双护盾BM超近距离下穿人防洞室关键技术

双护盾TBM超近距离下穿人防洞室施工关键技术

中铁隧道集团二处有限公司2017年11月汇报提纲一、工程概况二、施工难点三、技术保证措施四、施工效果五、结论与建议一、工程概况青岛地铁是国内首次将双护盾TBM运用至城市硬岩隧道地铁施工，青岛地铁2号线一标03工区泰山路站～芝泉路站区间隧道共穿越人防洞室2处，下穿段范围为ZSK24+950～ZSK25+095，ZSK25+125～ZSK25+280，下穿段落长度为300m。人防洞室均为毛洞，洞室开挖完后，未采取任何支护措施，在线路施工范围内距隧道顶最近处仅为0.91m。人防洞室与下穿隧道之间关系复杂，结构外边缘间垂直距离变化幅度较大，施工安全风险极高。

一、工程概况

ZSK24+950~ZSK25+095段人防洞室位置示意图ZSK24+950~ZSK25+095段人防洞室与隧道位置关系图一、工程概况

ZSK25+125~ZSK25+280段人防洞室位置示意图ZSK25+125~ZSK25+280段人防洞室与隧道位置关系图二、施工重难点1、人防洞室出现沉降超标及坍塌；2、人防洞室积水导致隧道大量涌水；3、引起地面及建构筑物沉降超标及损坏；4、对TBM掘进姿态及掘进参数控制精度要求极高。三、技术保证措施1、集水坑处理TBM掘进施工前将坑内积水进行抽排，对洞室内集水坑进行回填处理，采用C30，P8混凝土进行回填，保证隧道开挖轮廓上方有不小于1m的混凝土覆层。

集水坑回填图三、技术保证措施2、提前预加固措施因人防洞室均为毛洞，当人防洞室断面底板与隧道拱顶的距离不足2.5m时，人防洞室内提前架设全环I16钢架，间距1m,并喷射C25混凝土包裹钢架。全环加固图三、技术保证措施3、对人防洞室受力进行三维计算分析（1）按岩土力学法计算，采用有限元软件ANSYS进行计算分析。人防洞室与隧道顶最近距离约0.91m。选取该最小距离的横剖面进行结构计算，其开挖方法模拟及荷载施加如下所示：根据实际情况，隧道左右线先后开挖，开挖立即拼装管片，考虑管片的支护作用，每循环进尺1.5m。①地面荷载：地面荷载按20KPa计算。②

刀盘推力：TBM掘进时掌子面会承受一定的推力。计算时将刀盘作用在掌子面上的平均推力按15000KN考虑，换算成均布荷载施加在掌子面上，计算如下：三、技术保证措施③TBM主机作用在洞周的荷载TBM掘进时，主机部分自重对洞周压力暂按2MPa考虑，并作用在仰拱位置成120°的左右对称范围内，如图所示：

机头部分自重作用范围撑靴作用荷载示意图④TBM撑靴作用力撑靴对洞壁压力大小暂按2MPa考虑，由于撑靴中部为受力的主要部位，计算时按撑靴中心上下两侧30度作用范围考虑，如图所示：三、技术保证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当左洞开挖完完毕后，人防防洞室结构底底部受拉力情况模拟拟分析。最大拉力出现现在洞室底部部两边位置，，最大拉应力力值约为0.28MPa。（2）受力模拟分分析三、技术保证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当右洞开挖完毕后后，人防洞室室结构底部受受拉力情况模拟拟分析。最大拉力出现现在洞室底部部两边位置，，最大拉应力力值约为0.34MPa。三、技术保证证措施③人防洞室底部部右边角沉降降值随着隧道道开挖步序逐逐渐增加，左左洞施工至人人防洞室下部部时对沉降影影响最大，其其最大沉降值值发生在左、、右洞施工完完毕后，数值值为0.11mm；右洞施工至人人防洞室下部部时对沉降影影响最大，其其最大沉降值值发生在左、、右洞施工完完毕后，数值值为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、技技术保保证措措施经计算算左右右洞开开挖后后最大拉拉力出出现在在洞室室底部部两边边位置置，最大拉拉应力力值分别为0.28MPa、0.34MPa。C25喷射混混凝土土允许许拉应应力值值1.3MPa满足要求，，不会会发生生拉裂裂现象象。人防洞洞室拱拱顶位位置沉沉降主主要受受左右右洞隧隧道开开挖影影响，，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开开挖影影响，，洞室室底部部右边边角位位置沉沉降主主要受受右洞洞开挖挖影响响。在在整个个施工工过程程中，，最大大沉降降发生生在洞洞室底底部中中央位位置，，最大大值为为0.11mm，满足足安全全控制制标准准要求求。三、技技术保保证措措施①TBM掘进参参数选选择由于人人防洞洞室距距离TBM隧道距距离很很近，，隧道道拱顶顶处岩岩层较较薄，，因此此在TBM掘进下下穿人人防洞洞室时时应严严格控控制掘掘进参参数，，严格格控制制推力力和刀刀盘转转速，，控制制人防防洞室室的震震动。。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、施工参参数设设定掘进参参数设定②严格控控制TBM纠偏量量掘进时时精确确控制制TBM油缸推推力，，降低低刀盘盘转速速和推推力，，减少少单位位时间间内出出渣量量，不不停机机快速速通过过，防防止塌塌方；；掘进进过程程中严严格控控制出出碴量量。三、技技术保保证措措施5、监控量量测及及信息息反馈馈为防止止洞室室坍塌塌，在在TBM掘进施施工过程中中对人人防洞洞室的的底板板沉降降、拱拱顶沉沉降、、净空空收敛敛以及及地表表沉降降作为为主控控项目目进行行了严严密的的监控控；同时时为避免免地面面构建建物出出现开开裂及及坍塌塌等安安全风风险，，人防防洞室室内部部监测测点布布设的的同时时，也也要在在人防防洞室室上方方布设设房屋屋、地地表、、管线线监控控量测测点，，定时时进行行测量量，如如发现现有沉沉降达达到预预警值值，及及时采采取加加固措措施。。人防洞洞室监监控报报告人防洞洞室现现场震震动监监测四、施施工效效果本工程程双护护盾TBM超近距距离下下穿人人防洞洞室施施工，，在国国内城城市硬硬岩地地铁施施工中中尚属属首例例，超超近距距离下下穿人人防洞洞室的的区间间隧道道对设设备的的适应应性和和施工工技术术管理理水平平提出出了严严苛的的考验验，在在采取取了本本文所所述的的措施施后，，超近近距施工效果图离下穿人防洞室段段未出现坍塌及涌涌水情况，地表沉沉降控制在-15～0mm范围之内，地面建建（构）筑物未出出现开裂、坍塌的的情况，各项指标标达到优良工程标标准，很好的完成成了这一重难点的的施工任务。五、结论与建议（1）在双护盾TBM超近距离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进相相同的一面，又有有其特殊性，我们们要着重研究和控控制它差异的一面面。（2）在双护盾TBM超近距离下穿人防防洞室区间隧道施施工中，要抓住人人防洞室易坍塌、、沉降的特点，做做好超前预加固及及监控量测措施，，TBM进入此段落施工时时严格控制施工参参数，以“小推力力、短进尺、勤监监测、勤调整、及及时背后回填”的的原则进行推进，，随着区间隧道与与人防洞室垂直距