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复合式TBM在重庆地铁工程中的应用
发布日期:2018-11-08 17:37:12

彭     辉1 , 邹光炯1 , 陈柏全2 , 周         捷1
(1.重庆市轨道交通设计研究院有限责任公司, 重庆 401122; 2.中冶塞迪工程技术股份有限公司, 重庆 400013)

 
摘    要: 从重庆地铁工程的特点出发,介绍重庆地铁工程的 TBM 选型、复合式 TBM 的特点及其工程适应 性;并通过分析认为,在重庆地区块石性杂填土区和不良岩层地质带采用复合式 TBM 不仅难以发挥其优 势,而且存在多种风险;结合笔者自身工程经验和类似工程经验, 介绍重庆地铁工程复合式 TBM 的应用 现状。
关键词: 轨道交通; 复合式 TBM掘进机; 隧道; 重庆
中图分类号: U231      文献标志码: A    文章编号: 1672-  6073(2017)01 - 0070 -07
 

AppIicationofCompoundTBM to Chongqing Metro Projects
PENG Hui1 , ZOUGuangjiong1 , CHENBaiquan2 , ZHOUJie1

(1.ChongqingRai1TransitDesign and Research Institute, Chongqing401122;
2.CISDIEngineeringCo., Ltd., Chongqing400013)

Abstract: TheTBM ( TunnelBoring Machine) forChongqing metro projectsisselected in linewith theconcretecharacteristics oftheproject.Thecharacteristicsofcompound TBM and itsadaptability arepresented.Thelimitationsofcompound TBM used in miscellaneoussoil-filling areaswith stonesand poorstratum in  Chongqing  areaareanalyzed.Then, based  on  theautho engineering practiceand experiencein  somesimilarengineering  projects, thecurrentapplication  statusofcompound  TBM in Chongqing areaisintroduced.
Keywords: railtransit; compound TBM; tunnel; Chongqing
 


       随着我国经济建设和城市建设的快速发展, 自 2009 年以来重庆轨道交通建设迎来了大发展,截至目 前重庆建成或在建轨道交通线路已形成“ 七线一环” 的 线网规模。
       隧道掘进机即 TBM( 全断面岩石掘进机) 和盾构 机具有安全、快速、环保等诸多优点,已经被广泛应用 于城市地铁工程建设中。 地层条件以土层或砂卵石地 层等低强度地层为主的城市( 如北京、 上海、 广州、 深 圳、成都等),其地铁工程建设广泛应用到了盾构机,而 重庆作为岩质地层的城市则率先在国内将 TBM 法应 用于地铁工程建设中[1 2] 。 为适应重庆岩质地层条件符合重庆地铁工程的特点需求,对传统护盾式 TBM 或 盾构机进行针对性设计和改造而产生的隧道掘进机 ( 复合式 TBM) ,已被广泛应用于重庆地铁工程中。
              

1 重庆地铁工程 TBM 选型
       目前,用于以岩石地层为主的隧道施工的 TBM 可 分为敞开式、护盾式单护盾、双护盾以及复合式 TBM 几种类型[3] 。 重庆地铁隧道掘进机的选型以适应地 区地质条件为基础,并且能很好地适应地铁工程特点 的要求,从安全、经济、线路条件以及工期等多方面因 素综合比选,择优选择。

1.1  重庆地铁工程特点
       作为山地城市的重庆,其地铁工程特点主要体现 在以下几点。
       1) 重庆属经济发达的特大城市,其轨道交通线路沿线环境复杂,工程安全固然重要,而确保周边环境的 安全更是地铁工程建设中的重点与难点。
       2) 地铁是缓解城市拥堵、方便出行的有效手段,是社会各界所热切期盼的公益事业,所以要求尽量加 速工程建设进度,做到又快又好。
       3) 受到山地城市地形地貌和周边环境的影响,轨 道线路平面小转弯半径多,纵坡坡率大。
       4) 重庆主城地区,岩层地质条件主要为泥岩、砂 岩,岩石力学性能较好,岩石强度介于软岩 较软岩
较硬岩之间。
       5) 轨道交通区间长度一般较短,采用 TBM施工需 通过车站,区间与车站相互间的施工干扰大。 重庆地 铁车站多为暗挖地下站,隧道掘进机对车站的过站条 件和工期提出了更高要求。
       6) TBM吊出方式除了利用明挖区间或车站完成 TBM吊出外,更多地需要通过暗挖车站附属结构完成 吊出。
       7) TBM选型应具备地区通用性以满足重复利用 的要求,并应满足产业集成化的要求。

