Способ продавливания наиболее эффективен при строительстве тоннелей и прокладке инженерных коммуникаций под автомобильными и железнодорожными магистралями, а также на участках городских территорий в непосредственной близости от существующих зданий и подземных сооружений.
Способом продавливания в г. Москве только трестом ГПР-3 Главмосинжстроя прокладывается до 8 — 10 км трубопроводов диаметром 800 — 2000 мм. С использованием этого способа построены пешеходные тоннели у железнодорожной станции «Беговая», под путями Казанского вокзала, между станциями метро «Варшавская» и «Коломенская», у станций метро «Тушинская» и «Ботанический сад» и др.
За рубежом (в Великобритании, Германии, Италии, Франции, США, Японии и др.) способ продавливания получил широкое применение при строительстве коллекторных, пешеходных и транспортных тоннелей.
Способ продавливания применяют в насыпях, уплотненных, осушенных несвязных грунтах. В слабых водонасыщенных грунтах продавливание производят с применением водопонижения.
Способ применяют, как правило, для продавливания тоннелей небольшой длины (в США, Германии и Японии имеется опыт продавливания коллекторных тоннелей до 60 — 80 м и более).
Поперечные сечения трубопроводов, применяемых при способе продавливания, могут быть круглые, трапецеидальные, квадратные, прямоугольные и др. с размером труб 800 — 2000 мм. Материал трубопроводов — сталь, железобетон и различные полимерные материалы. Трубы выпускают звеньями длиной 1,5 — 3,0 м, а при использовании телескопических домкратных установок — до 5 м. Стыки между секциями труб уплотняют и изолируют, создавая водонепроницаемое соединение.
Обделки коллекторных и пешеходных тоннелей чаще всего выполняют в виде цельных секций из обычного или преднапряженного железобетона, прямоугольного, сводчатого или кругового очертания длиной до 2 — 3 м и массой до 20 т и более. Цельнотянутые обделки имеют, как правило, заводскую гидроизоляцию, а при строительстве производят только герметизацию стыков между секциями.
При продавливании трубопроводов больших размеров в них помещают грунторазрабатывающие агрегаты, при помощи которых разработанный грунт поступает внутрь трубопровода и грузится в вагонетки или ковши, которые лебедками перемещают в забойный котлован и краном поднимают на поверхность земли. По мере разработки грунта секции трубопровода опускают в забойный котлован и продавливают гидравлическими домкратами в грунтовый массив. Средняя скорость продавливания трубопроводов составляет 1,5 — 3 м/смена.
Механизированные установки для продавливания трубопроводов по принципу действия подразделяются на две группы:
— с полным разрушением керна, образующегося при продавливании трубы;
— с последующей транспортировкой неразрушенного керна.
По принципу первой группы разработаны установки СКБ Мосстроя с рабочим органом роторного типа и транспортированием разработанного грунта с помощью специального совка и установка ПУ-2 конструкции ЦНИИподземмаша с экскаваторным рабочим органом. Эти установки обеспечивают эффективную разработку забоя, но имеют пониженную производительность из-за цикличности транспортирования грунта и простоя рабочего органа.
Непрерывное транспортирование грунта из забоя с одновременным его разрушением и продавливанием трубы обеспечивает установка УВП-1600К.
Указанные установки применяются для продавливания сухих и неводонасыщенных грунтов естественной влажности.
Ко второй группе относятся установки с отрывом неразрушенного керна с применением сжатого воздуха, взрывчатых газов или механическим его отрывом (установки треста ГПР, станки горизонтального бурения УГБ-2, УГБ-5, УГБ-6, «Запорожье», ПУ-1, ПУ-2 и др.).
Ленгипротрансмостом для продавливания пешеходных тоннелей разработаны типовые проходческие комплексы шириной 3 и 4 м. В состав комплекса входит прямоугольный щит с 14-ю домкратами для передвижки и 12-ю забойными. В хвостовой части щита размещаются три барабана с антифрикционными лентами. В забойном котловане размещается основная домкратная батарея с нажимной рамой, по периметру которой расположены 16 домкратов для продавливания обделки. Скорость продавливания составляет 2,4 — 3 м/сутки, максимальная длина участка продавливания — 50 м. Для пробивания участков большей длины применяют промежуточную домкратную установку. Транспортировка грунта осуществляется скребковым транспортером, загружающим его в вагонетки вместимостью до 1 м3.
Московским механическим заводом Главтоннельметростроя изготовлен агрегат КМ-35 для продавливания колец чугунной тюбинговой обделки с наружным диаметром 6 м. Агрегат состоит из ножевой секции, размещенной впереди продвигаемой обделки, и домкратной установки с гидросистемой. Ножевая секция представляет собой опорное кольцо с двумя горизонтальными и тремя вертикальными перегородками. Для сбрасывания грунта вниз на горизонтальных перегородках предусмотрены «окна».
В кольцевой опорной части металлоконструкции размещаются 30 гидравлических домкратов грузоподъемностью по 100 т. В средней ее части имеется ступенчатая горизонтальная перегородка с выдвижными площадками, с которых ведется монтаж колец обделки.
За рубежом (США, Великобритания, Германия, Франция, Япония и др.) разработаны различные установки для продавливания коллекторных и пешеходных тоннелей в виде механизированных комплексов, включающих в себя ножевую секцию с забойной крепью и грунторазрушающими устройствами, средства для погрузки и транспортирования грунта, домкратные установки.
Ведущей фирмой Германии по изготовлению оборудования для продавливания является «Вестфалия Люнен». Эта фирма выпускает комплекс для механизированного продавливания с головной секцией в виде щита с домкратами, опирающегося на обделку через кольцо.
Германской фирмой «Базе» разработан комплекс для продавливания, в котором телескопические домкраты обеспечивают продавливание секций обделки длиной до 3,5 м и диаметром 2,4 — 3,1 м.
Для продавливания крупногабаритных тоннельных элементов длиной до 15 — 20 м и массой 300 — 500 т секции изготавливают непосредственно в створе тоннеля на заранее устроенном основании, которое выполняют в виде железобетонной плиты, закрепленной в грунте для восприятия реактивных усилий, возникающих при продавливании. Продавливание крупногабаритных секций позволяет получить высококачественную конструкцию тоннеля с минимальным количеством швов.
Для увеличения длины продавливания крупногабаритных секций фирмой «Вайс унд Фрайтаг» (Германия) разработан способ «телескопического продавливания», заключающийся в продавливании секций с меньшими размерами через ранее задавленные секции большего размера. Впервые этот способ применили в 1979 — 1980 гг. при строительстве в г. Кельне (Германия) автотранспортного тоннеля длиной 102 м и сечением 12´4,9 м, состоящего из 4-х секций.
В Японии разработан способ «протаскивания» секций, при котором усилия домкратов передаются на обделку при помощи стальных тяговых тросов, пропущенных через грунтовый массив и продольные каналы в обделке. Способ имеет две разновидности. При первой из них усилие в тяговых тросах создает домкратная установка, смонтированная в финишном котловане, тогда как стартовый котлован остается свободным для выполнения операций по транспортировке разработанного грунта и монтажу или изготовлению продавливаемых секций. При втором варианте натяжение тросов и соответственно «протаскивание» осуществляют при помощи домкратных установок, смонтированных в торцах продавливаемых секций с обеих сторон тоннеля.