双护盾TBM超近距离下穿人防洞室关键技术

双护盾TBM超近距离下下穿人防洞洞室施工关关键技术中铁隧道集集团二处有有限公司2017年11月汇报提纲一、工程概概况二、施工难难点三、技术保保证措施四、施工效效果五、结论与与建议一、工程概概况青岛地铁是是国内首次次将双护盾盾TBM运用至城市市硬岩隧道道地铁施施工，青岛岛地铁2号线一标03工区泰山路路站～芝泉泉路站区间间隧道共穿穿越人防洞洞室2处，下穿段段范围为ZSK24+950～ZSK25+095，ZSK25+125～ZSK25+280，下穿段落落长度为300m。人防洞室室均为毛洞洞，洞室开开挖完后，，未采取任任何支护措措施，在线线路施工范范围内距隧隧道顶最近近处仅为0.91m。人防洞室室与下穿隧隧道之间关关系复杂，，结构外边边缘间垂直直距离变化化幅度较大大，施工安安全风险极极高。一、工程概概况ZSK24+950~ZSK25+095段人防洞室室位置示意意图ZSK24+950~ZSK25+095段人防洞室室与隧道位位置关系图图一、工程概概况ZSK25+125~ZSK25+280段人人防洞室位位置示意图图ZSK25+125~ZSK25+280段人人防洞室与与隧道位置置关系图二、施工重重难点1、人防洞室室出现沉降降超标及坍坍塌；2、人防洞室室积水导致致隧道大量量涌水；3、引起地面及建构筑物沉降超标及及损坏；4、对TBM掘进姿态及及掘进参数数控制精度度要求极高高。三、技术保保证措施1、集水坑处理理TBM掘进施工前前将坑内积水进进行抽排，，对洞室内内集水坑进进行回填处处理，采用用C30，P8混凝土进行行回填，保保证隧道开开挖轮廓上上方有不小小于1m的混凝土覆覆层。集水坑回填填图三、技术保保证措施2、提前预加固固措施因人防洞室室均为毛洞洞，当人防洞室室断面底板板与隧道拱拱顶的距离离不足2.5m时，人防洞洞室内提前前架设全环环I16钢架，间距距1m,并喷射C25混凝土包裹裹钢架。全环加固图图三、技术保保证措施3、对人防洞室室受力进行行三维计算算分析（1）按岩土力学学法计算，，采用有限限元软件ANSYS进行计算分分析。人防防洞室与隧隧道顶最近近距离约0.91m。选取该最最小距离的的横剖面进进行结构计计算，其开挖方法模模拟及荷载载施加如下所示：：根据实际情情况，隧道道左右线先先后开挖，，开挖立即即拼装管片片，考虑管管片的支护护作用，每每循环进尺尺1.5m。①地面荷载：地面荷载按按20KPa计算。②刀盘推力：：TBM掘进时掌子子面会承受受一定的推推力。计算算时将刀盘盘作用在掌掌子面上的的平均推力力按15000KN考虑，换算算成均布荷荷载施加在在掌子面上上，计算如如下：三、技术保保证措施③TBM主机作用在在洞周的荷荷载TBM掘进时，主主机部分自自重对洞周周压力暂按按2MPa考虑，并作作用在仰拱拱位置成120°的左右对对称范围内内，如图所示：机头部分自自重作用范范围撑靴作用荷荷载示意图图④TBM撑靴作用力力撑靴对洞壁压力大小暂暂按2MPa考虑，由于于撑靴中部部为受力的的主要部位位，计算时时按撑靴中心上上下两侧30度作用范围围考虑，如如图所示：三、技术保保证措施第一主应力等值线图第一主应力局部放大图第三主应力等值线图第三主应力局部放大图①当左洞开挖挖完毕后，，人防洞室室结构底部部受拉力情况模模拟分析。。最大拉力出出现在洞室室底部两边边位置，最最大拉应力力值约为0.28MPa。（2）受力模拟拟分析三、技术保保证措施第一主应力等值线图第一主应力局部放大图第三主应力等值线图第三主应力局部放大图②当右洞开挖完毕毕后，人防防洞室结构构底部受拉力情况模模拟分析。。最大拉力出出现在洞室室底部两边边位置，最最大拉应力力值约为0.34MPa。三、技术保保证措施③人防洞室底底部右边角角沉降值随随着隧道开开挖步序逐逐渐增加，，左洞施工工至人防洞洞室下部时时对沉降影影响最大，，其最大沉沉降值发生生在左、右右洞施工完完毕后，数数值为0.11mm；右洞洞施施工工至至人人防防洞洞室室下下部部时时对对沉沉降降影影响响最最大大，，其其最最大大沉沉降降值值发发生生在在左左、、右右洞洞施施工工完完毕毕后后，，数数值值为为0.04mm。