Классификация щитов в зависимости от области их рационального применения
| № п/п | Наименование щита и исполнительного органа | Плывуны, f = 0,1– 0,3 | Мягкие глины, пылевые пески, f = 0,3– 0,5 | Пески, супеси, суглинки, глины, гравий, f = 0,5– 0,8 | Плотные глины, щебень, f = 0,8– 1,5 | Слабые скальные грунты, f = 1,5– 2,5 | Скальные средней крепости, f = 2,5– 4 | Крепкие скальные грунты | |
| f = 4– 6 | f = 6– 10 | ||||||||
| Немеханизированные щиты с открытой головной частью | – | + | + | + | – | – | – | – | |
| Немеханизированные щиты с закрытой головной частью | + | – | – | – | – | – | – | – | |
| Щиты с комбинированными горизонтальными площадками | – | + | + | – | – | – | – | – | |
| Щиты с роторным исполнительным органом: | |||||||||
| а | – герметизированные с активным пригрузом забоя | + | + | + | – | – | – | – | – |
| б | – с пластинчатыми резцами | – | + | + | – | – | – | – | – |
| в | – со стержневыми резцами | – | – | – | + | + | + | + | + |
| г | – с шарошками и дисками | – | – | – | – | – | + | + | + |
| Щиты с планетарным исполнительным органом | – | – | – | + | + | + | – | – | |
| Щиты с экскаваторным исполнительным органом | – | – | – | + | + | – | – | – | |
| Щиты со стреловым фрезерным исполнительным органом | – | – | – | – | + | + | + | – |
При выполнении курсового проекта выбор щита может производиться по табл. 5.1 в зависимости от области его рационального применения в конкретных инженерно-геологических условиях.
Щиты с роторным исполнительным органом получили наибольшее распространение среди механизированных щитов и применяются в различных инженерно-геологических условиях, начиная от нескальных грунтов с f ≥ 0,5 до скальных с f = 4…6. Исполнительные органы роторных щитов могут быть двух типов: дисковые и лучевые. Основные технические характеристики щитов с роторным исполнительным органом представлены в табл. 2 Приложения. Конструктивные решения щитов роторного типа приведены в [1, с. 231–233; 6, с. 142–143].
При проходке тоннелей в сухих и плотных суглинках, глинах, мергелях и глинистых сланцах с коэффициентом крепости грунта 1 < f < 2,5 нашли применение щиты с планетарным и экскаваторным исполнительными органами. Конструктивные решения щитов таких типов приведены в [1, с. 233–236; 6, с. 140–147].
В грунтах с изменяющимися физико-механическими свойствами рекомендуется применять щиты со сменным исполнительным органом. Так, например, при проходке в скальных грунтах экскаваторный орган может быть заменен на фрезерный. Конструктивные решения щитов приведены в [1, с. 236–237; 6, с. 140, 147].
При проходке в сыпучих и малоустойчивых песчаных грунтах естественной влажности нашли применение щиты с комбинированными горизонтальными площадками. Конструктивные решения щитов такого типа приведены в [1, с. 226–228; 6, с. 141].
Для проходки тоннелей в сложных инженерно-геологических условиях, в обводненных грунтах используются специальные щиты с активным пригрузом забоя. В зависимости от особенностей грунтов, величин горного и гидростатического давлений, глубины заложения и прочих факторов в изолированной призабойной камере этих щитов создается пригруз сжатым воздухом (воздушный пригруз), уплотненной грунтовой пробкой (грунтовый пригруз) или раствором бентонитовых глин (гидропригруз), уравновешивающий гидростатическое давление на забой и препятствующий его обрушению. Основные технические характеристики щитов с роторным исполнительным органом и активным пригрузом забоя приведены в табл. 2 Приложения. При конструировании щитов разрешается использовать технические характеристики существующих щитов с учетом изменения диаметра обделки.