Разработка пилотного проекта тоннелепроходческого механизированного комплекса (ТПМК), формирующего поперечное сечение выработки по заданной геометрии

В настоящее время отмечается значительный прогресс в технологии щитовой проходки, успешно конкурирующей с комбайновым и буро-взрывным методом сооружения тоннелей. Заметный шаг в этом направлении был сделан в последние два десятилетия в связи с появлением новых типов проходческих щитов. Новые тоннелепроходческие механизированные комплексы с роторным рабочим органом заметно расширили область применения щитовой техники, в том числе при строительстве в сложных инженерно-геологических условиях. Изготавливаемые щитовые комплексы имеют в основном круглую форму поперечного сечения исполнительного рабочего органа.

Однако в автомобильном тоннеле с круглым поперечным сечением площадь используется нерационально, так как имеется возможность разместить только три усеченных по высоте полосы движения транспортных средств. В соответствии с существующими нормативами ширина дорожной полосы в автодорожных тоннелях должна быть равна 4-м метрам, а высотный габарит должен быть равен 5-ти. По этой причине для автодорожного тоннеля многополосного движения транспортных средств выполненное сечение должно быть вытянутым вдоль горизонтальной оси.

Для создания тоннеля с оптимальной формой сечения, обеспечивающей четырехполосное движение транспортных средств, а также возможности сооружения трех-, двух- и однополосных тоннелей, выгодно использовать проходческий щит с исполнительным органом, позволяющим проходить выработки с эллипсоидальной формой поперечного сечения. Новый тоннелепроходческий механизированный комплекс значительно увеличит темпы проходки, а также сократит энергоемкость, что в конечном итоге позволит уменьшить время и затраты на проходку выработок различной формы поперечного сечения для автомобильного и железнодорожного транспорта и городского коммунального хозяйства.

Исходя расчетов, подобрано оптимальное сечение, удовлетворяющее основным вышеперечисленным критериям, является, вытянутый вдоль горизонтальной оси эллипс.

()*12/cos2qσ=−qPab

где P – интенсивность напряжений, действующих в пластине на бесконечности, a и b – соответственно большая и малая полуоси эллипса, θ – полярный угол.