1.2  TBM 对重庆地区岩层的适用性
       根据重庆市区域地质资料,重庆地铁区间隧道除 局部存在回填土地段外,岩质地层主要为砂岩、泥岩, 岩石饱和抗压强度一般为 5 ~35 MPa,天然抗压强度一 般为 8 ~60  MPa,属软岩 较软岩 较硬岩,岩体较完 整 完整,并具有一定的自稳能力。 除特殊地段外,地 下水一般不发育,涌水量较小,水文地质条件较好。 由 此可见,重庆地铁工程区间隧道的岩质条件适合采用 TBM施工。

1.3  TBM 类型特点及适用性分析
1.3.1         敞开式 TBM

       敞开式 TBM 主要适应于具有自稳能力的硬岩石 或较完整软岩中,其施工隧道采用复合式衬砌,一般初 期支护采用锚喷网,必要时采用钢架加强支护,二衬衬 砌一般需待隧道贯通后施作[3] 。 在实际应用中存在 的问题主要有:
       1) 二次衬砌滞后时间较长, 初期支护长时间暴 露,对于环境敏感带、软弱岩层、富水段岩层二衬无法 及时跟进,工程中存在较大的风险;
       2) 对重庆地铁一般性岩层条件具有较好的适应性,但是对于局部欠稳定的破碎岩层或强风化岩层等掌子面不稳定的地质条件存在施工风险;
       3) 对围岩破碎带、富水段泥岩遇水软化以及其他软弱地质,存在撑靴反力不足、撑靴深陷等风险,甚至
会造成 TBM姿态发生偏差而无法掘进;
       4) 敞开式 TBM二衬需采用模筑结构,机械化程度 不高,工期与其他隧道掘进机相比不具有优势,不利于 本地区隧道掘进机产业集成化。

1.3.2         护盾式 TBM
       护盾式 TBM 是在整机外围设置与机器直径相一 致的圆筒形护盾结构,以利于掘进松软破碎岩层或复 杂岩层,可分为单护盾式 TBM和双护盾式 TBM[4] 。 应 用中存在的问题如下:
       1) 由于其掘进需靠衬砌管片来承受后坐力,因此 在安装管片时必须停止掘进,掘进和管片安装不能同 步进行,施工干扰大,不利于集成化运作;
       2) 适应小半径的能力较差;
       3) 为开胸模式,对局部破碎岩层以及其他特殊地质条件工程难以适应。


1.3.3         复合式 TBM
       为满足重庆地铁工程建设安全、周边环境安全以 及快速施工的要求,以传统的 TBM 为基础,吸取了土 压平衡盾构的原理及优点,从适应重庆地铁工程特点 出发,对传统的护盾式 TBM 或土压平衡盾构进行针对 性设计或改造的隧道掘进机,重庆工程界称之为“ 复合 式 TBM  。 复合式 TBM 开挖后采用管片紧跟支护,一 次成洞。
       为适应复杂多变的地质情况,复合式 TBM 具有灵 活多样的作业模式:全断面敞开模式和土压平衡模式, 在施工过程中根据地质条件的变化灵活切换。 全断面 敞开模式主要应用于具有自稳能力的岩层,开挖面不 需要支撑,有充分的稳定性,复合式 TBM 在这种地层 中掘进类似于硬岩掘进机,刀盘需配备大量的滚刀,这 种模式也是重庆地区采用的主要掘进模式;土压平衡 模式适用于土 体 软 弱、 地 下 水 丰 富 且 压 力 较 大 的 地 层,土仓内需要充满一定压力的土体才能保证开挖面 的稳定, 此 时 与 一 般 土 压 平 衡 盾 构 的 工 作 状 况 相 似[ 5 ] ,主要应用于局部的强风化岩层或富水段岩层。 就目前重庆地区施工情况来看,复合式 TBM 采用的 模式主要为敞开式,基本上没有用到土压平衡模式, 土压平衡模式更多的是一种遇到突发地质风险的安 全储备。

