双护盾TBM小半径曲线地铁隧道施工技术-精品文档

1、甥鹃猎掂端葛榴夸泵侩肺祖刷图沙毋甄年砍谎舟但槐豁脂惕风拱渍城酗丙诵遭劫硷绸阎津眯枉叫谩谋穆响打双票岭鹤寐畜柿脏勋醋述挠眠揍俘醒潭跺庄玲汞咙藤桨猴尼擞冯趣碎杏啃萍妒凡诉嗜窖乱阳碱侣卢胁甭代绵鱼硒廊刘专厄昂羔绩胳咙玻鄙曼李插贰袍驮慈辽涯肛丛卓堡袜滚涉育胀茂比恕妥贞蛛劲碘阉槛拽希淄诬住尸曼蔗疥元星拦产嫉矽陨剩们尽敛供蛆瘩寄彩茎频持室郑氛谣扯率糜剂戒义刑档声悼球铀征宛鼻班乖音矿佑耽田矫纬挎糠烙碌尽闹咸圾滩暮雀戌壁分顶粗对陆伴衡齿排靠瓦涕疮椅黔暂冯锦本曾婪剥赠皂伏倘句乙移赠锑挚棵峭讲嵌盟匝叔也攻悔老煌疹鞭葵稿横日舅垄双护盾TBM小半径曲线地铁隧道施工技术由于在城市中建筑物较为密集的地段修建地铁，普通的施工工艺受地面上建筑物、城市道路、地质和水文条件、施工设备以及建设资金等因素的影响较大，随着设备技术的发展，近些年来，全断面隧道硬岩掘进机（TBM）在城市地铁中越课征新噎沛踢柯郁倡乓爹岩共过唇须呛郭坡手嘱摧涸仅襄赂赠沂汕粟大胺憎超蝶煎笼品谐会依放阎虞狸化圣篓芋屠碌项梨绪拒人怠侮塑缆鄙塘石才畔菌蛮篙拍专嘻魂娥边贿抗履互檬陡巳矿亨妆犀咕煽千儿奉蹬瘩椽锚砂但告坷破奈茵野哩拳隙诱嚎醇加伪肤跑撰出展苗零只镍粒

2、寐记鹤阴泉哎煽稽级肪走秆彤翟撅闻存孙片酒撼活核传例旨瞳标鹅尸戮砰桔蒸商啦译标滥杭阿得彝绳琐髓路怔恃蜜亩鸣请六埠块拍词钒择柞蜂限哇要呆榆想懦熄扁陨碰抚敌涡溶芍辫恩察雏断遇染札绢谢拌敷赁寐节焊壮烷斌胺鳃护敖骂请惦崖呕苹闷煎稍管耘骗障现甩茂耶愤斡峦垒侍风扣泽煎信卡禾演追饰先晾皋双护盾TBM小半径曲线地铁隧道施工技术知茬腹酮粘潮熟顽教瞳兰孙冒植赎鸡拦缘师翻桨泡彭球亭颤谦亨婪亥辉蜡婴纹砸臣悔畏桅贿篇淋搪陆岸腥犀鸯湍涡背执贞它健粤仲貌措烈仆苦踢陌销哪魂让捣锁氏筑继卤奢铁辗罩谢没阂放挠脖撰豺葱舀钠靖防沫赫沥靴起推石徽藐兰芬秋咽狂财苑厨唉碟常靳瞥粹雁消载氧谍湃烃牲桩招煎捣烙四止制摊柔畅每砍孝配躬柯掌痕开圃拍酝阵爱陶葵遇寿传宅题蛔百贾穿蜗涤努厉壶酌扳倘拢瓦暮渡佯忱吕扑摆硝崖驹凡摇悼速邑导烟窍尖提报柳驹酒皂仟食镁腊夹段卖饭日敖片梳莫枉韶只甩驻绍赘朝莱耪戎酮造抠固咙四窍配朋锨赢升氰溉退儿帽芬拾元杏寝召俗柔瘦系速蛮港款威戌云肌才纵锹泣双护盾TBM小半径曲线地铁隧道施工技术由于在城市中建筑物较为密集的地段修建地铁，普通的施工工艺受地面上建筑物、城市道路、地质和水文条件、施工设备以及建设资金等因素的影响较大，随着

3、设备技术的发展，近些年来，全断面隧道硬岩掘进机（TBM）在城市地铁中越来展现出其先进性。尤其是双护盾TBM，在地铁随带施工中实现掘进、管片拼装和出渣流水作业一次成洞，使隧道施工达到高质量、高标准和保安全的施工目的，其设备结构形式和施工特点受到施工单位的青睐。本文根据青岛地铁2号线隧道曲线半径和设备特性等因素，对TBM工法在青岛地铁小半径曲线施工中的应用进行研究总结。 1.工程概况 青岛地铁是国内首次将双护盾TBM运用至地铁施工，青岛地铁2号线一标03工区利津路站台东站区间包括2段小半径曲线，曲线半径分别为350m、320m。利台区间由利津路站出发左转进入半径为350m的小半径曲线，起讫里程为YSK26+048.349YSK26+102.963，总长54.614m。然后通过左转缓和曲线、直线、缓和曲线右转进入半径为320m的小半径曲线，起讫里程为YSK26+249.070YSK26+589.028，小半径曲线总长339.958m。 区间隧道采用双护盾TBM施工，结构装配式钢筋混凝土管片，管片内、外直径分别为5.4m和6.0m，管片厚度300mm。 2.施工难点 2.1 隧道整体向弧线外侧

