способ возведения подземного сооружения из монолитно- прессованного бетона и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ возведения подземного сооружения из монолитно-прессованного бетона, включающий выборку грунта, монтаж опалубки, подачу бетонной смеси в заопалубочное пространство, армирование бетонной смеси при помощи натянутых арматурных канатов с последующим перемещением опалубки относительно возводимого участка сооружения, отличающийся тем, что после каждого цикла перемещения опалубки натяжение арматурных канатов осуществляют с одновременным поворотом в противоположные стороны незаармированных концов канатов, расположенных рядами друг против друга.

2. Устройство для возведения подземного сооружения из монолитно-прессованного бетона, содержащее опалубку, арматурные канаты, закрепленные на входе подземного сооружения, другие концы которых закреплены на опалубке, отличающееся тем, что опалубка выполнена составной из отдельных связанных между собой частей, головная выполнена цилиндрической, средняя - сужающейся в сторону оси подземного сооружения, а хвостовая также сужающейся с переходом в цилиндрическую, причем средняя и хвостовая части выполнены с возможностью радиального поворота одна относительно другой, при этом на головной части закреплены приводные элементы, на валу каждого из них закреплена шестерня, кинематически связанная с зубчатыми колесами, закрепленными на торцевых поверхностях средней и хвостовой частях опалубки, и на средней и хвостовой частях установлены барабаны с намотанными арматурными канатами, причем барабаны снабжены тормозами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к подземному строительству, а именно к способам и устройствам для возведения подземного сооружения из монолитно-прессованного бетона, и может быть использовано как при строительстве тоннелей различного назначения, так и для строительства вертикальных стволов.

Известен способ возведения подземного сооружения, который реализован в устройстве для прокладки подземных тоннелей (патент РФ N 2078929, кл. E 21 D 9/00 от 10.05.97 г. ), включающий выборку грунта, монтаж опалубки, подачу бетонной смеси между корпусом и опалубкой, укладку арматуры, навивку проволоки на арматуру по ходу перемещения.

Устройство по данному патенту содержит цилиндрический корпус, внутри которого расположена труба, выполняющая функции опалубки, средство для перемещения корпуса, роликовый опорно-поворотный диск для укладки арматуры, которая вставляется в отверстия, расположенные равномерно по всему диаметру обоймы.

Недостатком данного технического решения является относительно низкая прочность возводимого подземного сооружения, сложность устройства и невозможность использования его при проходке вертикальных стволов.

Наиболее близким техническим решением к предложенному изобретению является способ возведения подземного сооружения, описанный в а. с. СССР N 1271973, кл. E 21 D 9/08 от 23.11.1986 г., включающий выборку грунта, монтаж опалубки, подачу бетонной смеси в заопалубочное пространство, армирование бетонной смеси при помощи натянутых арматурных канатов с последующим относительным перемещением опалубки к возводимой обделке. Устройство, которое реализует данный способ, содержит опалубку, арматурные канаты, закрепленные на входе подземного сооружения, другие концы которыx закреплены на опалубке.