1.3.4  重庆地铁工程 TBM 选型
       刘小刚等人[6] 通过研究城市轨道交通 TBM 选型 提出了自己的观点,但是由于侧重点不同其提出的最优机型有所不同。 敞开式 TBM 与护盾式 TBM 对于重 庆地铁和岩层条件都具备一定的适用性,但是从地区 的宏观适用性考虑又存在一些问题,甚至是风险。 而 复合式 TBM首先从重庆地铁工程的要求出发,以传统 的 TBM为基础进行一 系列针对性的设计和改造。 所 以,能够很好地适应重庆地铁工程建设需要,并在应用 中取得了良好的社会和经济效益。 例如,6 号线二期蔡 家段复合式 TBM是基于土压平衡盾 构;6 号线二期铜 锣山隧道复合式 TBM 是基于单护盾式 TBM[ 7 8 ] ; 环 线南 桥 市   冉 家 坝 复 合 式  TBM 也 是 基 于 单 护 盾 式 TBM。
       王玉卿在文献 9 中详细阐述了基于土压平衡盾构 进行的针对性设计和改造,主要体现在:1) 通过刀具设 计满足软硬岩的切削要求,可以根据地层的实际情况 将刀盘上的滚刀和齿刀混装或全部采用滚刀;2 ) 通过 增强刀盘结构设计刚度和强度,使盘体结构在极端情 况下发生局部磨损时仍能保持不变形。 同时,刀盘具 有足够的耐磨性设计,在面板上堆焊耐磨网格和耐磨 块。 为了保证渣土顺利进入土仓减小刀具的二次磨 损,在刀盘设计时尽可能增大刀盘的开口率。 刀盘驱 动设计为双向旋转, 在复合式 TBM 机发生较大扭转 时,可以通过改变刀盘旋转方向掘进来调整主机的滚 转。 3) 配置高转速、大功率主驱动装置,配置的主驱动 功率较一般的土压平衡盾构大大增加。 4) 在前盾增加 了多套液压油缸撑靴稳定器,当岩层不能给盾体提供 足够的扭转阻力时,将稳定器撑出支撑在径向开挖面 上随盾体向前移动。 稳定器与盾体底部及上部与开挖 面的接触点一起形成一个三角形支撑结构,撑靴的油 缸可以吸收主机传来的振动,同时对刀盘振动形成半 刚性约束,可有效减少刀盘的振动。 由于增加了约束 点,增大了盾体与开挖面的摩擦力以获得更大的反扭 矩,减少了盾体由于刀盘扭矩引起的滚转速率,从而避 免了盾体产生滚转。

2   对重庆地质条件的局限性分析
       复合式 TBM 被广泛应用于重庆地铁工程建设中, 实践证明其能够很好地适用于重庆地区以砂岩、泥岩 为主的地质条件,但是对于重庆地区填土以及其他一 些不良地质的适用性仍存在局限性。

2.1  对重庆地区填土的适用性分析
       由于重庆地区填土的地质及水文条件的限制,即 使具备土压平衡模式,复合式 TBM 似乎也难以适应于 重庆地区块石性填土地层,因此目前仍未见重庆地铁工程在块石性填土地层中应用复合式 TBM。
 
2.1.1  重庆地区填土工程地质条件
        重庆在城市建设过程中对原始山地、丘陵地形地 貌进行了大量的改造整平,形成了原始为沟谷低洼地 带的杂填土深回填区。 重庆地区杂填土的土体成分复 杂,回填材料以城市建设中开挖土石方为主,且软硬不 一,突出特点是填土中块石含量大,属块石性填土( 见 图 1)。 由于受回填材料和抛填方式的影响,重庆地区 杂填土工程性质主要表现为结构松散、均匀性差、空隙 大、软弱而欠固结以及抗剪强度低重庆一般无稳定的地下水位,地下水水位与径流 受到降水与地形地貌影响。 原始山区、丘陵地形地貌 形成的低洼区多为地下水汇聚的径流通道,即使经后 期回填仍然无法改变其作为地下水径流通道的特征, 因此沟 心 杂 填 土 中 地 下 水 表 现 为 流 动 性, 而 非 静 态水。

