研究报告—基于单护盾的复合式TBM在城轨道交通工程的应用研究与实践

1、基于单护盾的复合式TBM在城市轨道交通工程的应用研究与实践中铁十八局集团隧道工程有限公司二o 一二年十二月1课题概况课题研究的背景、目的及意义国内外城市轨道交通隧道掘进机施工， 绝大多数采用盾构机施工，管片背后采 用同步注水泥砂浆的方式回填管片与开挖洞壁之间的间隙，主要存在返浆、卡盾、 管片上浮、堵管、收缩率较大形成空洞等诸多通病，并且尚无有效的克服手段。如何避免城市轨道交通单护盾掘进机施工过程中管片背后回填注浆存在反浆、堵 管、卡盾等施工难题以及管片上浮、错台、空洞等质量通病，已成为城市轨道交 通施工中急需解决的一棘手难题，也成为一项重要研究课题。铜锣山隧道复合式 TB就洞端为28%的下坡，

2、并且为曲线结构，步进距离较长，采用安全快速高效的 步进方式，为提高在多山城市轨道交通掘进机施工效率具有积极意义。课题研究现状目前，国内外城市轨道交通掘进机施工，绝大多数采用盾构机施工，且同步注 浆无吹填豆砾石和灌水泥浆施工先例。目前国内外TB忸进方式主要单机架式、双机架式，轮对式等步进模式，轨道 交通领域中盾构机步进几乎全部采用托架式的步进技术。存在的问题管片背后回填注浆就目前掌握的其他项目的情况和我部对复合盾构掘进机性能的研究，单护盾 硬岩掘进机要实现同步注水泥砂浆，主要存在：返浆、卡盾、管片上浮、收缩率 较大等诸多通病，并且目前尚无有效的克服手段，且国内及国际尚无应用先例。 分析如下：1）

3、易造成返浆、导致卡盾通常情况下同步注水泥砂浆适用于土压平衡盾构或泥水盾构。土压平衡盾构或泥水盾构刀盘带压作业，盾体与洞壁之间有介质填充，盾体与洞壁无间隙， 水泥砂浆不会向刀盘方向返浆。本项目复合式TBMK地质主要是砂岩、泥岩，自稳能力好，围岩基本无收敛， 设备在掘进时是全程皮带出渣，刀盘处于常压状态，盾体与围岩间隙2550mm如采用同步注水泥砂浆，盾体与围岩的间隙处很容易返浆，导致砂浆浪费和卡 盾现象发生。如果卡盾，一般需要 710天进行处理，严重影响施工进度。2）管片上浮现象严重根据计算，底拱130。范围的浆液浮力刚好平衡管片重量，同步注浆至中间位置产生29.4吨的最大浮力，超过自重21.4

4、吨的C型管片，会产生很大的上 浮力。3）水泥砂浆的收缩率通常在 0.81%,豆砾石注浆基本不收缩。4）目前国内及国际上的单护盾机型（硬岩掘进）没有使用同步注水泥砂浆的先例，同时，详细咨询了设备的制造商罗宾斯公司，设备制造商也不建议采 用同步注浆。基于以上同步灌注水泥砂浆的诸多问题，结合铜锣山隧道的具体地质情况，我部决定 采用豆砾石吹填灌浆方案。复合式TB帔进铜锣山隧道复合式TBM进洞端为28%的下坡，并且为曲线结构，步进距离较 长，采用托架式步进对方向的控制和安全均具有较大的挑战。主要研究内容该课题主要针对城市轨道交通施工中单护盾掘进机（TBM管片背后回填注浆 过程中存在返浆、卡盾、管片上浮、

5、错台等现象，以重庆轨道交通六号线二期铜 锣山隧道施工为依托工程，主要解决施工过程中管片背后注浆存在反浆、管片上 浮、错台，节约工期和缩短施工成本等方面进行相关研究。针对铜锣山隧道步进洞段曲线结构以及 28%的下坡，结合以往TBM进经验, 提出多种步进方案进行分析、比较、论证。研究的方法首先在洞外进行管片背后吹填豆砾石试验，试验成功。在掘进阶段，管片拼 装完成后，进行管片全环豆砾石吹填，并进行底部 90。范围同步注水泥净浆，随 后在距尾部首环140m范围开始对管片两侧、顶部梯度注水泥净浆，封堵注浆孔。 通过检验，根据情况分析判断是否需要二次注浆（补浆）。多种步进方式经过反复的比选，结合铜锣山隧道