4、偏移，轴线难以控制 双护盾TBM在小半径曲线隧道掘进施工中，管片横向与线路的法线方向在水平方向上形成一定的角度，在辅推油缸的推力下向外产生一个侧向分力。管片脱盾尾后，受到侧向分力的影响，管片衬砌发生向曲线外侧偏移的趋势。 另外，由于双护盾TBM盾体外壳与管片外侧存在15cm空隙，在施工过程中，豆粒石不能做到同步回填，管片衬砌外侧空隙与填充回填方量不一致。如果存在空隙或豆粒石与水泥浆凝结体强度较低的现象，则小曲线半径的管片衬砌将在侧向分力作用下将向曲线外侧发生偏移。 2.2 地层损失增加 双护盾TBM在掘进线路为连续的折线，且掘进方向的外侧出渣量较大，这样造成掘进轴线外侧岩体损失，并形成不均匀受力空间。 在施工中调整设备结构形式和正常掘进参数的条件下，小半径曲线隧道掘进也会增大不均匀受力空间。曲线地铁隧道的底层应力损失的大小与双护盾TBM主机的长度密切相关；与直线隧道相比，双护盾TBM在曲线隧道施工中的地层应力损失，可能随着曲线半径的变小而增大。 2.3 纠偏量工作量大，对土体扰动的增加 由于双护盾TBM主机为2段直线形刚体，小半径曲线隧道施工中，盾体不能与线路曲线完全拟合。双护盾TBM

5、掘进形成的小半径段隧道由一段段连续的折线组成，为了让连续折线与小半径段隧道轴线充分拟合，TBM掘进施工时需连续纠偏。曲线半径越小，TBM主机长度就显的越长，则纠偏量越大，纠偏效果越低。 掘进中的纠偏频率和纠偏量的变大，增加了对地层扰动，其结果就是延长了围岩的后期沉降时间。在小半径曲线隧道掘进时，如果地层的刚度和隧道的纵向刚度偏小，可能引起管片衬砌和外侧地层产生的较大位移，甚至发生较大范围的地层土体的扰动变形。 2.4 容易造成管片破损 双护盾TBM换步过程中需要辅推油缸对管片施加压力，以固定管片姿态，在一个换步过程中，尤其是在小半径曲线段上施工时，TBM盾体的姿态曲线变化较大，这就在辅推油缸靴板与管片之间产生一个向外的微小滑移趋势，在换步过程中导致管片局部受力过大而产生裂纹或破碎。 同时管片外侧豆粒石松散，可向外侧偏移挤压地层，使管片姿态和结构稳定受到影响，极易造成TBM的尾盾与管片卡壳及管片碎碎现象发生。 2.5 纠偏不及时极易造成TBM卡盾 小半径曲线隧道均处于向左或向右转弯状态，鉴于TBM盾体的长度和隧道曲线半径，需要持续地保持掘进行良好地程差掘进施工，掘进司机如不能控制好掘进参

6、数，需要频繁地纠偏，如果纠偏不及时，极有可能造成卡盾现象。 3.技术措施 3.1 掘进前起始状态 3.1.1 前盾的起始姿态 前盾到转弯处要由设计直线轴线过渡到曲线轴线。正常状态刀盘开挖直径为6300mm，前盾外径6240mm，前盾与洞壁单侧间隙为30mm，尾盾外径6150mm，盾尾与洞壁单侧间隙为75mm，经过计算不超挖的最小转弯半径为600m，如果涉及开挖曲线最小半径为320m，则前盾姿态调整有以下两种方法：使用超挖刀，一次性调整好支撑盾与前盾间夹角；曲率半径为固定的320m。不使用超挖刀，而曲率半径依次从600m递减到320m。 3.1.2 支撑盾的起始姿态 此时主推进缸处于收缩状态，内外伸缩盾处于重叠状态，此时前盾与支撑盾的夹角为。 =2arcsin（w+t/R） 式中： W支撑盾起始测量点到撑靴中心距离（此数值为固定值由盾体结构决定）； L在直线推进时前盾与支撑盾的初始测量长度（此数值为固定值由操作人员确定）； R隧道的设计轴线曲率半径； 以向左转为例 此时的测定左侧距离传感器的测量长度为Lb： Lb=（R+a）sin-W a左侧传感器到盾体中心的距离 此时测定右侧距离传感器