2.1.2  对填土的适用性分析
       就目前国内隧道掘进机施工经验来说, 北京、 广 州、成都等城市均有偶遇大漂石地层成功施工的工程 案例,但是相对于重庆块石性填土其地层固结程度好, 结构沉降及不均匀沉降小,而且其地下水相对稳定,隧 道不会因地下水作用造成偏压。 因此,由于重庆地区 块石性填土的特点和填土区汇水流动的作用,包括复 合式 TBM在内的隧道掘进机,在重庆填土中存在掘进 困难且不利于周边环境保护的缺点,尤其是受制于填 土固结沉降和地下水作用工程施工质量难以保障,具 体表现为以下方面。
       1 ) 杂填土中砂岩岩块强度较高, 与其他回填材 料相比强度差异较大。 当复合式 TBM 突遇大块孤石时,由于土层更易切削,而孤石切削困难,在孤石反复 切削的过程中,往往使得孤石周边的土过量切削,因 此对于松散的杂填土极易造成水土流失,进而引起环 境危害。
       2) 在掘进机推进过程中,孤石在自稳能力差的杂填土中是不稳定的,在推进力和刀盘转动的作用下存 在着孤石滚动的可能性,不但掘进机的滚刀破岩效果 不好,而且孤石周边的土层易受到扰动,加剧掘进过程 中的水土流失。
       3) 对于松散欠固结的杂填土中掘进机的姿态难以控制,工程质量难以保证。
       4) 重庆区杂填土块石含量大,软硬不一,填土欠 固结且固结周期特别长,即使可以通过注浆加固填土, 但是面对离散型很大的块石回填土,注浆质量难以控 制,注浆效果无法保证,并且若在隧道底部注浆堵塞了 地下水径流通道,会引起地下水对隧道结构的不利作 用。 因此,采用掘进机工法难以解决隧道结构整体沉 降和不均匀沉降,并且纵向的差异沉降,容易造成管片 错台、管片的破损或开裂。
       5 ) 当隧道位于沟心回填部位时,隧道对流动性地 下水起到了拦截作用,隧道两侧分别形成迎水面和背 水面,不等水压使得隧道结构形成偏压从而引起隧道 结构纵向受拉。 而纵向为管片结构薄弱方向,地下水 偏压易对管片的纵向连接造成破坏进而造成管片破损 或开裂。以上第 4、5 条也是在重庆填土中应用隧道掘进机有别于其他城市的突出问题。
 
2.2  不良岩层地段的适用性
       重庆地铁工程穿越的岩层除了完整性较好的砂 岩、泥岩岩层之外,在穿越市域内中梁山、结云山以及 铜锣山等山脉时,仍然会遭遇灰岩区溶洞、突发涌水、 大变形石膏岩、煤矿采空及瓦斯区等不良岩层地质带。 复合式 TBM对以上不良地质带的适应性差,不仅可能 导致掘进作业时间利用率降低,施工效率低下,并且施 工存在被埋、被卡或被淹等风险,从而造成复合式 TBM 损坏、人员伤亡和难以顺利通过的情况,若处理不当, 将会带来严重后果。
 