6、步进洞实际情况，最终采用 了混凝土弧形槽导向和滑动的步进技术。主要研究成果复合式TB标用管片背后豆砾石回填注浆工艺后，管片上浮将得到有效控制， 减少管片错台现象及管片安装循环时间，很好的解决了重庆雨水丰富管片易产生 渗漏水问题，极大地提高了成洞质量采用混凝土弧形槽导向和滑动摩擦步进技术，实现了日步进110米的好成绩,比通常采用的托架式步进节约时间 5天。在步进过程中采用预埋钢轨上安装可拆卸牛踢腿，减少了预制管片的使用费 用，节约了成本200万元。主要创新点管片背后豆砾石回填注浆1、返浆、卡盾通病得到很好的解决。吹填豆砾石顺序：先吹填底部90 ,并进行底部900范围同步注水泥浆，底 部900护盾

7、与围岩最大间隙 7.3mm同时盾尾刷也起到部分止浆作用，因此基本 可以阻止浆液的返浆，也就降低了返浆凝固卡盾现象的发生。2、克服了管片上浮：底部90。范围注水泥浆不足以使管片上浮。3、豆砾石吹填灌浆后收缩率明显减小。4、豆砾石混凝土强度容易满足设计强度。5、克服了管片上浮，减少了循环时间：同步全环注水泥砂浆，为了减少管片 上浮，必须需要控制注浆速度，而豆砾石吹填灌浆克服了管片上浮，减少了循环 时间。6、同步全环注水泥砂浆的堵管率高，而水泥浆大大降低了堵管率，且工艺简 单。7、豆砾石吹填有利于管片的稳定，加快了掘进速度。复合式TB帔进施工技术1、在复合式TBM进施工首次采用一种新的步进方式一一混

8、凝土弧形槽导向 和滑动摩擦步进。2、在步进过程中采用预埋钢轨上安装可拆卸牛踢腿，三块管片循环使用，减 少了预制管片使用的费用，节约成本。.工程概述工程概况重庆轨道交通六号线二期工程铜锣山隧道工程位于重庆市南岸区，与轨道交 通六号线一期工程起点相接。隧道采用复合式TBM钻爆法进行施工，隧道全长5633.373m。复合式 TBMg起讫里程为：左线 ZDK6+108ZDK8+800总长 2692m 右线YDK6+108YDK8+844总长2736m左右线间距较小，平行设置，线间距 15m 区间共设九处联络通道。本区间段小里程端与铜锣山隧道进口段钻爆法区间相连， 大里程端与铜锣山隧道出口段钻爆法区间相

9、连。隧道最大埋深371m洞身线路先S1铜物市论道/.舞围站妖等译站茶曲北站K划嘉理站以28%的下坡入洞，随后是3%的上坡及24.4 %的下坡。为了满足隧道通风要求， 于线路里程YDK6+370左线左侧设计 一处深21.613 m的通风竖井；于线 路里程YDK8+90山线右侧设计一斜 井，长为621.83m,作为复合式TBM 拆卸后运输通道，于右线隧道 YDK6+261处北侧设计一处永久泄水 洞，长度551.438m,坡度-5%,将洞 内汇水通过泄水洞自然引排至洞外 杭家弯河。工程特点铜锣山隧道TBM施工段横断面型式为圆型，开挖直径6.28m,衬砌厚度300mm 净断面尺寸（直径）D = 5.7

10、m,管片形式由3片标准块+2片邻接块+1片封顶块（具 体结构见管片示意图一）。预制衬砌背后与围岩四周之间的空腔均为140mm衬砌背后的回填介质及回填方法直接关系到回填综合质量，隧道管片衬砌设计承载能 力的前提条件是衬砌与围岩密贴，具有止堵水能力，共同承受内外部荷载，所以 隧洞衬砌背后与围岩之间的空腔进行回填灌浆保证均匀密实。在不良地质条件下各部位空腔 会发生较大变化，如塌方、结构围岩扰动、富水、山体裂隙、溶洞等，对回填质 量会产生重要影响，应采取有效措施提高回填质量。图一管片结构示意图.复合式TB嫡介本工程所采用的2台复合式硬岩TBM由美国罗宾斯公司专门针对重庆地铁特 殊地质设计制造，刀盘直径

