雙護(hù)盾TBM超近距離下穿人防洞室關(guān)鍵技術(shù)

雙護(hù)盾TBM超近距離下下穿人防洞洞室施工關(guān)關(guān)鍵技術(shù)中鐵隧道集集團(tuán)二處有有限公司2017年11月匯報提綱一、工程概概況二、施工難難點三、技術(shù)保保證措施四、施工效效果五、結(jié)論與與建議一、工程概概況青島地鐵是是國內(nèi)首次次將雙護(hù)盾盾TBM運用至城市市硬巖隧道道地鐵施施工，青島島地鐵2號線一標(biāo)03工區(qū)泰山路路站～芝泉泉路站區(qū)間間隧道共穿穿越人防洞洞室2處，下穿段段范圍為ZSK24+950～ZSK25+095，ZSK25+125～ZSK25+280，下穿段落落長度為300m。人防洞室室均為毛洞洞，洞室開開挖完后，，未采取任任何支護(hù)措措施，在線線路施工范范圍內(nèi)距隧隧道頂最近近處僅為0.91m。人防洞室室與下穿隧隧道之間關(guān)關(guān)系復(fù)雜，，結(jié)構(gòu)外邊邊緣間垂直直距離變化化幅度較大大，施工安安全風(fēng)險極極高。一、工程概概況ZSK24+950~ZSK25+095段人防洞室室位置示意意圖ZSK24+950~ZSK25+095段人防洞室室與隧道位位置關(guān)系圖圖一、工程概概況ZSK25+125~ZSK25+280段人人防洞室位位置示意圖圖ZSK25+125~ZSK25+280段人人防洞室與與隧道位置置關(guān)系圖二、施工重重難點1、人防洞室室出現(xiàn)沉降降超標(biāo)及坍坍塌；2、人防洞室室積水導(dǎo)致致隧道大量量涌水；3、引起地面及建構(gòu)筑物沉降超標(biāo)及及損壞；4、對TBM掘進(jìn)姿態(tài)及及掘進(jìn)參數(shù)數(shù)控制精度度要求極高高。三、技術(shù)保保證措施1、集水坑處理理TBM掘進(jìn)施工前前將坑內(nèi)積水進(jìn)進(jìn)行抽排，，對洞室內(nèi)內(nèi)集水坑進(jìn)進(jìn)行回填處處理，采用用C30，P8混凝土進(jìn)行行回填，保保證隧道開開挖輪廓上上方有不小小于1m的混凝土覆覆層。集水坑回填填圖三、技術(shù)保保證措施2、提前預(yù)加固固措施因人防洞室室均為毛洞洞，當(dāng)人防洞室室斷面底板板與隧道拱拱頂?shù)木嚯x離不足2.5m時，人防洞洞室內(nèi)提前前架設(shè)全環(huán)環(huán)I16鋼架，間距距1m,并噴射C25混凝土包裹裹鋼架。全環(huán)加固圖圖三、技術(shù)保保證措施3、對人防洞室室受力進(jìn)行行三維計算算分析（1）按巖土力學(xué)學(xué)法計算，，采用有限限元軟件ANSYS進(jìn)行計算分分析。人防防洞室與隧隧道頂最近近距離約0.91m。選取該最最小距離的的橫剖面進(jìn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)計計算，其開挖方法模模擬及荷載載施加如下所示：：根據(jù)實際情情況，隧道道左右線先先后開挖，，開挖立即即拼裝管片片，考慮管管片的支護(hù)護(hù)作用，每每循環(huán)進(jìn)尺尺1.5m。①地面荷載：地面荷載按按20KPa計算。②刀盤推力：：TBM掘進(jìn)時掌子子面會承受受一定的推推力。