移动支护保护下的 隧道全断面机械化施工方

移动支护保护下的

隧道全断面机械化施工方法北京首尔工程技术有限公司汇报内容（一）移动支护方法介绍（二）移动支护方法特点（三）初步试验结果（一）移动支护方法介绍41.1方法提出

目前矿山法隧道施工方法仍然普遍，其存在的安全、质量、速度、造价和环境保护等诸多问题都是因为地下工程的特殊性造成的。同地面建筑工程相比，地下工程的最主要特点是其动力学特性。隧道开挖过程中围岩、地下水、刚形成的支护体系及地上环境因素等都在不断变化，使得问题异常复杂。类似盾构等机械化的隧道施工方法，如果能在矿山法施工作业面四周有个稳定且不扰动围岩的保护结构，隧道的开挖和支护将趋于简单且更安全。移动支护结构是一种在地下可移动的，能支撑一定长度开挖临空面的，且一直为隧道施工提供保护的地下滑动钢结构。（一）移动支护方法介绍

设备示意图61.2移动支护结构以掘进箱体和尾部连接的后护板为基本单元，各单元互扣互锁在隧道拱部或周围形成壳体保护。各单元和相邻单元用公母隼相互咬合，每个单元能单独向前掘进。可以是全封闭的或半封闭的结构。半封闭的移动支护结构只保护隧道的上台阶或仰拱之上部分，全封闭的移动支护结构对隧道进行全环保护，全断面开挖。结构内部由起固定作用的拱架及动力设备组成，各单元通过拱架上的顶进设备分别向前掘进。在软弱地层一般地层（含粘性土、粉土、砂类土）中，掘进可以采用螺旋出土顶进的方式进行。对于较复杂的地层（如漂石地层），采用微型隧道等方式。71.3移动支护结构各部分的作用掘进箱体相互咬合形成稳定的支撑结构，掘进箱体可深入掌子面前1倍洞径以上，若土层稳定性好，可与掌子面同步推进，对掌子面形成保护。隧道开挖完全在掘进箱体保护下进行。后护板安装在掘进箱体后面搭在已有初支上，掘进箱体向前掘进时拖动后护板向前移动。后护板之间也相互咬合形成有一定承载力的支护结构。支护在后护板保护下进行。内拱架对掘进箱体和后护板起到内支撑的作用，同时为推进设备提供动力及滑移轨道。螺旋推进及动力系统将移动支护结构向前推进。当掌子面开挖出一定空间后，移动支护结构中的每个掘进箱体能在螺旋推进及动力系统的作用下单独向前推进，每次推进连同尾部的后护板只完成一个步距。所有箱体都完成一个步距后，在后护板下方就形成了一段可以进行初支的空间。采用人工或机械的方法在后护板的保护下进行初支施工。

这样掌子面土体开挖（人工或机械均可以）、移动支护结构掘进前移、后护板下方的初支施工这三个步骤成为一个循环。不断这样的循环并进行二衬施工，隧道便在移动支护结构的保护下成洞。1.4移动支护结构工作原理910（二）移动支护方法特点122.1围岩变形小箱体推进时对围岩扰动微小。在软弱围岩中掘进箱体先行吃土，然后将土体用螺旋排出，可实现围岩不损失或小损失。箱体咬合处及外侧可以采用先行注浆的方法在富水地层中实现隔水，对围岩实现超前加固并能实现周边隔水。掌子面的土体开挖完全在移动支护的保护下进行。如果掘进箱体能深入土体足够长度，掌子面的挤出变形可以忽略。初支在后护板的保护下进行。后护板的强度应满足上覆土体的压力。对于沉降控制要求严的情况，对后护板移走后的间隙进行后补注浆。（二）移动支护方法特点13矿山法隧道变形的三个阶段根据隧道纵向变形特点可把隧道变形分为三个阶段：（1）掌子面前方的超前变形阶段，30-35%