11、6.28m,主机长度9.4m,后配套共九节，整机长100m 单台总重约500t,装机总功率2120KW采用先进的PLC控制系统，同时配备激光 导向系统，管片安装、豆粒石及注浆系统、瓦斯及有害气体检测系统、视频监控 系统等。出磴方式为矿车出磴。k图二复合式TBMfc体结构.复合式TBM砾石回填注浆施工技术工艺流程图管片底部90范围豆砾石吹填一管片底部90范围同步注水泥浆一管片两侧、顶部吹填豆砾石- 管片两侧、顶部梯度注水泥浆一封堵灌浆孔-质量检验一补灌一重新质检一 合格预留孔编序号原设计管片注浆孔（兼吊装孔）孔径为 3.5cm,孔径小，不能满足豆砾石吹填 要求，豆砾石粒径为5-10mm为了快速方

12、便施工，增设豆砾石吹填孔为7.5cm。为了方便施工组织、工程量统计，按 TBM掘进方向，对衬砌管片上预留的 6个孔按逆时针方向进行编序号，详见下图三、图四。图三 预制管片衬砌纵向结构示意图图四预留孔编序号图.豆砾石回填施工生产前期试验为了豆砾石回填灌浆工作的顺利进行，在施工前期做好充分的各项准备工作, 对材料进行检验、设备精心测试、人员严格培训。1）对进场的水泥、豆砾石、砂等材料做好计量验收、指标检测工作。施工试 验配合比必须进行前期试验，按监理工程师批准的施工配合比进行施工。2）对豆砾石回填灌浆设备、台架等进行性能试验，尤其是空压机和豆砾石喷 射机要进行风压、风量测试，以满足豆砾石回填能力；

13、灌浆泵要进行压水试验， 检查仪表状态是否正常；高速制浆机的自动控制系统定量加水泥、加水的准确程 度要进行验证。3）对施工人员进行岗前培训，各工种必须熟悉豆砾石回填灌浆的全部施工流 程、操作规范、实施方法、质量保证、安全防范等知识技能进行系统教导学习， 使每一个施工人员具有岗位责任能力。设备布置TBM后配套2#台车一侧布置砂浆搅拌机1台、砂浆泵2台；3#台车一侧布置 豆砾石喷射机2台；4#台车一侧布置皮带上料机1台；6#台车一侧布置空压机2台；10#台车一侧布置储浆罐1台、活塞式液压注浆泵2台。见图五图五豆粒石吹填系统材料运输运输的材料主要是豆砾石和水灰比 0.6的水泥浆等。1）豆砾石运输洞外上

14、料工事先将豆砾石定量放入运输豆砾石罐车中，由调度中心组织调配 运送到后配套4#台车部位。2）水泥浆运输水泥浆采用洞外集中拌合，储存在水泥浆罐车中，由调度中心组织调配送到2#台车及10#台车。起始环回填（豆砾石、水泥浆）起始环回填是豆砾石回填灌浆的基础，根据现场施工实际情况，当预制管片衬砌第一环露出盾尾时，从第一环0孔位进行管片底拱豆砾石吹填，（量控为主， 压力控制为辅），并同时对底拱进行水泥浆的回填。掘进 3-5环后，对管片两侧及 拱顶进行豆砾石回填。豆砾石回填豆砾石回填是在起始环回填（豆砾石、水泥浆）的基础上进行，在管片脱离 护盾后立即进行，管片外侧与围岩之间的空腔应充填密实，豆砾石底拱回填

15、坚持“脱离护盾一环就必须回填一环”的原则进行。将豆砾石运输罐车与豆砾石喷射图六底部豆粒石回填机上料系统联接，打开放料阀使豆砾石放入皮带机的上料口，启动皮带机将豆砾 石输送到豆砾石喷射机上方料斗，通过控制料斗下方的放料阀门，将豆砾石均匀 输送到豆砾石喷射机接料口，在放料的同时启动豆砾石喷射机，这时豆砾石有序 的分配到豆砾石喷射机内各料腔，通过压缩空气豆砾石经管道压送到喷头至管片 外侧与围岩之间的空腔中。底部豆砾石回填底部豆砾石回填是回填的关键环节。管片露出盾尾的管片如果封顶块在正拱顶，则底部吹填豆砾石从 0孔位开始吹填，如果封顶块在拱顶左侧 360位置，则 从两侧拱的1、1孔位进行灌注（见示意图

