Щитовые туннели стали основным методом строительства городских туннелей метро в Китае. К примеру, ветка № 1 метро г. Гуанчжоу была построена с использованием 2 щитов с гидропригрузом и 1 щита с грунтопригрузом; ветка № 2 – с использованием 6 щитов с грунтопригрузом; ветка № 3 – с использованием 13 щитов с грунтопригрузом и 2 установок с гидропригрузом; ветка № 4 – с использованием 10 щитов с грунтопригрузом; ветка № 5 – с использованием 24 щитов с грунтопригрузом и 2 щитов с гидропригрузом; ветка № 6 – с использованием 14 щитов с грунтопригрузом и 1 установки с гидропригрузом; особо длинные участки веток № 2 и № 8 были построены с помощью 8 щитов с грунтопригрузом и 2 щитов с гидропригрузом; северный отрезок ветки № 2 – с использованием 12 щитов с грунтопригрузом и 2 щитов с гидропригрузом; туристическая обзорная ветка была построена с помощью 6 щитов с грунтопригрузом; ветка Гуанфо – с использованием 12 щитов с грунтопригрузом и 2 щитов с гидропригрузом.

В 2005 году началось строительство ветки № 1 метрополитена г. Ченду, ветки № 2 метрополитена г. Сиань, ветки № 1 метрополитена г. Шэньян, ветки № 1 метрополитена г. Ханчжоу и других туннелестроительных объектов, в которых также использовался метод щитовой проходки. Вскоре после этого развернулось строительство метрополитенов в городах Ухань, Чунцин и Сучжоу.

Шанхайский автомобильный туннель Сянинь был построен в 2006 году с использованием щита с гидропригрузом диаметра 11.58 м.

Строительство автомагистрального туннеля через реку Янцзы началось в 2004 году, в 2006 году щит был погружен в шахту, и уже к 2008 году строительство было завершено. В проекте применялись два щита с гидропригрузом диаметром 11.38 м.

Строительство Северного моста Южного туннеля по проекту Шанхайского туннеля через устье реки Янцзы (также известного как Шанхайский туннель Хучонг) происходило с 2004 по 2006 год, в проекте применялся крупнокалиберный щит с гидропригрузом диаметром 15.44 м.

В 2007 году при строительстве туннеля Шицзыян пассажирской железнодорожной линии Гуанчжоу – Шэньчжэнь – Гонконг использовались 4 щитопроходных комплекса с гидропригрузом диаметром 11.18 м.

В 2008 году при строительстве подземной части пекинской железной дороги был использован щит с гидропригрузом диаметром 11.97 м.

В 2008 году Китайская корпорация железнодорожных туннелей самостоятельно разработала и выпустила комбинированный щит диаметром 6.39 м, с помощью которого был построен метрополитен г. Тяньцзинь.

2.3. ПРОИЗВОДСТВО РАБОТ МЕТОДОМ ЩИТОВОЙ ПРОХОДКИ

2.3.1. Производство работ с помощью щита с грунтопригрузом

На рис. 2-6 показан рабочий процесс туннельного строительства методом щитовой проходки с помощью щита с грунтопригрузом. Как видно на рисунке, грунт, срезанный резцовой головкой, поступает в землеприемный призабойный отсек и выводится из него шнековым способом, образуя перепад давления; по мере продвижения щита вперед, шнековый конвейер выгружает грунт с такой скоростью, чтобы количество выгружаемого грунта было равным объему экскавации, чтобы грунтовые слои поверхности забоя всегда сохраняли стабильность. Количество выгружаемого грунта регулируется путем регулировки скорости шнека и открытия заслонки выемки; шлаковый грунт поступает со шнека на ленточный конвейер, а затем с ленты падает в расположенную ниже транспортировочную вагонетку, на которой грунт транспортируется лебедочным способом к начальному котловану; затем установленный над котлованом портальный кран поднимает вагонетку на поверхность и выгружает шлаковый грунт в зону временного хранения, откуда грунт с помощью экскаватора загружается в самосвал и увозится.

