雙護盾TBM超近距離下穿人防洞室施工關(guān)鍵技術(shù)

中鐵隧道集團二處有限公司2017年11月匯報提綱一、工程概況二、施工難點三、技術(shù)保證措施四、施工效果五、結(jié)論與建議一、工程概況青島地鐵是國內(nèi)首次將雙護盾TBM運用至城市硬巖隧道地鐵施工，青島地鐵2號線一標(biāo)03工區(qū)泰山路站～芝泉路站區(qū)間隧道共穿越人防洞室2處，下穿段范圍為ZSK24+950～ZSK25+095，ZSK25+125～ZSK25+280，下穿段落長度為300m。人防洞室均為毛洞，洞室開挖完后，未采取任何支護措施，在線路施工范圍內(nèi)距隧道頂最近處僅為0.91m。人防洞室與下穿隧道之間關(guān)系復(fù)雜，結(jié)構(gòu)外邊緣間垂直距離變化幅度較大，施工安全風(fēng)險極高。

一、工程概況

ZSK24+950~ZSK25+095段人防洞室位置示意圖ZSK24+950~ZSK25+095段人防洞室與隧道位置關(guān)系圖一、工程概況

ZSK25+125~ZSK25+280段人防洞室位置示意圖ZSK25+125~ZSK25+280段人防洞室與隧道位置關(guān)系圖二、施工重難點1、人防洞室出現(xiàn)沉降超標(biāo)及坍塌；2、人防洞室積水導(dǎo)致隧道大量涌水；3、引起地面及建構(gòu)筑物沉降超標(biāo)及損壞；4、對TBM掘進姿態(tài)及掘進參數(shù)控制精度要求極高。三、技術(shù)保證措施1、集水坑處理TBM掘進施工前將坑內(nèi)積水進行抽排，對洞室內(nèi)集水坑進行回填處理，采用C30，P8混凝土進行回填，保證隧道開挖輪廓上方有不小于1m的混凝土覆層。

集水坑回填圖三、技術(shù)保證措施2、提前預(yù)加固措施因人防洞室均為毛洞，當(dāng)人防洞室斷面底板與隧道拱頂?shù)木嚯x不足2.5m時，人防洞室內(nèi)提前架設(shè)全環(huán)I16鋼架，間距1m,并噴射C25混凝土包裹鋼架。全環(huán)加固圖三、技術(shù)保證措施3、對人防洞室受力進行三維計算分析（1）按巖土力學(xué)法計算，采用有限元軟件ANSYS進行計算分析。人防洞室與隧道頂最近距離約0.91m。選取該最小距離的橫剖面進行結(jié)構(gòu)計算，其開挖方法模擬及荷載施加如下所示：根據(jù)實際情況，隧道左右線先后開挖，開挖立即拼裝管片，考慮管片的支護作用，每循環(huán)進尺1.5m。①地面荷載：地面荷載按20KPa計算。②

刀盤推力：TBM掘進時掌子面會承受一定的推力。計算時將刀盤作用在掌子面上的平均推力按15000KN考慮，換算成均布荷載施加在掌子面上，計算如下：三、技術(shù)保證措施③TBM主機作用在洞周的荷載TBM掘進時，主機部分自重對洞周壓力暫按2MPa考慮，并作用在仰拱位置成120°的左右對稱范圍內(nèi)，如圖所示：