16、六），当豆砾石工感觉到管道内没有豆 砾石流动时停止灌注，取下喷头将0孔位或1、1孔位临时封堵，以后的管片底部 吹填依此方式进行。两侧拱豆砾石回填在豆砾石吹填时为防止产生偏压使管片发生错台或损坏，必须做到自下而上。双机对称灌注。两侧拱回填滞后尾盾 3环开始。具体方法：将联接喷豆砾石管道 的喷头先、后装入两侧拱的3、3孔位进行灌注（见示意图七），2、2孔位作为观 察孔。当豆砾石工感觉到管道内没有豆砾石流动时停止灌注，取下喷头将3、3孔位临时封堵，完成一次两侧拱的豆砾石回填，依次配合掘进、衬砌向前推进。顶部豆砾石回填在滞后两侧拱豆砾石灌注部位 5环后实施。具体方法：将联接喷豆砾石管道 的喷头先、后装

17、入顶拱部的预留孔 4孔一4孔灌注（见示意图八），当豆砾石工感觉到管道内没有豆砾石流动时停止灌注，取下喷头将4、4孔位临时封堵。将喷头装入顶拱部5孔位灌注（见示意图九），在灌注过程中机械手和豆砾石工要密 切配合，尤其是豆砾石工要认真观察灌注情况，当豆砾石工感觉到管道内没有豆 砾石流动时停止灌注，取下喷头将 5孔用及时临时封堵，完成了一次顶拱部豆砾 石回填。依次将0、1 1 3 3 4 4 5孔灌注，完成一个循环的且砾石回填。图七管片两侧3啊1豆粒石回填图八管片两侧4#孔豆粒石回填图九5#孔豆砾石吹填管片勾缝为保持预制管片衬砌整体结构稳定、防止在灌注水泥浆时漏浆。预制管片衬 砌之间预埋膨胀止水条环

18、向形成的接缝，要及时用聚氨酯材料勾缝。尤其是底拱 部勾缝必须密实，防止在注浆时有压水泥浆液冒出。底拱部勾缝在预制管片衬砌 完成后实施，由于各种原因底拱部长期有一定的积水存在，因此要使用水泵局部 排水，并用氯丁胶乳水泥勾缝，以保证勾缝质量。必要时使用速凝砂浆勾缝，即 在原施工配合比的基础上建议添加水泥用量 2%勺速凝剂。两侧、顶拱部预制管片 接缝勾缝在TBMt部适当平台实施。抹灰工在勾缝前对接缝进行清理，使用专用 工具用微膨胀砂浆将接缝填充密实，注意保护好止水条。管片嵌缝材料及要求复合式TBM预制管片嵌缝材料在变形缝处以高模量聚氨酯密封胶嵌填，其它 （除衬砌变形缝外的环纵缝或有积水时聚氨酯无法嵌

19、填情况下）采用氯丁胶乳水 泥嵌填。嵌缝必须在复合式TBM隹进缸影响范围外及隧道稳定后进行，施工要求:（1）凡有渗漏处均应先进行封堵。（2）嵌缝槽槽口有严重缺碎需先做修补。（3）嵌缝槽内面不得有积水或残存污物。（4）聚合物水泥嵌缝前，槽壁先用界面剂处理。其材料各项性能指标如下：表一氯丁胶乳水泥技术指标粘结强度（MPa）1.2抗拉强度（MPa）1.6抗压强度（MPa）10极限延伸值水泥砂浆的2-3倍表二氯丁胶乳技术性能指标项目指标备注外观白色乳状液以测含固量为重点。胶乳在配入各种助剂 后，其PH值应在碱性 范围（9-12 ）内。PH值3-5比重1.085含氯量35%含固量30表三 高模量聚氨酯密封