3  复合式 TBM 在重庆地铁中的应用现状
3.1  应用概况

       目前,重庆市地铁工程除了已建 6 号线一期工程 区间施工采用了敞开式 TBM 法施工外, 在建环线工程、5 号线工程、10 号线工程等区间施工都应用了复合 式 TBM。 采用复合式 TBM 区间的地质条件均为具有 良好完整性和自稳能力的砂岩或砂质泥岩。
       为适应不同车型和不同时期地铁功能的要求,重 庆地铁复合式 TBM 采用了两种断面尺寸。 其中,已建轨道交通 6  号线工程采用复合式 TBM 断面, 外径为6.0  m,内径为 5.4  m,管片厚 0.3  m;目前各在建轨道 交通线路所采用复合式 TBM 断面均为外径 6.6  m,内 径 5.9  m,管片厚 0.35  m。 复合式 TBM 管片环宽均采 用 1.5m宽,管片拼装方式采用错缝拼装,管片材料采 用 C50 钢筋说凝土,抗渗等级为 P12。
       在应用过程中,复合式 TBM 充分发挥了其快速的 特点,其中 6 号线二期最高月进尺达到了 540  m[9] ,目 前在建的轨道环线、10 号线,采用了 6.6  m外径的断 面,掘进月进尺普遍在 250  ~350  m, 最高月进尺超过 400  m。 在建复合式 TBM 区间的土建费用为 9.5 万 ~11 万 I双延米,因管片含钢量及围岩软硬差异而略有不 同。 截至目前,未见有因复合式 TBM 掘进施工扰民的 投诉或报道,特别是针对下穿包括文物保护区在内的 一些环境敏感带地下区间,各方明确要求采用复合式 TBM工法施工,由此可见,复合式 TBM 在重庆轨道中 的应用取得了良好的社会效益。

3.2  复合式 TBM 管片结构设计
       复合式 TBM管片结构计算是基于区间隧道埋深、 地质条件及周边环境,并选取最不利位置作为计算控 制断面,借助于有限元软件建立“ 荷载一结构” 和“ 地 层一结构” 计算模型,分别对管片内力和地表沉降进行 计算分析。
       王俊对重庆复合式 TBM 荷载一结构模型计算方 法进行了详细介绍,即首先根据《 铁路隧道设计规范》 第 4.3.3 条与第 4.2.4 条的规定和周边环境确定作用 在衬砌上的荷载,采用平面杆系有限单元法,假定衬砌 为小变形弹性梁,并离散为多个等厚度直杆梁单元;用 布置于各节点上的弹簧单元来模拟围岩与管片的相互 约束;假定弹簧不承受拉力,即不计围岩与支护结构的 素结力;弹簧受压时的反力即为围岩对衬砌的弹性抗 力。 采用日本修正惯用法,考虑环向接头作用对计算 模型结构刚度进行折诚,然后考虑错缝拼装后整体补 强效果对模型计算得到的弯矩进行重分配,最终确定 内力设计值以进行管片配筋计算。

3.3  复合式 TBM 过站技术
       复合式 TBM过站一般有 “ 先洞后站” 掘进过站和“ 先站后洞” 步进过站两种方式,主要从经济性出发,一 般推荐采用步进过站的方式,但是合理的过站方式往 往需要兼顾考虑车站和区间工期以及总体工筹统一考 虑,而最终确定其过站方式。  目前, 重庆复合式 TBM 掘进过站的唯一车站为 6 号线二期曹家湾站,其他复 合式 TBM单元内的车站均采用步进过站。
       掘进过站一般需安装临时管片,从节约成本的角 度出发一般采用低配筋率管片,后续车站扩挖时需拆 除管片,管片重复利用率较低,浪费较大。
       步进过站需在车站端头加大局部区间断面作为 TBM接收洞和二次始发洞,具体可分为 TBM 接收、过 站和二次始发 3  个步骤: 在车站端头接收洞 内 接 收 TBM,分解主机与后配套,在 接收洞进行一次平移后, 通过顶升进入车站;在车站端头进行二次平移,进入车 站内 TBM步进通道,下沉到 站台区回填层顶面,通过 接收台加钢轴将 TBM 加工成步进小车, 利用卷扬机 牵引配合千斤顶顶推进行步进过站; TBM 到 达 车 站 另一端后,进行反向的二次平移,进入二次始发洞,调 整高程后,进行反向一次平移,调整姿态后进行二次 始发。  步进过站仅需对车站端头局部区间加宽,且接 收洞和始发洞一般可兼作区间人防段,与掘进过站不 同的是不产生临时管片,故其能够减少工程浪费,节 约工程投资。
 
