復(fù)合式TBM降低管片破損技術(shù)研究

冉鵬

（重慶交通建設(shè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，重慶 401120）

復(fù)合式TBM降低管片破損技術(shù)研究

冉鵬

（重慶交通建設(shè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，重慶 401120）

復(fù)合式TBM掘進(jìn)過程中若出現(xiàn)管片破損極易導(dǎo)致管片止水失效、隧道滲水、漏水，進(jìn)而影響施工安全和地鐵的運(yùn)行安全，增加施工成本、影響施工進(jìn)度。所以降低管片破損對提高工程質(zhì)量、保證施工及運(yùn)行安全、降低維修成本等具有廣泛的指導(dǎo)意義。

隧道掘進(jìn)；復(fù)合式TBM；TBM掘進(jìn)機(jī)；隧道滲水；管片破損

0 引言

城市軌道交通在城市發(fā)展過程中扮演者越來越重要的角色，而使用TBM建設(shè)地下隧道的比重也越來越大，復(fù)合式TBM掘進(jìn)速度快，如何在快速掘進(jìn)的同時(shí)保證施工質(zhì)量給我們在生產(chǎn)過程中提出了挑戰(zhàn)；復(fù)合式TBM掘進(jìn)管片破損會(huì)導(dǎo)致止水失效、隧道滲漏水，進(jìn)而影響施工安全、地鐵的運(yùn)行安全。管片破損后會(huì)產(chǎn)生修補(bǔ)費(fèi)用，增加施工成本，修補(bǔ)后會(huì)影響管片外觀，還會(huì)影響施工進(jìn)度。所以降低管片破損提高工程質(zhì)量具有廣泛的指導(dǎo)意義。

1 工程概況

重慶軌道交通環(huán)線體育公園站至冉家壩站區(qū)間隧道工程，里程為YDK 14+384.893～YDK 14+956.143，左右雙線總長度1.14km，位于新南路下方，區(qū)間埋深29.6m～32.2m，掘進(jìn)斷面積為37.16m2，復(fù)合式TBM隧道防水是以自防水為主，管片采用C50 P12防水混凝土。

2 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)情況

該區(qū)間范圍內(nèi)自上而下分布有：素填土層、粉質(zhì)粘土層、砂質(zhì)泥巖層、砂巖層。各種地層的巖性、特征如表1。

表1 地層巖性及特征表

區(qū)間工程地質(zhì)主要屬構(gòu)造剝蝕丘陵斜坡地貌，現(xiàn)狀地形起伏較小，地勢平緩，區(qū)間主要分布于砂巖層內(nèi)，砂巖的石英含量高，局部結(jié)構(gòu)位于砂質(zhì)泥巖層。該區(qū)間水文地質(zhì)情況為第四系松散層孔隙水及基巖裂隙水，主要補(bǔ)給來源為大氣降水、地面池塘水體滲漏及城市地下排水管線滲漏，受季節(jié)影響變化較大。地下水以圍巖裂隙水為主，水量較小，區(qū)間無不良地質(zhì)構(gòu)造，圍巖穩(wěn)定性較好。該區(qū)間范圍無斷層及其他不良地質(zhì)現(xiàn)象。

3 管片出現(xiàn)破損的主要位置

管片易出現(xiàn)破損位置主要有：環(huán)縫破損、縱縫破損、邊角破損、吊裝孔破損、螺栓孔破損（圖1-圖4）。

圖1 邊角破損

圖2 縱環(huán)縫破損

圖3 吊裝孔破損

圖4 螺栓孔破損

4 造成管片破損的原因分析

（1）造成邊角破損主要原因：在地面運(yùn)輸過程中邊角碰撞引起破損、管片場內(nèi)外轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)引起破損、使用雙軌梁卸管片時(shí)、推進(jìn)過程中盾構(gòu)姿態(tài)與管片夾角過大造成管片破損、管片拼裝時(shí)造成管片破損[1]。

（2）造成管片縱環(huán)縫破損主要原因：地面運(yùn)輸過程中叉車倒運(yùn)造成環(huán)縫破損、拼裝過程中使用拼裝機(jī)對位時(shí)相鄰管片碰撞摩擦造成。

（3）造成吊裝孔破損主要原因：管片拼裝過程中管片微調(diào)幅度過大、取拼裝頭時(shí)夾具未完全分開。

（4）造成螺栓孔破損主要原因：螺栓已插入孔內(nèi)，管片拼裝需調(diào)整時(shí)、管片上浮下沉、推進(jìn)過程中推力過大易造成螺栓孔破損。

5 降低管片破損的方法與措施

在井上下運(yùn)輸過程中容易造成邊角破損、叉車易造成環(huán)縫破損，所以針對上述情況對叉車叉子進(jìn)行保護(hù)、對龍門吊起吊的吊帶加裝保護(hù)套；放置在平板車上時(shí)調(diào)整放置位置并加裝枕木。

（1）地面運(yùn)輸缷管片時(shí)、井上場內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)對叉車加裝保護(hù)套防止邊角及環(huán)縫破損（圖5）。

圖5 叉車保護(hù)套

（2）龍門吊垂直運(yùn)輸時(shí)起鉤落鉤要求慢和穩(wěn)，輕起輕放、對吊帶加裝保護(hù)套，放置在平板車上時(shí)靠近車尾部分較車前部分低10～15cm，便于在使用雙軌梁卸管片時(shí)產(chǎn)生管片的邊角和縱縫破損（圖6-圖8）。