20、胶技术性能指标100哪量（MPa）1.12抗拉强度（MPa）3.5断裂伸长%30撕裂强度（MPa）100pit邵氏硬度（MPa）50+5在实际施工中根据检验原材料的变化情况和选购的外加剂及时进行适当调 整，并通过现场试验确定施工配合比，选定的施工配合比必须进行生产性试验,根据现场情况协商调整，以达到满足设计要求和现场施工要求，最终按监理工程师批准的施工配合比执行。嵌缝材料的制拌采用布置在TBM后配套前部100型砂浆搅拌机来制拌砂浆，将称量好的袋装 灰砂混合干料以及各种添加剂加入搅拌桶内，搅拌5-10分钟均匀后使用。非灌浆孔封堵豆砾石回填灌浆的效果受到豆砾石空隙率、浆液渗透能力、灌浆压力、用浆

21、等因素的影响，该方案提出在灌浆前有序的将预制管片上的部分预留孔用AEA微膨胀水泥砂浆封堵。即确定为非灌浆孔，封堵孔见示意图 十所示，底拱1、1孔位 全部封堵；两侧下拱部的2、2排孔位隔一孔封堵一孔；两侧拱中部的 3、3排孔 隔一孔封堵一孔；两侧拱上部的4、4排孔位隔一孔封堵五孔；顶拱部的 5孔位隔 一孔封堵五孔。图十非灌浆孔封堵示意图非灌浆孔（灌浆孔）封堵非灌浆孔（灌浆孔）用 AEA散膨胀水泥砂浆封孔，具体指标如下表四AEA膨胀水泥项目指标AEA掺里水泥重量的12%抗压强度（MPa30抗渗等级S10封堵砂浆的制拌采用布置在TBM后配套100型砂浆搅拌机来制拌砂浆，将称量好的袋装灰砂混合干料以及

22、各种添加剂加入搅拌桶内，搅拌5-10分钟均匀后使用。水泥浆填充施工水泥浆配合比按设计要求两侧、顶拱270水泥浆灌注，结石强度等级 M15建议施工试验 配合比见表五。表五水泥浆施工配合比名称配合比（重量比）容重(误差v 3%(kg/ m 3)水泥（kg ）水（kg ）水泥浆液0.6 : 117571077646通过现场试验确定施工配合比，选定的施工配合比必须进行生产性试验，据 现场情况协商调整，以达到满足设计要求和现场施工要求。最终按监理工程师批 准的施工配合比执行。制浆水泥浆拌制在洞外拌合站进行，通过自动计量系统按照试验配合比进行拌制， 通过水泥浆罐车运输进洞。底拱水泥浆的灌注管片露出盾尾即进

23、行底拱水泥浆灌注。底拱水泥浆灌注是用水泥浆泵将水泥 浆压送经管道到底拱回填部位。机械手要做到水泥浆进料与水泥浆泵联动，同时 要和灌浆工密切配合，机械手在灌浆工的指令下，启动水泥浆泵0孔位进行压灌,量控为主，压力控制为辅，灌注完毕抹灰工用封孔砂浆及时把灌浆孔封堵。两侧、顶拱270水泥浆灌注两侧拱下部灌浆由灌浆工分别将注浆塞安装到第 1环（机器尾部后面50m范围内）两侧拱下 部的2孔位-2孔位，同时依次安装第5环、第9环。2-2,（观察、用浆、 注浆）孔位的注浆塞。机械手打开高速制浆的放料阀，将搅拌均匀的浆液放入储 浆罐，机械手在灌浆工通过对讲机指令下，机械手分别启动注浆泵开始灌注，在 灌注过程中

24、灌浆工要严密观察用浆情况，发现依次第5环、第9环。的2-2孔位有比较混浊水泥浆液漏出时将注浆塞阀门关闭。注浆压力一般为1.11.2倍的静止土压，施工中根据地层特性进行调整。通常情况下控制在0.3-0.6MPa,达到压力要求后恒压5分钟浆液不再进入时停止灌注，同时关闭注浆塞阀门，视该 孔灌注结束。灌浆工取下灌浆管接头分别接到第5环、第9环。的2-2,孔位的注浆塞上，依次向前灌注到 TBM 10裕车为止，（大约灌浆水平距离50m ） 的2-2孔位有比较混浊的水泥浆液漏出时停止 2-2,孔位的灌注，完成两侧拱下 部的水泥浆灌注。详见注浆示意图4图十一豆砾石灌浆顺序示意图两侧拱中部灌浆由灌浆工分别将注