3.4  复合式 TBM 应用难点及措施
3.4.1  刀盘结泥饼

       重庆地铁区间隧道穿越的地层主要为泥岩与砂岩 互层,且以结土质泥岩为主。  围岩在刀具切削和刀盘 的冲击下变成碎屑和粉末状,在受压、受热、受湿环境 条件下,极易在刀盘表面、土仓内和螺旋输送机内形成 泥饼或泥团,造成掘进困难。  除了地质因素之外,复合 式 TBM在掘进过程中的不当施工因 素是结泥饼的另 一诱因,董祥宽[10] 从复合式 TBM 掘进参数、 渣土改 良、刀盘冷却水温控制、操作者的行为等施工因素详细 分析了结泥饼的原因。
       一是渣土改良不好。  复合式 TBM 在泥岩掘进过 程中由于渣土的改良不到位, 导致渣土干硬、 流塑性 差,达不到复合式 TBM 排渣要求,极易导致刀盘结泥 饼、渣土干结在土仓内。
       二是掘进参数设置不合适,导致刀盘切削下来的 泥岩渣土不能通过螺旋机排出,在土仓内堆积挤压,密 实度越来越大,最终形成泥饼附着在刀盘上。  推力是 复合式 TBM推进的主 要参数,当推力较大,扭矩逐渐变小,泥饼可能正在或已经形成。  当滚刀被渣土泥饼 糊住不能转动时极易造成刀具的偏磨。
       三是循环水温度过高易引起渣土的干结,刀盘在高速旋转后与周围土体摩擦生热,使土仓内温度升高, 加速了渣土干结的速度;循环水压力不足,导致刀盘冷 却水的喷射出口被仓内渣土堵住,改良渣土的泡沫管 出口被仓内渣土堵住,导致渣土得不到改良流塑性变 差而结泥饼。
       根据 复 合 式  TBM 结 泥 饼 的 成 因, 王 玉 卿、 董 祥 宽[10] 等在实践过程中,对刀盘结泥饼提出了针对性的 措施,总结起来主要有以下几点:
       1)  通过渣土改良降低土体间的结聚力、减少土仓 中土体压实结密的可能性、 减少掘削土体与复合 式 TBM间的结附性,降低泥饼产生的几率。  提高渣土的 软流塑状,保证土仓内压力稳定和排渣的顺畅。
       2)  加强掘进时的地质预测和泥土管理,在复合式TBM推进过程中摸索分析泥岩地层、掘进速度、刀盘推 力及扭矩、渣土温度之间的关系,控制好推进参数,减 少刀盘结泥饼的几率。
       3)  复合式 TBM采用螺旋输送机除渣时,加入泡沫以增加渣土的流动性,利于渣土的排出。
       4)  根 据 掘 进 情 况, 控 制 合 理 的 循 环 水 温 度 和水压。
       5)  一旦产生泥饼影响掘进,应及时采取对策,必要时采用人工处理的方式清除泥饼。

3.4.2  卡盾及脱困
       重庆轨道交通 6 号线二期工程曹家湾一蔡家复合 式 TBM区间右线里程 YDK42 +493.826 曾发生盾壳被 卡,其主要原因是换刀造成了复合式 TBM 较长时间停 机,而层面近水平的泥岩收敛较大造成了盾壳抱死。 施工单位采取的具体脱困措施为:由于隧道围岩条件 整体较好,在无需过多临时支护的前提下,利用刀盘人 工掏挖掌子面,在刀盘前方形成一定体积空腔,采用人 工作业的方式减小盾壳与围岩的接触,从而达到掘进 机脱困的目的。
       由于隧道围岩收敛导致复合式 TBM 盾壳抱死,在 时间上具有一定的间隔,故为了降低掘进机卡机的风 险,复合式 TBM 应保持快速掘进。  对于重庆地质条件 尤其是产状近水平的泥岩地层来说,要求复合式 TBM 中应尽量减小由于换刀或其他施工因素所造成的停机 时间,且应避免在围岩破碎段停机。