Недостатком данного технического решения является относительно низкая прочность возводимого подземного сооружения, обусловленная тем, что передача внутреннего усилия натянутых арматурных канатов на бетон и обеспечиваемое при этом его предварительное напряжение осуществляется лишь в одном направлении, параллельном оси подземного сооружения. Кроме того, техническое решение по патенту N 1271973 позволяет осуществлять натяжение канатов на конечной стадии возведения подземного сооружения, а не при каждом цикле опускания кольца относительно неподвижной опалубки, что в конечном итоге снижает прочность по всей длине подземного сооружения, и данное решение может быть использовано лишь для сооружения вертикальных стволов.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в повышении прочности возводимого подземного сооружения из монолитно-прессованного бетона в процессе сооружения как горизонтальных, так и вертикальных выработок.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе возведения подземного сооружения из монолитно-прессованного бетона, включающий выборку грунта, монтаж опалубки, подачу бетонной смеси в заопалубочное пространство, армирование бетонной смеси при помощи натянутых арматурных канатов с последующим перемещением опалубки относительно возводимого участка сооружения, после каждого цикла перемещения опалубки натяжение арматурных канатов осуществляют с одновременным поворотом в противоположные стороны незаармированных концов канатов, расположенных рядами друг против друга, при этом в устройстве для возведения подземного сооружения из монолитно-прессованного бетона, содержащее опалубку, арматурные канаты, закрепленные на входе подземного сооружения, другие концы которых закреплены на опалубке, опалубка выполнена составной из отдельных связанных между собой частей, головная выполнена цилиндрической, средняя - сужающейся в сторону оси подземного сооружения, а хвостовая - также сужающейся с переходом в цилиндрическую, причем средняя и хвостовая части выполнены с возможностью радиального поворота одна относительно другой, при этом на головной части закреплены приводные элементы, на валу каждого из них закреплена шестерня, кинематически связанная с зубчатыми колесами, закрепленными на торцевых поверхностях средней и хвостовой части опалубки, и на средней и хвостовой частях установлены барабаны с намотанными арматурными канатами, причем барабаны снабжены тормозами.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволили установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков аналога позволилo выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "новизна" по существующему законодательству. Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники.

На фиг. 1 представлен общий вид устройства для осуществления способа возведения подземного сооружения из монолитно-прессованного бетона.

На фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

На фиг. 3 - выноска Б на фиг. 1.

Устройство содержит проходческий щит 1, внутри которого расположены гидродомкраты 2, опалубку из отдельных частей: головной 3, средней 4 и хвостовой части 5; гидроцилиндры перемещения опалубки 6, пресс-кольцо 7, кольцо 8, являющееся опорным воротником. Внутри головной части опалубки 3 закреплены приводные элементы 9, на валу каждого из которых закреплена шестерня 10, кинематически соединенная с зубчатыми колесами 11 и 12, одно из которых соответственно закреплено на средней части опалубки 4, а другое на хвостовой части опалубки 5. Внутри опалубки 4 и 5 закреплены барабаны 13 и 14 с тормозами 15 и 16 соответственно, и на каждом барабане намотаны концы арматурных канатов 17 и 18, другой конец каждого из которых закреплен на опорном воротнике 8.

В передней части корпуса щита расположен роторный механизм 19, осуществляющий разработку грунта в забое.

Подача бетонной смеси осуществляется через патрубок 20 для возведения монолитно-прессованной обделки 21.

Способ осуществляется следующим образом.

В начальный период возведения подземного сооружения (до подачи бетонной смеси и прессования ее) осуществляется перемещение щита совместно с опалубкой, создавая при этом силу натяжения канатов 17 и 18, после чего осуществляется подача бетонной смеси через патрубок 20. При прессовании бетонной смеси пресс-кольцом 7 осуществляется перемещение вдоль продольной оси проходческого щита 1 с одновременной выборкой грунта. После набора бетоном необходимой прочности гидроцилиндрами 6 осуществляют перемещение опалубки и пресс-кольца 7 в продольном направлении на величину заходки. Затем приводными элементами 9 через шестерни 10 и зубчатые колеса 11 и 12 поворачивают среднюю 4 и хвостовую 5 части опалубки, при этом арматурные канаты 17 и 18 также поворачиваются в радиальном направлении на некоторый угол в противоположные стороны. Барабаны 13 и 14 с помощью тормозов 15 и 16 осуществляют постоянное натяжение арматурных канатов 17 и 18. После этого цикл по возведению подземного сооружения повторяется.

После последнего цикла прессования осуществляют отсечку концов арматурных канатов от участков, заармированных в бетоне. Натяжение арматурных канатов с одновременным поворотом их незаармированных концов обеспечивает передачу внутреннего усилия натянутых арматурных канатов на бетон по всем его направлениям, формируя в монолитно-прессованной обделке пространственный арматурный каркас, что позволяет в конечном итоге повысить прочность сооружения, а устройство может быть использовано как при сооружении горизонтальных тоннелей, так и вертикальных стволов.