2.3.2. Производство работ с помощью щита с гидропригрузом

На рис. 2-7 показан процесс работ с помощью проходческого щита с гидропригрузом. Насос подачи выкачивает суспензию (смесь воды и бентонита) из смесительного резервуара, установленного на поверхности, и направляет по трубопроводу в шламоприемный призабойный отсек щита; в заполненном шламоприемном отсеке суспензия под давлением проникает в грунт на несколько сантиметров. Таким образом бентонит внедряется в промежутки между частицами грунта, образуя «корковый» слой, тем самым слой грунта на поверхности выемки становится более стабильным и водонепроницаемым; посредством вращения рабочего органа, ставшая «коркообразной» поверхность выемки разрушается и содержимое смешивается с бентонитовой суспензией, а затем отводится выводящим насосом и перегонным насосом по выводящему трубопроводу в расположенную на поверхности сепараторную станцию; сепараторная станция отделяет шлаковый грунт от бентонитовой суспензии; отделенная от грунта суспензия попадает в смеситель, где проходит определенные качественные преобразования, после которых она может использоваться повторно, а затем вновь направляется подающим насосом в шламоприемный отсек щита.

По своей сути, метод щитовой проходки с гидропригрузом представляет собой способ экскавации, в котором в качестве медиаторной среды используется шламовая мембрана, уравновешивающая давление грунта давлением шламовой суспензии. Насос подачи суспензии транспортирует ее по трубопроводу непосредственно с поверхности земли на поверхность забоя, которая, в свою очередь, остается полностью изолированной, что обеспечивает высокий уровень безопасности работ и хорошие условия проходки. Другими словами, щит с гидропригрузом не оказывает чрезмерного давления на окружающие слои и не подвергается их обратному давлению, тем самым уменьшая негативное влияние на окружающие грунтовые массы. Как правило, данный метод не требует проведения вспомогательных мероприятий (за исключением работы в условиях пластов с высокой водопроницаемостью и галечных пластов, при которых трудно поддерживать стабильность поверхности забоя). Данный метод особенно актуален при большом сечении забоя, так как с точки зрения проседания грунта во время работ он наиболее применим, нежели метод проходки с грунтопригрузом.

Рис. 2-6. Схема проходки щита с грунтопригрузом

Рис. 2-7. Схема проходки щита с гидропригрузом

2.3.3. Технологические методы разнообразных сечений проходческих щитов

Перечисленные выше методы проходческих щитов используются для сооружения однопутных туннелей круглого сечения. Метод отличается устойчивостью и прекрасными эксплуатационными характеристиками, но в определенных областях коэффициент использования невысок, является неэкономичным или может ограничить эффективное использование подземного пространства. В последние годы постепенно набирают популярность проходческие щиты со специальным инженерно-техническим подходом к сооружению туннелей некругового сечения (технические методы щитовой проходки для разнообразных сечений). Принципы работы будут описаны ниже.

1) Проходческий щит свободного сечения

На рис. 2-8 показано, что у распространенного проходческого щита круглого сечения, как и у проходческого щита свободного сечения, также есть основная фреза, но на ее наружной части находятся планетарные фрезы меньшего сечения. Во время вращения основной фрезы, планетарные совершают движение по своей оси, огибая основную, как планеты в солнечной системе. Колея вращения планетарных фрез определяется углом колебаний их лап. Регулируя положение лапы, можно углубить туннель нестандартной (некруглой) формы. Другими словами, подобрав колею вращения планетарных фрез, можно добиться прямоугольного сечения, овального, эллиптического, подковообразного и других форм сечений. Проходческий щит свободного сечения пригоден для случаев ограниченных подземных пространств, примером является прокладка туннелей малого и среднего типа, лежащих между трубопроводными путями и водными каналами.