устройство для возведения подземного сооружения из монолитно-прессованного бетона

Формула изобретения

Устройство для возведения подземного сооружения из монолитно-прессованного бетона, содержащее проходческий щит со щитовыми гидродомкратами, опалубку с гидроцилиндрами ее перемещения, пресс-кольцо и патрубок для подачи бетонной смеси в пространство между корпусом щита и опалубкой, отличающееся тем, что оно снабжено опорным воротником, охватывающим входную часть окна подземного сооружения, на котором по его периметру закреплены концы арматурных канатов, а на корпусе щита со стороны размещения щитовых гидродомкратов закреплены барабаны, на каждый из которых намотан другой закрепленный конец арматурных канатов, при этом арматурные канаты расположены в пространстве между наружной поверхностью опалубки и внутренней поверхностью корпуса щита, а барабан снабжен тормозом, закрепленным на корпусе щита.

Описание изобретения к патенту

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

Известно устройство для сооружения тоннелей, в котором реализуется способ сооружения тоннеля, содержащее проходческий щит, упорную стенку, силовые домкраты, нажимную траверсу и опорное приспособление (патент РФ N2057941 по кл. E 21 D 9/06 от 1996 г.).

Причинами, препятствующими достижению требуемого технического результата, является невозможность первоначальной загонки щита без наличия опорного приспособления, необходимого для осуществления перемещения проходческого щита (как при сооружении горизонтальных тоннелей, так и вертикальных стволов).

Известно также техническое решение, описанное в А.С. СССР N 1.271.973 по кл. E 21 D 1/08 от 23.11.1986 г. ("Способ возведения крепи при проходке стволов"), содержащее неподвижную опалубку, кольцо, на котором закреплены концы арматурных канатов, другие концы которых закреплены на поворотных роликах, установленных на поверхности открытого ствола. Данное устройство позволяет осуществить возведение подземного сооружения (вертикальных стволов) при отсутствии опорных поверхностей, необходимых для перемещения кольца, при этом достигается предварительное напряжение бетона за счет использования арматурных канатов. Недостатком данного технического решения является, во-первых, невозможность использования данного устройства для сооружения горизонтальных тоннелей при отсутствии опорных поверхностей для силовых гидроцилиндров, а во-вторых, прочность обделки подземного сооружения остается относительно низкой, т.к. натяжение арматурных канатов в данном устройстве осуществляется на конечной стадии возведения подземного сооружения, а не при каждом цикле опускания кольца относительно неподвижной опалубки, что в конечном итоге снижает прочность обделки по всей длине подземного сооружения.

Наиболее близким техническим решением к предложенному изобретению является устройство для сооружения тоннелей с монолитно-прессованной бетонной обделкой, описанное в А. С. СССР N 750084 по кл. E 21 D 9/06 от 27.07.80г., содержащее проходческий щит с щитовыми гидродомкратами, опалубку с гидроцилиндрами ее перемещения, пресс-кольцо и патрубок для подачи бетонной смеси в пространство между корпусом щита и опалубкой.

Недостатком данного устройства является невозможность первоначальной загонки щита при отсутствии опорных поверхностей для щитовых гидродомкратов, а также относительно низкая прочность возводимой монолитно-прессованой бетонной обделки, т.к. в ней отсутствует предварительно напряженные арматурные канаты, значительно повышающие прочность подземного сооружения.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в повышении качества возводимого подземного сооружения из монолитно-прессованного бетона в процессе сооружения (как горизонтальных тоннелей, так и вертикальных стволов), а также упрощении первоначальной загонки щита (без возведения мощной опорной поверхности, необходимой для перемещения щита).

Поставленная задача решается за счет того, что устройство для возведения подземного сооружения из монолитно-прессованного бетона, содержащее проходческий щит с щитовыми гидродомкратами, опалубку с гидроцилиндрами ее перемещения, пресс-кольцо и патрубок для подачи бетонной смеси в пространство между корпусом щита и опалубкой, снабжено опорным воротником, охватывающим входную часть окна подземного сооружения, на котором по его периметру закреплены концы арматурных канатов, а на корпусе щита со стороны размещения щитовых гидродомкратов закреплены барабаны, на каждый из которых намотан другой закрепленный конец арматурных канатов, при этом арматурные канаты расположены в пространстве между наружной поверхностью опалубки и внутренней поверхностью корпуса щита, а барабан снабжен тормозом, закрепленным на корпусе щита.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление признаков, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружено аналогов, характеризующихся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по существующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательного 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 специалистов явным образом из известного уровня техники.

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

На фиг. 2 - положение узлов проходческого щита до подачи бетонной смеси в пространство между корпусом щита и опалубкой.

На фиг. 3 - положение пресс-кольца, гидроцилиндров перемещения опалубки и щитовых гидродомкратов в процессе сжатия бетонной смеси.

На фиг. 4 - положение корпуса щита, опалубки и пресс-кольца после очередного цикла прессования бетона.

Устройство содержит проходческий щит с корпусом 1, внутри которого расположены щитовые гидродомкраты 2, опалубку 3 с гидроцилиндрами ее перемещения 4, закрепленные на корпусе щита 1, пресс-кольцо 5, опорный воротник 6, на котором закреплены концы арматурных канатов 7, другой конец каждого из которых намотан и закреплен на барабане 8 с тормозом 9, при этом барабан и тормоз закреплены на перегородке 10 корпуса щита, а арматурный канат проходит через отверстие 11 в стенке опалубки 3.

В передней части корпуса щита расположен роторный механизм 12, осуществляющий разработку грунта в забое. Подача бетонной смеси осуществляется через патрубок 13 для возведения монолитно-прессованной обделки 14.

Устройство работает следующим образом.

В начальный период возведения подземного сооружения (до подачи бетонной смеси и прессования ее) перемещение щита осуществляется щитовыми гидродомкратами 2, упирающимися в опорный воротник 6, создавая при этом силу натяжения арматурных канатов 7, при этом тормоз 9 обеспечивает постоянное натяжение арматурных канатов с усилием, меньшим величины усилия, необходимого для перемещения щита. Остальное необходимое усилие для перемещения щита воспринимается креплением воротника при сооружении горизонтальных выработок, а при проходке вертикальных стволов - массой проходческого щита.

После первого перемещения корпуса щита и образования пространства между торцевой поверхностью пресс-кольца 5 и внутренней поверхностью опорного воротника 6 осуществляется подача бетонной смеси через патрубок 13. При прессовании бетонной смеси с помощью пресс-кольца 5 щитовыми гидродомкратами 2 осуществляется перемещение щита вдоль продольной оси, при этом усилия натяжения арматурных канатов 7 передаются на бетон 14, обеспечивая его напряжение и одновременное армирование застывающего бетона участком арматурных канатов.

На фиг. 2 представлено положение щита, пресс-кольца и опалубки перед очередной подачей бетонной смеси в пространство между опалубкой и корпусом щита.

При дальнейшем прессовании очередной порции бетонной смеси происходит перемещение щита и натяжение арматурных канатов (фиг. 3) с последующим перемещением опалубки вдоль продольной оси (фиг. 4). После последней проходки щита осуществляют отсечку конца арматурных канатов от участков, заармированных в бетоне. Использование данного устройства дает возможность повысить прочность монолитно-прессованной обделки при возведении подземного сооружения за счет создания предварительно напряженного бетона при каждом цикле прессования, а также возможность загонки щита в начальный период проходки без возведения мощных опорных сооружений как при сооружении горизонтальных тоннелей, так и вертикальных стволов.