Высокая степень безопасности благодаря воздушной подушке

Характерной особенностью миксщитов является призабойная камера, разделенная на две части так называемой полупогружной перегородкой. Передняя секция призабойной камеры полностью заполнена суспензией для обеспечения пригруза груди забоя в процессе проходки. В задней секции между полупогружной и кессонной перегородками (в рабочей камере) уровень суспензии находится немного выше оси проходческой установки, а верхнюю часть пространства между полупогружной и кессонной перегородками занимает находящийся под давлением воздух, образующий воздушную подушку. При помощи давления сжатого воздуха и создается необходимое давление суспензии на забой. Связь между двумя секциями призабойной камеры осуществляется через отверстие в нижней части полупогружной перегородки.

Герметичность при высоком гидростатическом давлении

Миксщиты, благодаря своему замкнутому гидравлическому транспортному контуру, могут безопасно использоваться даже в условиях давления грунтовых вод свыше 15 бар. Однако для этого нужно сделать герметичным зазор между проходческой машиной и разрабатываемым грунтом. С этой целью миксщиты оборудованы многоступенчатой системой уплотнения. Уплотнение главного привода выполнено в виде системы с отдельными камерами, в которых находится под давлением герметизирующая смазка. В задней части проходческой машины кольцевой зазор между внутренней поверхностью хвостовой части щита и внешней поверхностью сегментной обделки тоннеля изолируется при помощи нескольких щеточных уплотнений, препятствующих попаданию грунта и воды внутрь машины.

Транспортировка частиц материала надлежащего размера

При обычной эксплуатации тоннелепроходческих установок типа миксщит в несвязных, неоднородных грунтах следует ожидать наличие камней и валунов большого размера. Такие валуны должны быть измельчены до приемлемого размера для того, чтобы их можно было удалить через транспортный контур. В миксщитах для этой цели часто используется щековая дробилка, которая расположена перед приемной решеткой транспортного контура. Размер, до которого измельчаются крупные камни, зависит от конструкции дробилки и диаметра щита. Перед всасывающим отверстием транспортной трубы установлена решетка для защиты от частиц, размер которых может вызвать нарушения в работе. Она удерживает валуны до тех пор, пока они не будут измельчены в дробилке до необходимого размера. Если по трассе проходки ожидается мелкозернистый связный грунт, то перед всасывающим патрубком транспортной трубы применяется валковая дробилка. Она же выполняет и функцию решетки в процессе дробления. Два боковых активатора создают необходимое движение грунта в нижней части щита и препятствуют его слеживанию.

Меры против налипания грунта

Налипание грунта на ротор и стенки призабойной камеры может увеличить износ и снизить скорость проходки. Поэтому компания Herrenknecht разработала ряд специальных решений для оптимизации потока материала. К ним относятся:

• Рабочие органы с относительно открытой центральной частью для обеспечения оптимального потока разработанного грунта
• Увеличенная скорость потока суспензии на подверженных налипанию участках путем оптимизации схем подвода бентонита и транспортировки грунта
• Отдельные системы для промывки с подвижными соплами в области лучей ротора, полупогружные перегородки, отверстия в полупогружной перегородке, дробилки и всасывающие решетки.

Поток материала также обеспечивается самой конструкцией призабойной камеры. Многократно показали свою эффективность такие меры как гладкая поверхность передней части щита и полупогружной перегородки, частичная облицовка конуса щита, уменьшенные отверстия в полупогружной перегородке или опциональные задние ковши.

Улучшенный поток грунта в связных грунтах

Особым решением для связных грунтов является вариант с закрытой нижней частью. В этом случае нижняя часть призабойной камеры отделаяется от остального ее объма специальными пластинами. Это позволяет создать поток разработанного грунта без помех из призабойной камеры через отверстие в полупогружной перегородке до всасывающего патрубка транспортного трубопровода. Поток захватывает разработанный грунт, предотвращая образование налипаний в нижней части, что позволяет сократить количество выходов людей в кессон для очистки. Это также позволяет в значительной степени предотвратить колебания давления пригруза забоя, которые происходят при остановке проходческой машины. При таком исполнении машины передача давления между рабочей и призабойной камерами происходит через две специально установленные трубы, называемые коммуникационными, а не через отверстие в полупогружной перегородке.

Оптимизированное техническое обслуживание режущего инструмента

В процессе проходки тоннеля миксщитом на границе соприкосновения грунта и бентонитовой суспензии образуется так называемый фильтрующий слой. Этот слой работает как почти непроницаемая мембрана, с одной стороны обеспечивая создание необходимого давления пригруза забоя, а с другой стороны герметизируя забой от поступления грунтовой воды из массива грунта. В процессе проходки необходимо контролировать, обслуживать и очищать ротор, режущий инструмент и другие компоненты, а также приходится устранять помехи. Для этой цели уровень суспензии в рабочей и призабойной камерах частично понижается путем дополнительного нагнетания сжатого воздуха. Для выполнения работ в нижней части рабочей камеры она может быть полностью освобождена от суспензии за счет закрытия заслонкой отверстия в полупогружной перегородке. Доступ обслуживающего персонала осуществляется через шлюз для персонала, в котором люди адаптируются к избыточному давлению. Если давление в камере превышает 3,6 бар, то работа под избыточным давлением должна выполняться специально обученными водолазами. Компания Herrenknecht тесно сотрудничает со специализированными компаниями, проводя специальное предварительное обучение водолазов на заводе, чтобы сократить время, необходимое на подготовку их к работе во время проходки тоннеля.

Простая замена режущего инструмента благодаря специальному решению

Специальная разработка компании Herrenknecht делает ненужным длительное шлюзование для выхода в кессон для обслуживания режущего инструмента в щитах больших диаметров. Основные лучи ротора сконструированы таким образом, что люди могут входить в них при атмосферных условиях. С помощью специальных шлюзовых устройств замена изношенного режущего инструмента может производиться изнутри, без понижения уровня суспензии и длительных перерывов в проходке.