25、浆塞安装到第1环两侧拱上部的3孔位和3孔位，同时依 次安装第5环、第9环。3-3（观察、用浆、注浆）孔位的注浆塞。机械 手打开高速制浆的放料阀，将搅拌均匀的浆液放入储浆罐，机械手在灌浆工通过 对讲机指令下，机械手分别启动注浆泵开始灌注，在灌注过程中灌浆工要严密观 察用浆情况，发现依次第5环、第9环。的33孔位有比较混浊的水泥浆 液漏出时将注浆塞阀门关闭。注浆压力一般为1.11.2倍的静止土压，施工中根据地层特性进行调整。通常情况下控制在0.3-0.6MPa ,达到压力要求后恒压5分钟浆液不再进入时停止灌注，同时关闭注浆塞上的阀门，视该孔灌注结束。灌浆工取下灌浆管接头分别接到第 5环、第9环。的

26、33孔位的注浆塞上，依 次向前灌注到距TBMt部10#车的余坡段10 m处（大约灌浆水平距离40m）的 3-3孔位有比较混浊的水泥浆液漏出时停止3-3孔位的灌注，完成两侧拱上部的水泥浆灌注。两侧拱上部灌浆由灌浆工分别将注浆塞安装到第1环两侧拱上部的4孔位和4孔位，同时依 次安装第7环、第13环。4-4（观察、用浆、注浆）孔位的注浆塞。机 械手打开高速制浆的放料阀，将搅拌均匀的浆液放入储浆罐，机械手在灌浆工通 过对讲机指令下，机械手分别启动注浆泵开始灌注，在灌注过程中灌浆工要严密 观察用浆情况，发现依次第7环、第13环。的44孔位有比较混浊的水泥 浆液漏出时将注浆塞阀门关闭。注浆压力一般为1.1

27、1.2倍的静止土压，施工中根据地层特性进行调整。通常情况下控制在0.3-0.6MPa ,达到压力要求后恒压 5分钟浆液不再进入时停止灌注，同时关闭注浆塞上的阀门，视该孔灌注结束。灌浆工取下灌浆管接头分别接到第 7环、第13环。的44孔位的注浆塞上， 依次向前灌注到距TBMt部10#车的余坡段20 m处（大约灌浆水平距离30m ） 的4-4孔位有比较混浊的水泥浆液漏出时停止 4-4孔位的灌注，完成两侧拱上 部的水泥浆灌注。顶拱中心灌浆顶拱中心灌浆是单机工作，由灌浆工将注浆塞安装到第1环顶拱中心5孔位，同时依次安装第7环、第13环。5 （观察、用浆、注浆）孔为的注浆塞。 机械手打开高速制浆的放料阀

28、，将搅拌均匀的浆液放入储浆罐，在灌浆工通过对 讲机指令机械手启动注浆泵单机工作开始灌注，在灌注过程中灌浆工要严密监视 灌浆压力和用浆情况，发现依次第 7环、第13环。的5孔位有比较混浊水 泥浆液漏出时，将注浆塞阀门及时关闭。注浆压力一般为1.11.2倍的静止土压，施工中根据地层特性进行调整。通常情况下控制在0.3-0.6MPa ,达到压力要求后恒压5分钟浆液不再进入时停止灌注，同时关闭注浆塞上的阀门，视该孔灌注结 束。灌浆工取下灌浆管接到第 7环、第13环。的5孔位的注浆塞上，依次 向前灌注到距TBMt部10#车30 m处（大约灌浆水平距离20m ）的5孔位有比 较混浊的水泥浆液漏出时停止 5

29、孔位的灌注，完成顶拱中心区的水泥浆灌注。下一个施工循环依次按照梯度平行作业。灌浆孔封堵灌浆孔封堵按非灌浆孔封堵的施工配合比制拌的砂浆实施，抹灰工取下注浆 塞将灌浆孔清理干净，用抹灰工具填充捣实，灌浆孔封堵表面光洁平整，同时做 好养护工作。特殊情况处理）灌浆过程必须具有连续性，因故中断应及时恢复灌浆，中断时间大于30min 时，机械手要尽快做好灌浆泵清洗和弃浆工作，灌浆工清理原灌注孔恢复灌浆。2）当结构围岩扰动有塌方发生时，豆砾石回填量减少、吃浆增大的情况下， 提请监理工程师批准后，可适当提高灌浆压力，使水泥浆液穿透结构围岩空隙， 以提高结石强度。3）当结构围岩有富水发生时，提请监理工程师批准后