計算算時將刀盤盤作用在掌掌子面上的的平均推力力按15000KN考慮，換算算成均布荷荷載施加在在掌子面上上，計算如如下：三、技術(shù)保保證措施③TBM主機(jī)作用在在洞周的荷荷載TBM掘進(jìn)時，主主機(jī)部分自自重對洞周周壓力暫按按2MPa考慮，并作作用在仰拱拱位置成120°的左右對對稱范圍內(nèi)內(nèi)，如圖所示：機(jī)頭部分自自重作用范范圍撐靴作用荷荷載示意圖圖④TBM撐靴作用力力撐靴對洞壁壓力大小暫暫按2MPa考慮，由于于撐靴中部部為受力的的主要部位位，計算時時按撐靴中心上上下兩側(cè)30度作用范圍圍考慮，如如圖所示：三、技術(shù)保保證措施第一主應(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)左洞開挖挖完畢后，，人防洞室室結(jié)構(gòu)底部部受拉力情況模模擬分析。。最大拉力出出現(xiàn)在洞室室底部兩邊邊位置，最最大拉應(yīng)力力值約為0.28MPa。（2）受力模擬擬分析三、技術(shù)保保證措施第一主應(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)右洞開挖完畢畢后，人防防洞室結(jié)構(gòu)構(gòu)底部受拉力情況模模擬分析。。最大拉力出出現(xiàn)在洞室室底部兩邊邊位置，最最大拉應(yīng)力力值約為0.34MPa。三、技術(shù)保保證措施③人防洞室底底部右邊角角沉降值隨隨著隧道開開挖步序逐逐漸增加，，左洞施工工至人防洞洞室下部時時對沉降影影響最大，，其最大沉沉降值發(fā)生生在左、右右洞施工完完畢后，數(shù)數(shù)值為0.11mm；右洞洞施施工工至至人人防防洞洞室室下下部部時時對對沉沉降降影影響響最最大大，，其其最最大大沉沉降降值值發(fā)發(fā)生生在在左左、、右右洞洞施施工工完完畢畢后后，，數(shù)數(shù)值值為為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)術(shù)保保證證措措施施經(jīng)計計算算左左右右洞洞開開挖挖后后最大大拉拉力力出出現(xiàn)現(xiàn)在在洞洞室室底底部部兩兩邊邊位位置置，最大大拉拉應(yīng)應(yīng)力力值值分別別為0.28MPa、0.34MPa。C25噴射射混混凝凝土土允允許許拉拉應(yīng)應(yīng)力力值值1.3MPa滿足足要求求，，不不會會發(fā)發(fā)生生拉拉裂裂現(xiàn)現(xiàn)象象。。人防防洞洞室室拱拱頂頂位位置置沉沉降降主主要要受受左左右右洞洞隧隧道道開開挖挖影影響響，，洞洞室室底底部部中中央央位位置置沉沉降降主主要要受受正正下下方方的的左左洞洞開開挖挖影影響響，，洞洞室室底底部部右右邊邊角角位位置置沉沉降降主主要要受受右右洞洞開開挖挖影影響響。。在在整整個個施施工工過過程程中中，，最最大大沉沉降降發(fā)發(fā)生生在在洞洞室室底底部部中中央央位位置置，，最最大大值值為為0.11mm，滿滿足足安安全全控控制制標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)要要求求。。三、、技技術(shù)術(shù)保保證證措措施施①TBM掘進(jìn)進(jìn)參參數(shù)數(shù)選選擇擇由于于人人防防洞洞室室距距離離TBM隧道道距距離離很很近近，，隧隧道道拱拱頂頂處處巖巖層層較較薄薄，，因因此此在在TBM掘進(jìn)進(jìn)下下穿穿人人防防洞洞室室時時應(yīng)應(yīng)嚴(yán)嚴(yán)格格控控制制掘掘進(jìn)進(jìn)參參數(shù)數(shù)，，嚴(yán)嚴(yán)格格控控制制推推力力和和刀刀盤盤轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速，，控控制制人人防防洞洞室室的的震震動動。。