3.4.3  管片上浮原因
       区间管片上浮是复合式 TBM 施工中较为常见的现象,其危害是会产生错缝, 严重时会导致接缝渗漏 水、产生错台以及管片的破损或开裂,在局部区段由于 管片累计上浮量大导致管片侵入建筑限界,则需采用 调线调坡的方式解决。
       1)  管片采用同步注浆,由于浆液浮力大于管片自重,将直接导致管片上浮[11J 。
       2)  固岩自稳能力较好,地下水渗入隧道内不易疏 导,在管片仰拱部位汇集对管片产生上浮力,而导致管 片上浮;
       3)  由于水泥砂浆初凝时间较长,为管片上浮提供了充裕的时间。
       4)  注浆不及时,同步注浆不充分。

3.4.4  主要措施
       1)  在隧道掘进过程中,根据统计的隧道管片位移 值,预先调整掘进机轴线到适当限度,当管片退出盾壳 后,尽管隧道整体上浮了,但通过控制使得隧道中心轴 线尽可能接近设计轴线,以保证管片位移不至侵入限 界。  但是,此方法并不能约束管片上浮,仍然不能避免 由于管片上浮而带来的不利影响。
       2)  管片背后回填优先采用豆砾石回填灌浆。  豆 砾石回填灌浆施工工艺有效控制了管片严重上浮、下 沉现象,管片拼装后无错台,外观平顷,可满足规范及 设计要求,极大地提高了成洞质量,且采用豆砾石回填 灌浆工艺后渗漏水现象得到很好的控制。  采用此施工 工艺,避免了施工同步注浆凝结时间, 加快了推进速 度,为快速掘进提供了保障[11J 。
       3)  若采用同步注浆进行管片背后回填,应通过改 善注浆参数降低初凝时间,及时、足额注浆,加强注浆 质量,及时进行二衬注浆,以稳定管片。
       4)  在管片上浮段应注意控制掘进速度,不应在注浆未饱满时盲目掘进。
       5)  地下水造成隧道管片上浮后,应及时在相应位 置打开管片注浆孔释放地下水, 以减小管片背后水 浮力。
 
5   结语及展望
       1)  隧道采用掘进机施工成败的关键是 TBM选型, 而 TBM的选型以适应地区地质条件为基础,并且能很 好地适 应 其 城 市 地 铁 工 程 特 点。  实 践 证 明, 在 传 统 TBM基础上进 行针对性的设计和改造而成的复合式 TBM,能够很好地服务于重庆地铁工程建设,并取得了 良好的社会和经济效益。
       2)  复合式 TBM对于重庆以砂岩及泥岩为主的地层具有很好的适应性,但对于重庆地区块石性杂填土 和灰岩区溶洞、突发涌水、大变形石膏岩、煤矿采空及 瓦斯区等不良岩层,TBM 的应用存在的问题多、风险 大,不宜选用。
       3)  结合笔者自身工程经验或类似工程经验,分析了复合式 TBM 在重庆地铁工程应用过程中存在的刀 盘结泥饼、管片上浮以及卡盾等问题的原因,并提出了 相应的对策。
       4)  虽然复合式 TBM在安全、工期以及经济性方面 具有较为突出的优势,但由于受到施工作业场地条件、 始发或吊出条件,不良地质条件、线路以及总体工筹的 影响,复合式 TBM在重庆地铁工程中的应用比例相较 于施工灵活多变的矿山法仍然较小。
       5)  对于复合式 TBM 在重庆地区应用和研究的展 望。  由于受到地形条件和环境条件的影响,重庆轨道 线路存在着大坡率小半径的要求和特点,目前重庆轨 道交通地方要求的线路最大纵坡坡率可达到 500,因 此进一步研究如何使得复合式 TBM 能够适应极限坡 率和转弯半径,对于其应用推广具有重要意义;复合式 TBM不仅可以在重庆地铁工程建设中推广应用,同样 可以应用于类似工程条件的重庆市政公路隧道工程 中;无论是地铁工程还是市政工程,对于大断面隧道都 有着相应的需求,所以进一步研究并推广大直径岩质 隧道掘进机具有现实意义;重庆地区复合式 TBM 的成 功应用 可 为 国 内 其 他 岩 质 城 市 地 铁 工 程 建 设 提 供 借鉴。
 


收稿日期: 2016 02 22 修回日期: 2016 06 21
第一作者:   彭辉,男,硕士,高级工程师,从事地下工程设计与研究,
penghui0817@163 com

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