Краткий исторический обзор развития щитовой техники

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Проходческим щитом следует считать передвижную металлическую крепь (конструкцию), под защитой (ограждением) которой производится разработка и выемка грунта по всей площади забоя сооружаемого тоннеля, а так же, как правило, и возведение обделки.

Передвижение щита осуществляется, в стандартном варианте, за счет работы гидравлических домкратов, которые жестко связаны с конструкцией щита, а их плунжеры взаимодействуют с возведенной обделкой, либо с распираемым на грунт устройством.

Разработка грунта в забое, в зависимости от инженерно-геологических условий и устройства щита, может производиться вручную, ручным механизированным инструментом, буровзрывным или механизированным способами.

Процесс возведения обделки может предусматривать последнюю как в сборном, так и монолитном вариантах.

Форма и геометрические размеры поперечного сечения проходческого щита должны соответствовать очертанию сооружаемой обделки тоннеля. При этом принципиальная конструктивная схема щитов по существу одинакова и предусматривает наличие ножевого и опорного колец, а так же хвостовой оболочки.

Существующий мировой опыт определяет свое развитие на все более полную механизацию, автоматизацию и компьютеризацию производственных процессов, предусматривая концепцию на безлюдную проходку при сооружении тоннелей щитовым способом.

КРАТКИЙ ИСТОРИЧЕСКИЙ ОБЗОР РАЗВИТИЯ ЩИТОВОЙ ТЕХНИКИ

Изобретение проходческого щита ознаменовало подлинную техническую революцию в тоннелестроении и принадлежит английскому инженеру Марку Брюнелю. В 1814 г. им была высказана идея создания “механизированного червя”, которая в 1818 г. им же и была запатентована в Англии.

Изобретение проходческого щита возникло при решении задачи сооружения подводных тоннелей, и первый щит разрабатывался по заказу России для устройства переправы под рекой Нева в городе Санкт-Петербург.

Однако данный проект не был реализован в Санкт-Петербурге, но осуществился в переработанном виде применительно к условиям строительства тоннеля под рекой Темза в Лондоне. Щит имел прямоугольное сечение размером 11,3 х 6,7 м.

Практически проходческие щиты получили свое признание после придания им цилиндрической формы и использования в качестве обделки чугунных тюбингов.

В 1869 г. эти идеи были осуществлены Грейтхедом в Англии и Бичем в США. Последнему, так же принадлежит первенство в разработке использования гидравлических щитовых домкратов вместо винтовых.

В 1886 г. по проекту Грейтхеда в Лондоне была впервые осуществлена проходка тоннеля щитом под сжатым воздухом.

В 1897 г. в Англии был применен первый механизированный проходческий щит Прейса, рабочий орган которого имел вид шестилучевой крестовины с резцами для разработки грунтового массива забоя и ковшами для уборки грунта, и подавался на забой вместе с корпусом самого щита.

В СССР проходческие щиты впервые были использованы в 1934 г. при строительстве первой очереди Московского метрополитена. В 1936 г. на строительстве второй очереди уже работало 30 перегонных и 12 станционных щитов.

В 1936 г. в проходческом щите Варганова (СССР) впервые была осуществлена независимая подача исполнительного органа на забой гидравлическими домкратами без передвижки корпуса самого щита.

В пятидесятые годы были созданы более совершенные механизированные проходческие щиты с планетарным исполнительным органом типа Ленинградский, Л-1 и Московский 105М, а так же с роторным исполнительным органом типа Киевский.

С 1963 г. началось успешное внедрение проходческих щитов с горизонтальными площадками для проходки тоннелей в сыпучих грунтах, позволивших отказаться от временной шандорной крепи.

С 1965 г. осуществлено промышленное освоение технологии сооружения тоннелей с монолитно-прессованной обделкой.

Щитовое оборудование для строительства тоннелей со сборной обделкой обжатой на породу впервые было широко использовано в Англии при сооружении Лондонского метрополитена, а затем на строительстве коллекторных тоннелей в городе Киеве и метрополитена в Ленинграде.

В 1972-1974 г.г. в Японии было осуществлено строительство тоннеля проходческим щитом с гидравлической пригрузочной камерой.

В целом, история развития щитовой техники – это история превращения проектов первых щитов с паровыми машинами в качестве приводов и винтовыми домкратами для передвижения в современные проходческие щитовые комплексы, включающие мощные механизмы для разработки породы, щитовые домкраты с суммарным усилием исчисляемым тысячами тонн; механизмы, обеспечивающие индустриальные методы возведения постоянной крепи, лазерные устройства для направленного движения щитов и многие другие новейшие достижения науки и техники.