復合式TBM降低管片破損技術研究

冉鵬

（重慶交通建設（集團）有限責任公司，重慶 401120）

復合式TBM降低管片破損技術研究

冉鵬

（重慶交通建設（集團）有限責任公司，重慶 401120）

復合式TBM掘進過程中若出現管片破損極易導致管片止水失效、隧道滲水、漏水，進而影響施工安全和地鐵的運行安全，增加施工成本、影響施工進度。所以降低管片破損對提高工程質量、保證施工及運行安全、降低維修成本等具有廣泛的指導意義。

隧道掘進；復合式TBM；TBM掘進機；隧道滲水；管片破損

0 引言

城市軌道交通在城市發展過程中扮演者越來越重要的角色，而使用TBM建設地下隧道的比重也越來越大，復合式TBM掘進速度快，如何在快速掘進的同時保證施工質量給我們在生產過程中提出了挑戰；復合式TBM掘進管片破損會導致止水失效、隧道滲漏水，進而影響施工安全、地鐵的運行安全。管片破損后會產生修補費用，增加施工成本，修補后會影響管片外觀，還會影響施工進度。所以降低管片破損提高工程質量具有廣泛的指導意義。

1 工程概況

重慶軌道交通環線體育公園站至冉家壩站區間隧道工程，里程為YDK 14+384.893～YDK 14+956.143，左右雙線總長度1.14km，位于新南路下方，區間埋深29.6m～32.2m，掘進斷面積為37.16m2，復合式TBM隧道防水是以自防水為主，管片采用C50 P12防水混凝土。

2 工程地質與水文地質情況

該區間范圍內自上而下分布有：素填土層、粉質粘土層、砂質泥巖層、砂巖層。各種地層的巖性、特征如表1。

表1 地層巖性及特征表

區間工程地質主要屬構造剝蝕丘陵斜坡地貌，現狀地形起伏較小，地勢平緩，區間主要分布于砂巖層內，砂巖的石英含量高，局部結構位于砂質泥巖層。該區間水文地質情況為第四系松散層孔隙水及基巖裂隙水，主要補給來源為大氣降水、地面池塘水體滲漏及城市地下排水管線滲漏，受季節影響變化較大。地下水以圍巖裂隙水為主，水量較小，區間無不良地質構造，圍巖穩定性較好。該區間范圍無斷層及其他不良地質現象。

3 管片出現破損的主要位置

管片易出現破損位置主要有：環縫破損、縱縫破損、邊角破損、吊裝孔破損、螺栓孔破損（圖1-圖4）。

圖1 邊角破損

圖2 縱環縫破損

圖3 吊裝孔破損

圖4 螺栓孔破損

4 造成管片破損的原因分析

（1）造成邊角破損主要原因：在地面運輸過程中邊角碰撞引起破損、管片場內外轉運時引起破損、使用雙軌梁卸管片時、推進過程中盾構姿態與管片夾角過大造成管片破損、管片拼裝時造成管片破損[1]。

（2）造成管片縱環縫破損主要原因：地面運輸過程中叉車倒運造成環縫破損、拼裝過程中使用拼裝機對位時相鄰管片碰撞摩擦造成。

（3）造成吊裝孔破損主要原因：管片拼裝過程中管片微調幅度過大、取拼裝頭時夾具未完全分開。

（4）造成螺栓孔破損主要原因：螺栓已插入孔內，管片拼裝需調整時、管片上浮下沉、推進過程中推力過大易造成螺栓孔破損。

5 降低管片破損的方法與措施

在井上下運輸過程中容易造成邊角破損、叉車易造成環縫破損，所以針對上述情況對叉車叉子進行保護、對龍門吊起吊的吊帶加裝保護套；放置在平板車上時調整放置位置并加裝枕木。

（1）地面運輸缷管片時、井上場內轉運時對叉車加裝保護套防止邊角及環縫破損（圖5）。

圖5 叉車保護套

（2）龍門吊垂直運輸時起鉤落鉤要求慢和穩，輕起輕放、對吊帶加裝保護套，放置在平板車上時靠近車尾部分較車前部分低10～15cm，便于在使用雙軌梁卸管片時產生管片的邊角和縱縫破損（圖6-圖8）。

