3) Умение устоять.

При производстве работ щитовой проходкой главными условиями являются устойчивость забоя и обеспечение согласованности между давлением пригруза и давлением воды в геологических слоях. Недостаток и колебания давления пригруза часто являются причинами обрушения забоя. Чтобы обеспечить устойчивость забоя, необходимо обладать системой улучшения разработанного грунта, в которую входят система пеногенерирования, система бентонитовой глины, система добавления глинистого раствора, система полимеров.

Система пенного впрыскивания часто используется на грунтах с повышенным содержанием мелкозернистых частиц, например, на глинистых породах. Целью данного метода является повышение текучести, водоудерживающей способности разработанного грунта; если выражаться более точно, то разработанный грунт после улучшения собственных свойств обладает более надежным текучим свойством, снижаются при этом риски формирования глинистой корки и утекания воды в геологических слоях, а также уменьшается крутящий момент резцовой головки.

Система впрыскивания бентонитовой глины обычно используется в грунтах с сравнительно небольшим содержанием мелкозернистых частиц, например, в породах с окатанным гравием. Целью данного метода является увеличение отношения содержания мелкозернистых частиц, улучшая тем самым текучесть и водонепроницаемость грунта; также данный способ помогает разработанному грунту обладать более надежным текучим свойством, снижаются при этом утекание воды в слоях и крутящий момент. При впрыскивании необходимо применять достаточно хорошие материалы, четко определить время разбухания, чтобы достичь нужного эффекта.

Система добавления глины используется при проходке водонасыщенных пластов. Особенно при производстве работ в речных и морских районах для улучшения адаптации туннелепроходческого комплекса применяется система, которая направлена на трансформацию функциональности щита с гидропригрузом, может использоваться для улучшения выброса грунта и предотвращения обильного фонтанирования.

Система впрыскивания полимеров пригодна для неглинистых грунтов, часто применяется в водонасыщенных породах с окатанным гравием. Целью данного метода является схватывание водных компонентов, снижение разделения воды и грунта, увеличение сцепления. Также данный способ помогает разработанному грунту обладать более надежным текучим свойством, снижаются при этом утекание воды в слоях и крутящий момент.

4) Умение сдерживать.

Долгосрочная перспектива туннеля основывается главным образом на качестве тюбинга, обработке сварного соединения и сборки тюбинга. При производстве работ качество сборки тюбинга должно быть на высоте, необходимо строго контролировать вертикальное смещение, одновременно с этим нужно избежать появления трещин и нанесения урона тюбингу из-за большой нагрузки. Что касается сварного соединения, то необходимо предотвратить ущерб гидрошпонки или ее выход из строя, например, необходимо предотвратить разбухание гидрошпонки на раннем этапе; необходимо точно смонтировать ее, при проходке туннеля необходимо обладать достаточной силой толкания и кольцевой силой сжатия, чтобы гарантировать оптимальную водосдерживающую способность гидрошпонки.

2.5. ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ЩИТОВОЙ ПРОХОДКИ

Техника щитовой проходки стремительно развивается, ниже приведены основные тенденции развития:

(1) Максимум вызовов.

1. Еще больший диаметр: диаметр туннелепроходческого щита становится все больше и больше. Территория Китая обширна, различные реки текут вдоль и поперек, во многих городах ведутся работы вдоль течения, а иногда и через реки. Вместе с бурным развитием китайской экономики в геометрической прогрессии растет спрос на городские и железнодорожные коммуникации, коммуникационные туннели для пересечения рек и морей, но одновременно с этим все сложнее в городских условиях найти пространство для постройки мостов. Со временем на железной дороге увеличивается скорость поездов, чтобы уменьшить занимаемую территорию, двухпутные туннели являются направлением развития; автомобильные дороги: повышается категория дорог, поток машин все больше и больше, что влечет за собой постоянное увеличение сечения туннелей; при таких тенденциях появляется все больше и больше работ, где задействован проходческий щит большого диаметра.

2. Туннели еще длиннее: длина туннелей со временем увеличивается.

3. Еще более высокое давление воды: возникает все больше и больше туннелей, которые преодолевают водное пространство, поэтому требования к герметизации и водному давлению, которое несет проходческая установка, все выше и выше.

4. Еще глубже: необходимо избегать прокладывания маршрута на перекрещевании грунтов и скальных пород, трудно выполнять работы при условиях, когда верхние слои – мягкие грунты, а нижние – твердые. Необходимо по максимуму применять проходку в однородных породах, поэтому при выборе маршрута глубина заложения становится все больше.

5. Еще более высокая скорость проходки: скорость проходки становится все выше и выше.

6. Более запутанные геологические условия: возникают требования к адаптации все более сложных геологических условий.

(2) Более безопасно и экологично.

При производстве работ щитовой проходке все больше внимания уделяется экологии и безопасности.

(3) Более сложные функции, простое управления, проектирование более гуманно.

Требования к трудоемкости все ниже; все выше требования к качествам операторов.

(4) Более продолжительный срок эксплуатации.

Продвижение вперед технологий, надежный и долгий срок эксплуатации щита являются одним из ключевых факторов при гарантировании сроков строительства, а также ключевым фактором успеха производства.

(5) Повышенная адаптация к геологическим условиям.

В сложных условиях проходческий щит может преодолевать как скальные грунты, так и мягкие грунты и породы с гравием. При проектировании требуется от резцовой головки адаптация к различным слоям.

(6) Цифровизация проектирования проходческого щита, модулизация производства, интеллектуализация управления и повышение знаний сервиса услуг.

Подобно автомобилям без водителя, развитие технологий щитовой проходки идет в сторону цифровизации, интеллектуализации и управления без человека, осуществляется автоматическая интеллектуальная проходка и менеджмент. В дальней перспективе китайские технологии проходки – это оцифрованное проектирование, интеллектуализированная проходка, менеджмент удаленного типа. То есть введя геологические данные и параметры конструкции туннеля можно спроектировать туннелепроходческий комплекс, подходящий под инженерно-геологические и гидрометеорологические условия; производство работ реализуется через интеллектуальную проходку без операторов, это делается удаленно в офисе, контролируя производственный процесс. В офисе можно получить прямо на экране компьютера изображение с места производства работ и технические параметры щита, а также отдать приказ для управления проходкой. Технические специалисты нужны лишь в офисе, чтобы управлять всеми комплексами, распространенными по всему миру.

3.1. ТЕХНОЛОГИИ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ

Цель геологических изысканий заключается в исследовании инженерно-геологических и гидрометеорологических условий там, где будет располагаться туннель, а также в определении влияния производства работ и эксплуатации туннеля на сохранность окружающей среды. Это делается, чтобы предоставить необходимые изыскательские материалы для планирования, проектирования и производства работ, а также чтобы провести анализ существующих горных пород и окружающей среды и выдать рациональные проект проектирования и меры производства работ, тем самым обеспечив экономичное, безопасное и надежное производство работ. Этап изысканий должен быть совмещен с этапом проектирования, обычно изыскания подразделяются на три этапа: ТЭО, первоначальные изыскания и подробные изыскания.