圖6 龍門吊吊帶保護(hù)套

圖7 平板車放置

圖8 雙軌梁卸管片

掘進(jìn)過程中由于推進(jìn)油缸壓力大易造成邊角破損，掘進(jìn)姿態(tài)與管片夾角不合理易造成邊角、環(huán)縫破損、螺栓緊固不到位易造成螺栓孔破損。

（1）我們對掘進(jìn)參數(shù)進(jìn)行合理優(yōu)化，根據(jù)掘進(jìn)現(xiàn)場條件及時(shí)調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)，正確選擇拼裝點(diǎn)位、保持良好的盾尾間隙和推進(jìn)油缸行程差[2]降低管片破損（表2）。

出渣設(shè)備及運(yùn)輸方式：皮帶機(jī)輸送、有軌電機(jī)車水平運(yùn)輸、龍門吊垂直運(yùn)輸。

表2 復(fù)合式TBM盾構(gòu)機(jī)主要參數(shù)表

掘進(jìn)參數(shù)調(diào)整：總推力小于1400t；盤轉(zhuǎn)速小于3.2r/min；刀盤扭矩小于140kN/m，盾尾間隙5～9cm；油缸行程差小于10cm；同步注漿壓力小于0.3MPa。

（2）管片拼裝過程中加強(qiáng)對拼裝手及工人的管理[3]，要求操作平穩(wěn)注意保護(hù)邊角等薄弱易損位置，現(xiàn)場值班工程師指導(dǎo)監(jiān)督，加強(qiáng)現(xiàn)場管控減少管片拼裝時(shí)邊角、拼裝孔破損，螺栓緊固落實(shí)到位減少螺栓孔破損。同步注漿保有量不足易造成管片下沉，易產(chǎn)生螺栓孔破損，通過調(diào)整同步漿液配合比等措施增加同步漿液保有量，降低螺栓孔破損。

調(diào)整同步漿液配合比，在原有配合比的基礎(chǔ)上，通過提高水泥用量或加入速凝劑，以降低漿液流動(dòng)度，縮短漿液凝結(jié)時(shí)間[4]，確保漿液注入后能較快凝固（表3）。

表3 提高水泥摻量的注漿配合比（kg）

加入液態(tài)速凝劑后能進(jìn)一步大幅度縮短同步注漿漿液的凝結(jié)時(shí)間，漿液初凝時(shí)間最短可減少至30min左右。施工現(xiàn)場通過在同步注漿系統(tǒng)附近增設(shè)液態(tài)速凝劑輸送泵，控制同步注漿漿液流速與液態(tài)速凝劑流速相匹配，使速凝劑與同步注漿漿液混合均勻，以減少TBM盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)產(chǎn)生的抖動(dòng)造成竄漿現(xiàn)象，30min初凝的漿液同時(shí)也能適應(yīng)較大流量的地下水而減少漿液沖刷流失量，提高保漿量，減少管片因下沉造成的破損（表4）。

6 效果檢查

我們對該區(qū)間采取上述措施前后200環(huán)管片進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，分別統(tǒng)計(jì)了各個(gè)位置管片破損情況并計(jì)算了200環(huán)管片破損率，見表5。

表4 加入液態(tài)速凝劑的配合比（kg）

表5 管片破損情況統(tǒng)計(jì)表

通過對上述情況進(jìn)行對比，可知200環(huán)管片破損率從8%下降到4.5%，管片破損率下降了3.5%。

7 結(jié)語

我們通過分析復(fù)合式TBM管片破損的原因，分析易出現(xiàn)管片破損的施工環(huán)節(jié)，針對各個(gè)易損環(huán)節(jié)制定相應(yīng)的措施，特別從改善施工工器具、優(yōu)化掘進(jìn)參數(shù)、加強(qiáng)施工質(zhì)量管控、調(diào)整同步注漿配合比等方面著手降低管片破損，經(jīng)對采取上述措施前后管片破損情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，管片破損情況下降了3.5個(gè)百分點(diǎn)，效果顯著，這對以后的盾構(gòu)施工降低管片破損從而提高工程質(zhì)量、保證施工及運(yùn)行安全、降低維修成本等具有廣泛的指導(dǎo)意義。

[1]張映根.地鐵盾構(gòu)管片破損原因分析及防治技術(shù)[J].山西建筑，2012， 38(13)：219-220.

[2]陳建.盾構(gòu)隧道快速掘進(jìn)的輔助配套技術(shù)[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2005，42（5）：80-82

[3]楊世東，李如恒，凌立靜.盾構(gòu)工法施工進(jìn)度和效率研究[C]//2011中國盾構(gòu)技術(shù)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集.2011.

[4]朱科峰.盾構(gòu)法隧道施工背后注漿技術(shù)[J].廣東土木與建筑，2003（7）：19-21

Study on Compound TBM Technology for Segment Damage Reduction

In the compound TBM tunneling process,the segment failure can easily cause the water-stop failure of the segment and water seepage and leakage of the tunnel,and further affect construction safety and the subway's operation safety,increasing the construction cost and slowing the construction progress.Therefore,it's of great significance to reduce the segment damage to improve the construction quality,ensure the construction safety and operation safety,reduce maintenance costs and so forth.

tunnel drilling;compound TBM;TBM driller;tunnel seepage;segment damage

U455.44

A

1671-9107（2017）12-0031-03

10.3969 ／j.issn.1671-9107.2017.12.31

2017-07-25

冉鵬（1987-），男，重慶人，本科，工程師，主要從事軌道交通隧道施工工作。

責(zé)任編輯：孫蘇，李紅