參數(shù)名稱推力（KN）刀盤轉(zhuǎn)速（r/min）掘進(jìn)速度（mm.min）參數(shù)值＜40002.5～312～164、施工工參參數(shù)數(shù)設(shè)設(shè)定定掘進(jìn)進(jìn)參參數(shù)數(shù)設(shè)定定②嚴(yán)格格控控制制TBM糾偏偏量量掘進(jìn)進(jìn)時時精精確確控控制制TBM油缸缸推推力力，，降降低低刀刀盤盤轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速和和推推力力，，減減少少單單位位時時間間內(nèi)內(nèi)出出渣渣量量，，不不停停機(jī)機(jī)快快速速通通過過，，防防止止塌塌方方；；掘掘進(jìn)進(jìn)過過程程中中嚴(yán)嚴(yán)格格控控制制出出碴碴量量。。三、、技技術(shù)術(shù)保保證證措措施施5、監(jiān)控控量量測測及及信信息息反反饋饋為防防止止洞洞室室坍坍塌塌，，在在TBM掘進(jìn)進(jìn)施施工工過程程中中對對人人防防洞洞室室的的底底板板沉沉降降、、拱拱頂頂沉沉降降、、凈凈空空收收斂斂以以及及地地表表沉沉降降作作為為主主控控項項目目進(jìn)進(jìn)行行了了嚴(yán)嚴(yán)密密的的監(jiān)監(jiān)控控；同同時時為避避免免地地面面構(gòu)構(gòu)建建物物出出現(xiàn)現(xiàn)開開裂裂及及坍坍塌塌等等安安全全風(fēng)風(fēng)險險，，人人防防洞洞室室內(nèi)內(nèi)部部監(jiān)監(jiān)測測點點布布設(shè)設(shè)的的同同時時，，也也要要在在人人防防洞洞室室上上方方布布設(shè)設(shè)房房屋屋、、地地表表、、管管線線監(jiān)監(jiān)控控量量測測點點，，定定時時進(jìn)進(jìn)行行測測量量，，如如發(fā)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有有沉沉降降達(dá)達(dá)到到預(yù)預(yù)警警值值，，及及時時采采取取加加固固措措施施。。人防防洞洞室室監(jiān)監(jiān)控控報報告告人防防洞洞室室現(xiàn)現(xiàn)場場震震動動監(jiān)監(jiān)測測四、、施施工工效效果果本工工程程雙雙護(hù)護(hù)盾盾TBM超近近距距離離下下穿穿人人防防洞洞室室施施工工，，在在國國內(nèi)內(nèi)城城市市硬硬巖巖地地鐵鐵施施工工中中尚尚屬屬首首例例，，超超近近距距離離下下穿穿人人防防洞洞室室的的區(qū)區(qū)間間隧隧道道對對設(shè)設(shè)備備的的適適應(yīng)應(yīng)性性和和施施工工技技術(shù)術(shù)管管理理水水平平提提出出了了嚴(yán)嚴(yán)苛苛的的考考驗驗，，在在采采取取了了本本文文所所述述的的措措施施后后，，超超近近距距施工效效果圖圖離下穿穿人防防洞室室段未未出現(xiàn)現(xiàn)坍塌塌及涌涌水情情況，，地表表沉降降控制制在-15～0mm范圍之之內(nèi)，，地面面建（（構(gòu)））筑物物未出出現(xiàn)開開裂、、坍塌塌的情情況，，各項項指標(biāo)標(biāo)達(dá)到到優(yōu)良良工程程標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)，很很好的的完成成了這這一重重難點點的施施工任任務(wù)。。五、結(jié)論與與建議議（1）在雙雙護(hù)盾盾TBM超近距距離下下穿人人防洞洞室段段落隧隧道施施工中中，既既有和和一般般的隧隧道掘掘進(jìn)相相同的的一面面，又又有其其特殊殊性，，我們們要著著重研研究和和控制制它差差異的的一面面。（2）在雙雙護(hù)盾盾TBM超近距距離下下穿人人防洞洞室區(qū)區(qū)間隧隧