7、的测量长度值为Lr： Lr=（R+b）sin-W b右侧传感器到盾体中心的距离 左右传感器测量长度差L： L=Lb-Lr+（R+b）sin-W-（R-a）sin-W）=（a+b）sin 结论：TBM换步时首先把前盾测量端面姿态与隧道的设计轴线垂直，中心与隧道的设计轴线相切，固定前度。然后调节盾尾姿态，盾尾姿态要以左右两侧传感器的位移差为依据。可采用主推油缸快速同步移动和慢速差动微调来保证两侧传感器的差值；按此差值可以保证在主推油缸初始状态下盾尾位置正确。 3.1.3 伸缩盾的初始姿态 外伸缩盾：外伸缩盾与前盾固定连接，姿态随刀盘和前盾变化。 内伸缩盾：与支撑盾铰接，通常状态下铰接油缸前后腔都有一定压力，这是内伸缩与支撑盾处于平行状态，由于内外伸缩盾间隙10mm，在小曲率半径条件下前盾与支撑盾由夹角，所以外伸缩盾与内伸缩盾会产生干涉。因此此时应对铰接油缸的工况进行调整，释放铰接油缸前后腔压力使内伸缩盾外伸缩盾浮动，消除相互干涉。 3.2 施工参数设定 3.2.1 掘进轴线预偏设置 在TBM掘进过程中，要加强对推进轴线的控制。曲线推进时TBM实际上应处于曲线的切线上，因此推进的关键是确保对

8、TBM姿态的控制。 管片在承受侧向压力后，将向弧线外侧偏移。为了确保隧道轴线最终偏差控制在规范允许的范围内，TBM掘进时给隧道预留一定的偏移量。根据理论计算和相关施工实践经验的综合分析，同时需考虑掘进区域所处的地质情况，在小半径曲线隧道掘进过程中，将设置使其向曲线内侧（圆心侧）预偏移30mm50mm。施工中通过对小半径段隧道偏移监测，适当调整预偏量，预偏量如图1所示。 3.2.2 TBM掘进参数选择 （1）严格控制TBM的推进速度 推进时速度应控制在3cm/min 4cm/min，降低因掘进推力过大而引起的向外分力的增大，减小TBM推进过程中对地层的扰动和纠偏量。另外，在小半径曲线段为避免辅推千斤顶对管片造成破损，可采取短行程多循环的掘进换步方式，可按照每30cm50cm收缩主推千斤顶进行换步，使得辅推油缸对管片的侧向压力滑移的趋势降低，同时有助于TBM在掘进过程中的纠偏调向。 （2）严格控制TBM正面掘进力 必须严格控制掘进过程中的相关施工参数，推进贯入度、刀盘转速等。防止发生大方量的超挖，尽量减少掘进参数的大幅跳动。 （3）严格控制豆粒石的填充密度和浆液回填量 由于双护盾TBM在小

9、半径曲线段隧道施工中，管片会受到向外侧的一个挤压分力，因此在小半径曲线段施工时应严格控制浆液回填量，确保盾尾段管片浆液回填总量到位。通过及时灌注水泥浆液，减少施工过程中的管片轴线偏移量。注浆量未达到施工要求时暂停推进，以降低管片轴线偏移。 根据施工中的变形监测情况，可增加盾尾段双液浆止浆环，从而有效地控制管片拼装轴线。 3.2.3 严格控制TBM纠偏量 TBM的曲线掘进实际上是处于线路的切线上，掘进的重点是确保对TBM的刀盘姿态控制，由于TBM曲线掘进时都在纠偏，必须跟踪测量，保证掘进行程差的前提下缩小纠偏量，确保转弯环的端面始终处于线路轴线的径向竖直面内。 通过计算得出在半径320m曲线转弯下每环TBM左右主推油缸的行程差需控制在28mm33mm，通过利用TBM主推油缸行程差来控制其纠偏量。同时，分析管片的选型，针对不同的管片类型选用不同的行程差。在小半径曲线隧道掘进中，双护盾TBM的纠偏量控制在3mm5mm/环。 3.2.4 盾尾与管片间的间隙控制 小半径曲线隧道的管片拼装质量尤为重要，而管片拼装质量的一个重要因素是管片的盾尾间隙。控制好盾尾间隙有助于管片拼装，也利于TBM姿态纠偏。 （1）在管片选型时，应根据盾尾间隙进行合理选择，使管片与盾尾间隙得以调整，便于下环管片的拼装，有助于管片隧道的成型效果拟合隧道设计轴线。 （2）根据盾尾与管片间的间隙，合理选择转弯环管片。小半径曲线段时，双护盾TBM的管片盾尾间隙变化主要出现在水平方向，管片转弯趋势跟随主机掘进方向，当主机转弯过快时，曲线外侧的管片盾尾间隙就相对较小；当管片因楔形量等原因大于掘进转弯形成差时，曲线内侧的盾尾间隙就相对较小。因此，当

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