機頭部分自重作用范圍撐靴作用荷載示意圖④TBM撐靴作用力撐靴對洞壁壓力大小暫按2MPa考慮，由于撐靴中部為受力的主要部位，計算時按撐靴中心上下兩側(cè)30度作用范圍考慮，如圖所示：三、技術(shù)保證證措施第一主應(yīng)力等值線圖第一主應(yīng)力局部放大圖第三主應(yīng)力等值線圖第三主應(yīng)力局部放大圖①當(dāng)左洞開挖完完畢后，人防防洞室結(jié)構(gòu)底底部受拉力情況模擬擬分析。最大拉力出現(xiàn)現(xiàn)在洞室底部部兩邊位置，，最大拉應(yīng)力力值約為0.28MPa。（2）受力模擬分分析三、技術(shù)保證證措施第一主應(yīng)力等值線圖第一主應(yīng)力局部放大圖第三主應(yīng)力等值線圖第三主應(yīng)力局部放大圖②當(dāng)右洞開挖完畢后后，人防洞室室結(jié)構(gòu)底部受受拉力情況模擬擬分析。最大拉力出現(xiàn)現(xiàn)在洞室底部部兩邊位置，，最大拉應(yīng)力力值約為0.34MPa。三、技術(shù)保證證措施③人防洞室底部部右邊角沉降降值隨著隧道道開挖步序逐逐漸增加，左左洞施工至人人防洞室下部部時對沉降影影響最大，其其最大沉降值值發(fā)生在左、、右洞施工完完畢后，數(shù)值值為0.11mm；右洞施工至人人防洞室下部部時對沉降影影響最大，其其最大沉降值值發(fā)生在左、、右洞施工完完畢后，數(shù)值值為0.04mm。左洞開挖完成后模型沉降等值線圖右洞開挖完成后模型沉降等值線圖三、技技術(shù)保保證措措施經(jīng)計算算左右右洞開開挖后后最大拉拉力出出現(xiàn)在在洞室室底部部兩邊邊位置置，最大拉拉應(yīng)力力值分別為0.28MPa、0.34MPa。C25噴射混混凝土土允許許拉應(yīng)應(yīng)力值值1.3MPa滿足要求，，不會會發(fā)生生拉裂裂現(xiàn)象象。人防洞洞室拱拱頂位位置沉沉降主主要受受左右右洞隧隧道開開挖影影響，，洞室室底部部中央央位置置沉降降主要要受正正下方方的左左洞開開挖影影響，，洞室室底部部右邊邊角位位置沉沉降主主要受受右洞洞開挖挖影響響。在在整個個施工工過程程中，，最大大沉降降發(fā)生生在洞洞室底底部中中央位位置，，最大大值為為0.11mm，滿足足安全全控制制標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)要求求。三、技技術(shù)保保證措措施①TBM掘進參參數(shù)選選擇由于人人防洞洞室距距離TBM隧道距距離很很近，，隧道道拱頂頂處巖巖層較較薄，，因此此在TBM掘進下下穿人人防洞洞室時時應(yīng)嚴嚴格控控制掘掘進參參數(shù)，，嚴格格控制制推力力和刀刀盤轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，，控制制人防防洞室室的震震動。。參數(shù)名稱推力（KN）刀盤轉(zhuǎn)速（r/min）掘進速度（mm.min）參數(shù)值＜40002.5～312～164、施工參參數(shù)設(shè)設(shè)定掘進參參數(shù)設(shè)定②嚴格控控制TBM糾偏量量掘進時時精確確控制制TBM油缸推推力，，降低低刀盤盤轉(zhuǎn)速速和推推力，，減少少單位位時間間內(nèi)出出渣量量，不不停機機快速速通過過，防防止塌塌方；；掘進進過程程中嚴嚴格控控制出出碴量量。三、技技術(shù)保保證措措施5、監(jiān)控量量測及及信息息反饋饋為防止止洞室室坍塌塌，在在TBM掘進施施工過程中中對人人防洞洞室的的底板板沉降降、拱拱頂沉沉降、、凈空空收斂斂以及及地表表沉降降作為為主控控項目目進行行了嚴嚴密的的監(jiān)控控；同時時為避免免地面面構(gòu)建建物出出現(xiàn)開開裂及及坍塌塌等安安全風(fēng)風(fēng)險，，人防防洞室室內(nèi)部部監(jiān)測測點布布設(shè)的的同時時，也也要在在人防防洞室室上方方布設(shè)設(shè)房屋屋、地地表、、管線線監(jiān)控控量測測點，，定時時進行行測量量，如如發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有沉沉降達達到預(yù)預(yù)警值值，及及時采采取加加固措措施。。人防洞洞室監(jiān)監(jiān)控報報告人防洞洞室現(xiàn)現(xiàn)場震震動監(jiān)監(jiān)測四、施施工效效果本工程程雙護護盾TBM超近距距離下下穿人人防洞洞室施施工，，在國國內(nèi)城城市硬硬巖地地鐵施施工中中尚屬屬首例例，超超近距距離下下穿人人防洞洞室的的區(qū)間間隧道道對設(shè)設(shè)備的的適應(yīng)應(yīng)性和和施工工技術(shù)術(shù)管理理水平平提出出了嚴嚴苛的的考驗驗，在在采取取了本本文所所述的的措施施后，，超近近距施工效果圖離下穿人防洞室段段未出現(xiàn)坍塌及涌涌水情況，地表沉沉降控制在-15～0mm范圍之內(nèi)，地面建建（構(gòu)）筑物未出出現(xiàn)開裂、坍塌的的情況，各項指標(biāo)標(biāo)達到優(yōu)良工程標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，很好的完成成了這一重難點的的施工任務(wù)。五、結(jié)論與建議（1）在雙護盾TBM超近距離下穿人防防洞室段落隧道施施工中，既有和一一般的隧道掘進相相同的一面，又有有其特殊性，我們們要著重研究和控控制它差異的一面面。（2）在雙護盾TBM超近距離下穿人防防洞室區(qū)間隧道施施工中，要抓住人人防洞室易坍塌、、沉降的特點，做做好超前預(yù)加固及及監(jiān)控量測措施，，TBM進入此段落施工時時嚴格控制施工參參數(shù)，以“小推力力、短進尺、勤監(jiān)監(jiān)測、勤調(diào)整、及及時背后回填”的的原則進行推進，，隨著區(qū)間隧道與與人防洞室垂直距