Многорежимный ТПК в действии

Применение классических ТПМК с использованием одной специфической технологии при проходке в меняющихся геологических условиях может быть технически или экономически нецелесообразным. По ходу трассы одного тоннеля грунт на протяженных участках может меняться от устойчивого до неустойчивого мягкого водонасыщенного и наоборот. Такое прохождение трасс задает самые сложные задачи в строительстве тоннелей. Именно для таких случаев компания Herrenknecht создала многорежимные TПМК, обеспечивая оптимальную безопасность и универсальность по всей трассе тоннеля с переменной геологией. Эти проходческие машины позволяют адаптировать метод разработки грунта и поддержания забоя к геологическим условиям. При изменении геологических условий режим проходки может быть изменен за относительно короткое время и с минимальными затратами. Это означает, что даже тоннели, включающие в себя участки с очень разными геологическими условиями, могут быть построены безопасно и эффективно при использовании инновационного многорежимного TПК, изготовленного компанией Herrenknecht.

Одна основная идея, две концепции

В механизированной проходке тоннелей существует три основных типа щитов: открытые щиты, щиты с грунтопригрузом и щиты с гидропригрузом. Каждая из этих проверенных технологий имеет свои преимущества в определенной области применения. Совершенствование технологии в последние годы еще более расширило геологический диапазон эффективного применения этих технологий. Цель состоит в том, чтобы использовать оптимальную технологию проходки для данных геологических условий, таким образом увеличивая эффективность строительства.

Трассы многих тоннелей проходят через участки с разными геологическими условиями, в которых применение классических методов проходки оказывается на границе эффективности с технической и экономической точек зрения. Для этих особых случаев инженеры компании Herrenknecht разработали многорежимный TПМК. Базовая концепция позволяет при проходке отдного тоннельного участка переключаться между режимами гидропригруза, грунтопригруза и открытым режимом за счет переоборудования ТПМК. Реализация такой концепции возможна в двух вариантах.

• Многорежимный TПК с модульной базовой конструкцией. Метод тоннелирования изменяется в тоннеле путем 
  обширных модификаций отдельных компонентов.

• Многорежимный TПМК с установленными компонентами одновременно для нескольких технологий проходки: технология проходки может быть изменена с относительно небольшими затратами времени и труда. Однако такие проходческие комплексы устроены значительно сложнее.

1. ТПМК, сочетающий грунтопригруз и проходку без пригруза

Щиты с грунтопригрузом со шнековым транспортером в нижней части щита могут эксплуатироваться как в традиционном закрытом режиме ТПМК с грунтопригрузом, так и в открытом режиме. Призабойная камера и шнек в данном случае заполнены только частично. В этом режиме не может быть создано активное опорное давление в забое, и шнековый транспортер используется только для выдачи разработанного грунта. Другим вариантом является установка в центре щита ленточного транспортера с подвижной загрузочной воронкой. В таком случае также переоборудуется ротор, а шнековый транспортер частично перемещается от забойной камеры. Комбинированный щит для проходки с грунтопригрузом и в открытом режиме может быть изготовлен как в модульном варианте, так и с параллельно установленными шнеком и ленточным транспортером.

2. ТПМК, сочетающий проходку без пригруза и гидропригруз

Многорежимные TПМК, совмещающие режимы работы открытого щита и ТПМК с гидропригрузом, многократно успешно использовались во многих проектах. Самая сложная задача при изменении режима проходки касается различных способов транспортировки разработанного грунта. В то время как на ТПМК с гидропригрузом используется гидротранспортная система, в открытом щите грунт удаляется посредством центрального ленточного транспортера с подвижной загрузочной воронкой. Использование и той и другой технологии означает, что обе системы транспортировки должны быть установлены на ТПМК и технологических тележках. Существуют разработанные решения как для модульного, так и для интегрированного исполнения.

3. ТПМК, сочетающий грунтопригруз и гидропригруз 

Обе технологии используют закрытую рабочую камеру с избыточным давлением для активного поддержания забоя. Основные отличия состоят в составе и характеристиках материала, поддерживающего забой, транспортировке разработанного грунта и конструкции рабочей камеры. Для машин с большим диаметром, более 9 метров, возможна параллельная установка шнекового транспортера и гидротранспортного контура в нижней части рабочей камеры. Для машин с меньшим диаметром это невозможно, и изменение технологии пригруза более сложно, особенно если перед заборным патрубком гидротранспортного контура установлена дополнительная дробилка. ТПМК, позволяющие переключаться между грунтопригрузом и гидропригрузом, применяются, только если специфические условия проекта оправдывают эти высокие затраты.

Специальный ТПМК Variable Density®

Многорежимные ТПМК, совмещающие в себе технологии грунтопригруза и гидропригруза, являются самыми сложными проходческими машинами. Их применение эффективно только в особых геологических условиях. Поэтому компания Herrenknecht разработала единственный в мире ТПМК Variable Density® с уникальной  технологией проходки, которая сочетает в себе преимущества обоих методов. Без серьезных механических переделок ТПМК может переключаться между четырьмя различными режимами проходки непосредственно в тоннеле, а значит легко можно справиться с геологическими и гидрогеологическими изменения вдоль трассы.

Разработанный грунт удаляется из находящейся под давлением рабочей камеры с помощью шнека в режимах как гидропригруза, так и грунтопригруза. В зависимости от используемого режима управление давлением пригруза осуществляется посредством скорости вращения шнека и скорости выдвижения проходческих домкратов или посредством воздушного пузыря с автоматической регулировкой давления. Соединительные патрубки заменяют отсутствующее отверстие полупогружной перегородки. В режиме грунтопригруза шнек сбрасывает разработанный материал на ленточный конвейер. В режиме гидропригруза, благодаря дополнительному модулю добавления жидкости на конце шнека, используется гидротранспортный контур. В нем может использоваться как обычная бентонитовая суспензия, так и суспензия высокой плотности. Это дополнительно расширяет область применения TПМК Variable Density® и делает машину универсальной для рыхлых грунтов всех видов.