左洞开挖完成后模型沉降等值线图右洞开挖完成后模型沉降等值线图三、、技技术术保保证证措措施施经计计算算左左右右洞洞开开挖挖后后最大大拉拉力力出出现现在在洞洞室室底底部部两两边边位位置置，最大大拉拉应应力力值值分别别为0.28MPa、0.34MPa。C25喷射射混混凝凝土土允允许许拉拉应应力力值值1.3MPa满足足要求求，，不不会会发发生生拉拉裂裂现现象象。。人防防洞洞室室拱拱顶顶位位置置沉沉降降主主要要受受左左右右洞洞隧隧道道开开挖挖影影响响，，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开开挖挖影影响响，，洞洞室室底底部部右右边边角角位位置置沉沉降降主主要要受受右右洞洞开开挖挖影影响响。。在在整整个个施施工工过过程程中中，，最最大大沉沉降降发发生生在在洞洞室室底底部部中中央央位位置置，，最最大大值值为为0.11mm，满满足足安安全全控控制制标标准准要要求求。。三、、技技术术保保证证措措施施①TBM掘进进参参数数选选择择由于于人人防防洞洞室室距距离离TBM隧道道距距离离很很近近，，隧隧道道拱拱顶顶处处岩岩层层较较薄薄，，因因此此在在TBM掘进进下下穿穿人人防防洞洞室室时时应应严严格格控控制制掘掘进进参参数数，，严严格格控控制制推推力力和和刀刀盘盘转转速速，，控控制制人人防防洞洞室室的的震震动动。。参数名称推力（KN）刀盘转速（r/min）掘进速度（mm.min）参数值＜40002.5～312～164、施工工参参数数设设定定掘进进参参数数设定定②严格格控控制制TBM纠偏偏量量掘进进时时精精确确控控制制TBM油缸缸推推力力，，降降低低刀刀盘盘转转速速和和推推力力，，减减少少单单位位时时间间内内出出渣渣量量，，不不停停机机快快速速通通过过，，防防止止塌塌方方；；掘掘进进过过程程中中严严格格控控制制出出碴碴量量。。三、、技技术术保保证证措措施施5、监控控量量测测及及信信息息反反馈馈为防防止止洞洞室室坍坍塌塌，，在在TBM掘进进施施工工过程程中中对对人人防防洞洞室室的的底底板板沉沉降降、、拱拱顶顶沉沉降降、、净净空空收收敛敛以以及及地地表表沉沉降降作作为为主主控控项项目目进进行行了了严严密密的的监监控控；同同时时为避避免免地地面面构构建建物物出出现现开开裂裂及及坍坍塌塌等等安安全全风风险险，，人人防防洞洞室室内内部部监监测测点点布布设设的的同同时时，，也也要要在在人人防防洞洞室室上上方方布布设设房房屋屋、、地地表表、、管管线线监监控控量量测测点点，，定定时时进进行行测测量量，，如如发发现现有有沉沉降降达达到到预预警警值值，，及及时时采采取取加加固固措措施施。。人防防洞洞室室监监控控报报告告人防防洞洞室室现现场场震震动动监监测测四、、施施工工效效果果本工工程程双双护护盾盾TBM超近近距距离离下下穿穿人人防防洞洞室室施施工工，，在在国国内内城城市市硬硬岩岩地地铁铁施施工工中中尚尚属属首首例例，，超超近近距距离离下下穿穿人人防防洞洞室室的的区区间间隧隧道道对对设设备备的的适适应应性性和和施施工工技技术术管管理理水水平平提提出出了了严严苛苛的的考考验验，，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图图离下穿穿人防防洞室室段未未出现现坍塌塌及涌涌水情情况，，地表表沉降降控制制在-15～0mm范围之之内，，地面面建（（构））筑物物未出出现开开裂、、坍塌塌的情情况，，各项项指标标达到到优良良工程程标准准，很很好的的完成成了这这一重重难点点的施施工任任务。。五、结论与与建议议（1）在双双护盾盾TBM超近距距离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进相相同的的一面面，又又有其其特殊殊性，，我们们要着着重研研究和和控制制它差差异的的一面面。（2）在双双护盾盾TBM超近距距离下下穿人人防洞洞室区区间隧隧