（2）掌子面附近及后方变形急剧增大阶段，50-60%

（3）掌子面后方变形稳定阶段，15-20%

可以根据距离掌子面开挖位置的不同，将隧道划分为微小变形区、急剧增大区、缓慢变形区和稳定变形区四个区域。14上面的图说明有了支护箱体的保护，超前核心土的挤出变形趋于零，预收敛变形趋于零。下面的图是软弱围岩中两种状况。152.2经济性与矿山法相比，对于需要进行超前支护或加固的软弱围岩，移动支护方法是可重复的，相对造价低。与盾构施工相比，移动支护方法只是将隧道周圈的土体螺旋排出，掌子面的土体用简单的机械开挖运出，费用低。而且移动支护设备技术简单，设备成本低。在城市的浅覆盖环境中，保护构建筑物和地下管线的改迁代价很大，移动支护方法因其扰动小，安全性高而节省相关费用。另外随着劳动力成本越来越高，机械化的施工方法是大趋势。162.3适应性地质适应性：适应多种软弱地层。由于类似敞开式盾构，即使遇到特殊的地下情况，还可以较安全地挖出小导洞排除障碍。

环境适应性：可以在洞内、城市中较小的竖井中进行。可以零覆土进洞出洞。断面适应性：机具为模块化，组合化，可以实现矩形、圆形、拱形等各种形状。甚至对于地铁车站等大断面地下空间，只要设计好钢支撑结构，考虑好各种应力条件，同样可以进行移动支护结构保护下的开挖。④可在隧道内变断面转换。⑤可在280‰（甚至更大）坡度、小半径（与盾构机比）隧道作业。172.4可实现机械化施工移动支护方法的主要3个步骤都可以采用机械化：隧道开挖：用类似矿山开挖机械开挖、用扒渣机及皮带输送机出土。箱体掘进：需要完善箱体结构、不同围岩的掘进方式、监测方法等。隧道支护：可实现初期支护和衬砌装配化。1819隧道拼装试验（三）移动支护方法试验213.弟1试验目衣的检验移恐动支护净隧道施森工方法诱的可行裂性。移动孝支护方邮法在国颈内外劲毕竟没疑有先例窃，虽然受从原理弹上说移进动支护号钢结构异同锁扣除管幕有籍些类似浆，但开浮挖、掘粥进、支催护交错拳进行，逗比管幕竭施工复偿杂。设备窄适应静性。要确嫁定移动脸支护动璃力设备抽的相关珍参数，钱如顶力债、扭矩库、行程须、转速求等。还忍要检验晴掘进箱项体、出激土系统杠、拱架铃及其歩布履系统巡寿的实用裳性和可睡靠性。后护啦板的萝可靠象性和蝴初支轨施工浮相关炕问题。采用叹钢格栅休锚喷和右波纹板巷拼装两赢种方法徒，测试渔可行性油及工效皇。通过地呼表沉降聪观测和贵洞内的奔断面量倦测判断箱薪体钢结殃构整体抗向前掘哨进时对寺围岩的恢影响及芦结构本监身方向激的改变。纠偏和匠方向控刑制。（三）移动支护方法绕试验223.储2试验场座地及布司置场地安爱排在公崖司试验恼场进行沾。因场点地限制勺不能采累用深基驳坑，只怒能类似捏斜井按一挡定角度痛倾斜向钓下施工蹄，倾角救约-1利6%。试房诚验开乓始只也有3个箱体毫入土，前进10米后，柔在原地奶面上进贱行了人没工堆土异，箱体塌才全部贯入土。233.垮3掘进箱展体结构移动支星护结构效由13个长垦*宽仔*高昆为880攻0*10见00*35宽0m陵m的掘进糠箱体组可成，咬赢合结构像采用了核简单的湖钢管开害槽加连钉接轴结降构。13个掘蜘进箱咸体在醋隧道忆拱部锄形成肉保护纹。本次侮试验荒隧道刘长度宫只有30米，全油部超浅坡埋。由廉于上覆毫荷载小炒，没有讯计划进蓬行仰拱掘施工。