圖6 龍門吊吊帶保護套

圖7 平板車放置

圖8 雙軌梁卸管片

掘進過程中由于推進油缸壓力大易造成邊角破損，掘進姿態與管片夾角不合理易造成邊角、環縫破損、螺栓緊固不到位易造成螺栓孔破損。

（1）我們對掘進參數進行合理優化，根據掘進現場條件及時調整掘進參數，正確選擇拼裝點位、保持良好的盾尾間隙和推進油缸行程差[2]降低管片破損（表2）。

出渣設備及運輸方式：皮帶機輸送、有軌電機車水平運輸、龍門吊垂直運輸。

表2 復合式TBM盾構機主要參數表

掘進參數調整：總推力小于1400t；盤轉速小于3.2r/min；刀盤扭矩小于140kN/m，盾尾間隙5～9cm；油缸行程差小于10cm；同步注漿壓力小于0.3MPa。

（2）管片拼裝過程中加強對拼裝手及工人的管理[3]，要求操作平穩注意保護邊角等薄弱易損位置，現場值班工程師指導監督，加強現場管控減少管片拼裝時邊角、拼裝孔破損，螺栓緊固落實到位減少螺栓孔破損。同步注漿保有量不足易造成管片下沉，易產生螺栓孔破損，通過調整同步漿液配合比等措施增加同步漿液保有量，降低螺栓孔破損。

調整同步漿液配合比，在原有配合比的基礎上，通過提高水泥用量或加入速凝劑，以降低漿液流動度，縮短漿液凝結時間[4]，確保漿液注入后能較快凝固（表3）。

表3 提高水泥摻量的注漿配合比（kg）

加入液態速凝劑后能進一步大幅度縮短同步注漿漿液的凝結時間，漿液初凝時間最短可減少至30min左右。施工現場通過在同步注漿系統附近增設液態速凝劑輸送泵，控制同步注漿漿液流速與液態速凝劑流速相匹配，使速凝劑與同步注漿漿液混合均勻，以減少TBM盾構掘進時產生的抖動造成竄漿現象，30min初凝的漿液同時也能適應較大流量的地下水而減少漿液沖刷流失量，提高保漿量，減少管片因下沉造成的破損（表4）。

6 效果檢查

我們對該區間采取上述措施前后200環管片進行了統計，分別統計了各個位置管片破損情況并計算了200環管片破損率，見表5。

表4 加入液態速凝劑的配合比（kg）

表5 管片破損情況統計表

通過對上述情況進行對比，可知200環管片破損率從8%下降到4.5%，管片破損率下降了3.5%。

7 結語

我們通過分析復合式TBM管片破損的原因，分析易出現管片破損的施工環節，針對各個易損環節制定相應的措施，特別從改善施工工器具、優化掘進參數、加強施工質量管控、調整同步注漿配合比等方面著手降低管片破損，經對采取上述措施前后管片破損情況進行統計，管片破損情況下降了3.5個百分點，效果顯著，這對以后的盾構施工降低管片破損從而提高工程質量、保證施工及運行安全、降低維修成本等具有廣泛的指導意義。

[1]張映根.地鐵盾構管片破損原因分析及防治技術[J].山西建筑，2012， 38(13)：219-220.

[2]陳建.盾構隧道快速掘進的輔助配套技術[J].現代隧道技術，2005，42（5）：80-82

[3]楊世東，李如恒，凌立靜.盾構工法施工進度和效率研究[C]//2011中國盾構技術學術研討會論文集.2011.

[4]朱科峰.盾構法隧道施工背后注漿技術[J].廣東土木與建筑，2003（7）：19-21

Study on Compound TBM Technology for Segment Damage Reduction

In the compound TBM tunneling process,the segment failure can easily cause the water-stop failure of the segment and water seepage and leakage of the tunnel,and further affect construction safety and the subway's operation safety,increasing the construction cost and slowing the construction progress.Therefore,it's of great significance to reduce the segment damage to improve the construction quality,ensure the construction safety and operation safety,reduce maintenance costs and so forth.

tunnel drilling;compound TBM;TBM driller;tunnel seepage;segment damage

U455.44

A

1671-9107（2017）12-0031-03

10.3969 ／j.issn.1671-9107.2017.12.31

2017-07-25

冉鵬（1987-），男，重慶人，本科，工程師，主要從事軌道交通隧道施工工作。

責任編輯：孫蘇，李紅