30、，可适当提高水泥浆的密 度，以增强抗离析能力、降低水泥浆的损耗。4）当发现有山体裂隙、溶洞情况时，提请监理工程师批准后，砂浆回填是很 有效的办法。.复合式TB帔进施工技术复合式TBM进工艺流程图如下所示。图十二步进流程图（1）总体步进施工方案在轨道交通领域中盾构机步进几乎全部采用托架式的步进技术，即将主机安 装在预先制作好的托架上，通过辅助的推进机构实现设备的步进和始发，而盾构 机的步进距离通常较短且场地平整。铜锣山隧道复合式TBM进洞端为28%的下坡，并且为曲线结构，步进距离较 长，采用托架式步进对方向的控制和安全均具有较大的挑战。经过反复的比选， 最终采用了混凝土弧形槽导向和滑动的步进技术

31、。该方案为：根据隧道线形在步 进洞段预制与主机相匹配的混凝土弧形槽，为了减小步进过程中的阻力，在弧形 槽两侧预埋200*200H型钢，使主机在步进过程中重量主要落在型钢上，步进过程 中在型钢上涂抹润滑脂，减小阻力。该方案可以通过控制弧形槽的施做的精度来 控制设备的方向，具有很高的精确性和安全性。采用混凝土弧形槽导向和滑动摩擦步进技术为一种新型、快捷步进方法。采 用此技术实现了日步进110米的良好成绩，仅用了两天半就完成了步进，为设备尽 早试掘进创造了条件。(2)TBM步进推力计算步进段隧道坡度为28%下坡，当TBM!止时下滑力 p=G*Sina =5000*28/1000.4=139.94KN

32、摩擦力为 R=G*Cos * = =5000*1000/1000.4* = =440KNP 一下滑力R 一摩擦力G一整机重量a 一隧道坡度L 摩擦系数RP,摩擦力大于下滑力，步进时缓慢前移，所以不用考虑坡度问题，步进 是安全的，不会产生自动滑行问题。复合式TBMS体重270t,后配套重230t ,总重为G=500t,钢与钢的摩擦系数 为0.1-0.15 ,主机步进时为滑动摩擦，在弧形台预埋 H0钢上涂抹黄油以减少摩擦 力，有润滑状态下滑动摩擦系数取 0.12;由于后配套为轮对在钢轨上滚动前进， 产生滚动摩擦力，滚动摩擦系数为0.05 ,步进时的总推力为 F=2700KN*0.12+2300KN

33、*0.05=440KN 牛腿提供推力按 500KN+算。牛腿加工牛腿采用20mr#钢板焊接加工成箱型，以保证整体受力及刚度（已通过模拟实验，单个牛腿至少可承受25t推力）。牛腿加工4个，备用两个。为了防止管片受力不好，在两个牛腿中间（弧形台底部中间）另外增加一个预留孔（210*210mm,可以安装H200钢作为临时反力支撑。TBMJH1时如果两个牛腿提供反力时变形过 大，不能满足施工时，可采用4个牛腿同时使用，两组牛腿采用I16工字钢连接。牛腿在预留孔内与预埋型钢采用 4颗8.8级M20*75mm强螺栓连接，牛腿加工及安 装见下示意图十三、十四：图十三牛腿加工示意图图十四牛腿安装示意图钢枕加工

34、、管片准备复合式TBMfi装时，主机位置一定要摆放准确，TBMt机长9.4m,刀盘摆放位 置里程为YDK5+821组装前测量组做出显著标示，防止TBME机组装位置偏移。TBM&机步进通过后，为铺设TBM5配套及运输轨线，需在弧形台内安装钢枕 钢枕铺设间距800mm共计需要450根钢枕。配合TB班进用管片循环使用，每个循 环步进1.5米（牛腿的预留槽间距2.9米），共计需要管片3块（步进用管片采用报 废的标准块），预先初装1块，2块步进时循环使用。钢枕加工图详见下图十五：35a5iATAATA产?14 X。78 一 j? RO 产2时1 * . 1/msB三.图十五钢枕加工示意图复合式TBMJH