243.云4施工赔步骤电：准笔备工白作（1）场地政准备（2）移动蜜支护结优构的拼怠装及施起工设备建的安装幼调试掘进箱虏体是根候据隧道拼外轮廓脚形状、斤通过咬腹合构件糕拼接而山成的拱诞形结构；下每个项箱体侧是根前据隧干道形遵状而框特制肤的，留且尾层部向小后延亦伸有伙后护吸板；裁施工设备乞包括驱储动箱体或掘进设臣备、隧晌道掌子冶面开挖渔出土设逐备、预践制件拼侮装辅助披设备与。（3）移管动支企护设畏备就运位移动支匆护结构孤就位包卡含箱体单钢结构班在掌子鼠面就位拣及隧道秋循环施帽工就位。陕隧道拘循环赴施工暑就位服后进荣入隧票道开吓挖-箱体掘性进-预制件离拼装或盐初支施工的炉循环昏施工往。拱架拼诞装出土板试验27接上：恋施工步朝骤（循土环施工扒）（4）在他箱体胆钢结玻构的京保护壁下进性行隧象道开铺挖。镇将步钻骤3中箱体辜钢结构贼内部掌郊子面展的土境体开铜挖1-笑2米，每庄次开挖困深度要秆小于箱扑体及护盾（板技）长度逆。根爱据隧损道围旬岩地字质情祸况，识合理线保留歉部分币掌子彻面核搜心土陈。（5）箱体奶掘进。平驱动单升个箱体桂沿隧道劝轴向掘舒进，在饮掘进同唉时通过舅螺旋钻具将背土体排傅出，到豆达预定慨深度后于进行下遍一箱体甘掘进，狗相邻箱药体通过荣咬合蒸构件拆进行睡咬合师，并马互为羊滑动迷的轨称道。松如此立依次驴所有史箱体推入喘到预锋定深颈度；办全部唤箱体斧推入狼土体叠后，今相互罗咬合嫂拼接捡的箱携体和后护板被形成的破箱体钢杏结构和赶后护板搞将承担方土体的坏压力，冻起到隧沟道临时误支护证作用允。（6）在箱凝体钢结舟构和后孩护板的肝保护下逆进行初姻支施工项。在箱洁体钢结行构和后护黑板的泡保护汁下锚真喷或之拼装晓形成独初支卡然后扎进行厉二衬求施工捏。后护板目前整妥体图303.调5沉降扰观测怠及隧展道量炒测时间与初始采集的沉降监测点数值差（mm）点号12345678910111213141512.600000000000000012.701000010111010012.9-111-2-2-10-1001100112.12001-2-3-1-3-2-100000012.13010-2-3-1-2-20-10100112.14010-3-3-2-3-1-10-1000012.16000-3-3-1-3-3-20-1100112.23-10-1-5-2-2-3-3-2-10100112.25-10-2-4-4-2-4-3-2-1-110-1112.290-1-2-5-4-2-4-3-2-1-1100112.300-23-5-3-2-5-2-2-1-100-11313.残6试验拨初步屯结果（1）移著动支怜护隧身道施待工方详法是港可行俗的。允通过阀实验染说明闲采用乒掘进至箱体然拼接形成地居下可移链动的钢钱结构能滥为隧道配的开挖芦及初支录施工提故供可靠蹦的保护。（2）移倾动支萝护隧寺道施油工方愿法对线围岩口的扰铸动很渗小。友在浅秒覆盖我及下哲穿构及建筑物时能情有效保捉护隧道炕施工对岂地面影耀响小。（3）在木移动边支护进钢结颜构的版保护早下，感隧道城开挖春和初并支施穷工不臂仅安校全而移且能够高社效进掠行。（4）设己备虽遣然存劈燕在较骨多问场题，菠但实灶现了齿基本吴功能卡。下趴一步钞正式赛施工挪试验需要对嚷设备进皱行完善炊。323.锄7设备栋需要