фиг, 7 - сечение Б-Б на фиг, 2 и 3,Предлагаемым способом проходки подземных сооружений в водонасышенныхгрунтах могут быть сооружены горизотальпые и наклонные тоннели, а такжевертикальные стволы, Например, присооружении тоннеля в водонасышенныхнеустойчивых грунтах до начала замора-живания грунтового массива 1 в зонеза герметичную перемычку 2 в шитена забой 3 подают через трубу 4 нагретый сжатый воздух 5 (нагретый потому,что, сжатие его в компрессоре сопровождается нагреванием, т.е. это воздухплюсовой температуры) под давлением,большим гидростатического давлениягрунтовой воды с целью отжатия последней из грунтового массива. В образуюшуюся обезвоженную зону, контактирующую со всех сторон с обводными грунтами по криволинейной поверхности 6,не прерывая процесса нагнетания,Подают глубоко охлаждещый воздух подтем же давлением. После замораживания массива 1 и ледогрунтовой оболочки 11 работу установок 7 и 9, а вместе с ними и подачу воздуха прекращают, давление воздуха за перемычкой 2 лостепенно снижают до атмосферного (как в тоннеле) и при открытой перемычке начинают проходку. Проходку в замороженном грунтовом массиве 1 ведут ро встречи нижней части щита с ледогрунтовой оболочкой 11, после чего начинают очередной цикл на участке 0 в такой же последовательности, . Проводят обезвоживание через предварительно пробуренные отверстия в оболочке, замораживание обезвоженно - го грунтового массива и ледогрунтовойФоболочки 12, проходку и снова цикл повторяют.При проходке тоннеля с использованием перфорированных труб протяженность грунтовых зон ( 6 и 8) обезвоживания и последующего замораживания их в зависимости от гидрогеологических условий и наличия мощности холодильно-компрессорных установок (7 и 9) увеличивают или уменьшают до значений Р и 6, путем, установки в грунтовый обводненный массив одной или нескольких труб 13, через которые нагнетают сжатый воздух плюсовой температуры, а затем, не прерывая процесса нагнетания, охлажденный воздух подают в грунтовый массив одновременно по всей длине перфорированной трубььНапример, при проходке горизонтального сооружения с зонами Ч вначале через трубу 14 и вентиль 15 обезвоживают кратковременной подачей сжа-того воздуха с плюсовой температурой грунтовую зону 1, и тут же ( не прерывая процесса), подавая охлажденный воздух, замораживают эту зону, После этого трубу 14 с перекрытым торцом 16 и с перфорированным концом 17 асмещают в зону Ц, обезвоживают ее и замораживают, далее замораживают зону 11 и т.д, Одновременно с замораживанием последующей зоны ведут разработку грунта в предыдушей замороженной зоне, при этом 3разрабатываемую и замораживаемую зоны должно разделять расстояние, примерно равное длине одной или двух замороженныхзонн.При проходке вертикалыпях сооружений вначале устраивают форшахту 18 сгерметичным устьем 19, После этогопо вертикальной оси 20 в грунтовыйобводненный массив зоны )Ч помещают1. Способ проходзи подземных соору 15 жений в водонасыщенных грунтах, включающий замораживание .массива грунтаподачей в него под давлением через забой выработки охлажденного еоэдухаи последующую разработку заморожен 20 ногогрунта, отличающийсятем, что, с целью повышения эффективности проходки, перед замораживаниеммассива грунта его обезвоживают путемнагнетания в него под давлением нагре 25 того сжатого воздуха, при этом охлажденный воздух подают под тем жедавлением.2. Способ по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что нагнетание на 30 гретого сжатого воздуха осуществляютпод давлением, большим гидрастатическогодавления грунтовой воды.3. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что нагнетание нагрето35 го сжатого воздуха осуществляют черезперфорированные трубы, предварительнопомещенные в грунтовый массив.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе40 1, Трупак Н. Г. Замораживаниегрунтов в подземном строительстве. И.,. Недра, 1974, с. 238-240.2. Авторское свидетельство СССРМ 628313, кл. Е 21 1/12, 1977. 5 8259 трубу 21 с перфорированным концом 22. Затем также перед замораживанием производят обезвоживание этого массива в зоне 1 Ч путем нагнетания сжатого воздуха плюсовой температуры через перфорированную трубу 21 под давлением, большим гидростатического давления грунтовой воды. После обезвоживания эоны И сечением, площадь которой больше, чем площадь проходимого соору О жения и достаточна для безопасного ведения работ, подачу сжатого воздуха плю-совой температуры прекращают, и по той же трубе 21 путем открытия соответству щих вентилей продолжают нагнетать, не прерывая процесса, глубокоохлажденный сжатый воздух подотаким же давлением.После замораживания грунта в обезвоженной зоне Й подачу охлажденного воздуха прекращают, трубу с .перфорированным концом 22 помещают в следующую обводненную зону Ч, путем нагнетания сжатого воздуха плюсовой температуры начинают обезвоживать ее и одновременно с обезвоживанием начинают разработку грунта и проходку в замороженной зоне Ч, В такой же последовательности ведутся работы в очередных зонах Ч - ЧИ 1 .В ряде случаев проходку вертикального сооружения эффективно вести по схеме, когда вначале малыми зонами, чередуя между собой процессы обезвоживания и замораживания, обезвоженной грунтовой массив промораживают на всю его глубину, т.е. на всю толщину до водоупора, после чего ведут проходку. Проходку вертикального сооружения ведут также по схеме, лредусматрива ющей обезвоживание и замораживание обеэвоженного грунта через перфорированные трубы, помещенные в грунтовый массив на глубину, равную мощности обводненной толщи грунта. 76 6Предлагаемый способ проходки подземных сооружений в водонасыщенных грунтах позволяет в несколько раз сократить сроки замораживания за счет предварительного обезвоживания грунтсм вого массива в зоне проходки, уменьшить трудозатраты, увеличить скорость проходки и снИзить стоимость строительства,формула изобретени я82 597 6- Е илиал ППП "Патент жгород, ул. Проектна ВНИИтира каз 2254/ Подписное