35、1复合式TB晌盾盾体外径6230mm刀盘在步进时，为避免与岩壁发生刮擦，不 安装边刀及刮板，此时刀盘的外径略小于前盾的尺寸，为避免步进时前方的突台、 出露钢筋头、大的石块等障碍物卡住刀盘，对主轴承造成偏载，增大推进的阻力， 步进前将暗挖隧道内清理干净、突台打磨平滑。复合式 TBM&装前，在主机位置的 轨道床上的预埋钢轨面上均匀涂抹黄油，复合式 TBM进前在预埋钢轨面均涂抹黄 油，以减小复合式TBM进的阻力。复合式TBM&装调试好后，预先安装二块管片及反力牛腿。铺设钢枕及运输轨 道，把轨道延伸至合适位置。为防止 TBM进过程中管片向上移动，牛腿加工时考 虑前挡板向前倾斜5。，（为防止牛腿破坏管片

36、接触面，在牛腿与管片间加设橡胶 垫片）如果还是不能阻止管片上浮滑动，可在牛腿顶部焊接爪勾（类似管片翻转 机上的挂钩）。一切准备工作就绪后，开始复合式TBMJHl。TBM主推进油缸完全收回，反力 牛腿及第一块和第二块管片安装就位（此时管片安装机上抓存一块管片），开始利用底部主推进油缸顶住管片向前步进，完成 1.5米步进后，收回油缸，安装第三块 管片。再利用油缸步进1.5米，收回油缸，把靠近油缸处的二块管片利用管片安装 机前移到合适位置，后部一块管片由管片安装机抓起，空出后面位置，前移牛腿并固定，再步进1.5米，安装管片安装机上的管片，再步进。循环施工，达到复合 式TBM8机向前步进的目的。复合式

37、TB麻环步进步骤见下图十六、十七、十八:图十六TBM步进初始位置5m .牛翼图十七TBM步进1.5m后安装第三块管片位置图十八TBM再次步进1.5米后前移二块管片位置步进轨道延伸复合式TBMfc步进的同时，进行轨道延伸。由于 TBMt进时，对1#台车轮对进 行了相应改造，把1#台车两组轮对由原来行走在管片上，改造成在轨线上行走。这样就把原来预留延伸轨线的空间给占用了。目前每次延伸轨线只能缩短至6.25米。在轨线延伸时，和TBM进的反力牛腿有一定的干扰，在轨线延伸时，注意钢 枕位置和牛腿避开，防止干扰。(3)主要施工技术措施通过上述计算，TB峨进需要的支撑反力最大50t ,主要牛腿及管片与轨道

38、床上的预埋型钢提供反力。通过计算，一对牛腿提供的支撑反力能满足需要，另 一对牛腿备用。TBMJH1:为了减小步进推力，减轻反力装置压力。TBMJH1时，在混凝土弧形槽两侧预埋的钢轨面上均匀涂抹黄油，减小摩阻。管片拆除：管片拆除时，应从与油缸接触的第一块开始。再松出反力装置。由于空间有限，充分利用管片安装机存放管片。轨道铺设：随着TBW断的步进，后面的轨道相应延伸。钢枕铺设时，由于 暗挖隧道的不平整，必须把钢枕安平垫实，钢轨安装牢固，所有螺栓紧固到位。TBM进时，推进速度不能过快，防止管片尾部上翘滑出牛腿。推进过程中 需有专人时刻观察反力装置的情况。(4)步进施工安全技术措施在步进前，派专人检查弧形台预埋 H型钢接头是否平顺，如有错台或变形 打磨平顺，并安排专人进行 H型钢上螺栓孔的钻孔，钻孔孔位要定位准确。派专人安装牛腿及管片，保证牛腿及管片的位置准确，螺栓拧紧，保证受 力均匀，步进时不偏向，步进过程中观察管片及螺栓受力情况，螺栓如有变形及 时更换。在步进过程中，派专人检查 TBM两侧及前方有无障碍物，型钢是否打黄油 润滑，TBMS型钢上滑行情况，如果发现问题及时向工班长或现场领导报告处理。在步进过程中，定人定岗，安排液压，电气及机械工程师检查步进中机械 运转是否正常，各项数据是否符合要求。在步进过程中，派专人检查铺设的钢枕加固是否牢固，钢枕间距是否符合要求