重慶軌道交通復(fù)合式TBM施工技術(shù)淺談

華天野

摘要：以重慶軌道交通五號(hào)線一期工程巴山站～重慶西站區(qū)間隧道工程為依托，在該工程中順利完成復(fù)合式TBM始發(fā)、掘進(jìn)、接收工作，本文結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況，介紹了TBM施工相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)及注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：施工技術(shù)姿態(tài)控制渣土改良

引言：隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)建設(shè)不斷發(fā)展，地鐵的網(wǎng)絡(luò)布局已經(jīng)形成系統(tǒng)規(guī)劃，其地鐵建設(shè)也進(jìn)入了高速發(fā)展階段。由此可見(jiàn)地鐵施工必須具有相當(dāng)高的技術(shù)要求；同時(shí)盾構(gòu)法施工相關(guān)設(shè)備也需要跟上高速發(fā)展的步伐，盾構(gòu)作為地鐵施工的核心設(shè)備，其施工技術(shù)的成熟與否成了施工中最重要的因素，所以建設(shè)者需在施工中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，迎難而上，使我國(guó)地下交通網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)步發(fā)展，更上一層樓。

1、 工程概況

1.1區(qū)間概況

本施工區(qū)段范圍包括2個(gè)復(fù)合式TBM區(qū)間，分別為：重慶西站～鳳西路區(qū)間和鳳西路～巴山站區(qū)間。

巴山站～鳳西路站區(qū)間包括復(fù)合式TBM區(qū)間和礦山法區(qū)間兩端，其中復(fù)合式TBM區(qū)間長(zhǎng)1298.159米，巴山站～鳳西路站區(qū)間為復(fù)合式TBM區(qū)間，右線長(zhǎng)度1296.502m，左線長(zhǎng)度1303.217m。區(qū)間線路線坡未單面坡，線路最大柜面埋深未25.8米。

鳳西路站～重慶西站區(qū)間右線長(zhǎng)2177.418m，左線長(zhǎng)2135.856m。區(qū)間坡度為V字型坡，線路最大軌面埋深23.7m，區(qū)間根據(jù)通風(fēng)要求設(shè)置區(qū)間風(fēng)井一座。

1.2工程地質(zhì)條件

擬建區(qū)間所處地形地貌宏觀上屬構(gòu)造剝蝕淺丘地貌，因地處城區(qū)，人類活動(dòng)頻繁，原始地形遭到破壞，地面經(jīng)人工改造為城市干道及城區(qū)，地形總體較平緩，起伏小。地層巖性主要為砂巖、砂質(zhì)泥巖。

1.3水文地質(zhì)條件

線路經(jīng)過(guò)地區(qū)原始地形主要是淺丘溝谷地貌，丘包與溝槽相間分布，場(chǎng)區(qū)地下水主要為松散層孔隙水以及基巖裂隙水。

2. 施工技術(shù)淺談

2.1復(fù)合式TBM推進(jìn)

2.1.1復(fù)合式TBM試推進(jìn)

當(dāng)復(fù)合式TBM安裝、調(diào)試結(jié)束并一切正常后，進(jìn)入進(jìn)洞掘進(jìn)狀態(tài)后及時(shí)推進(jìn)復(fù)合式TBM。復(fù)合式TBM推進(jìn)前，要嚴(yán)格檢查在土倉(cāng)內(nèi)是否有大的混凝土塊，若有要及時(shí)清理，避免卡在螺旋輸送機(jī)內(nèi)。為避免刀盤(pán)上的刀頭損壞洞口密封裝置，在刀頭和密封裝置上涂抹黃油以減少摩擦力。盾尾鋼刷中必須充滿盾尾油脂。復(fù)合式TBM進(jìn)入盲洞后，為了更好的掌握復(fù)合式TBM的各類參數(shù)，將TBM始發(fā)段100米作為推進(jìn)試驗(yàn)段，此試驗(yàn)段施工時(shí)應(yīng)注意對(duì)推進(jìn)參數(shù)的設(shè)定以及地面變形與施工參數(shù)之間的關(guān)系，并對(duì)推進(jìn)時(shí)各項(xiàng)技術(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、統(tǒng)計(jì)、分析，爭(zhēng)取在較短時(shí)間內(nèi)掌握復(fù)合式TBM的操作性能，確定推進(jìn)的施工參數(shù)設(shè)定范圍，此階段是完成TBM推進(jìn)工作的重要一環(huán)，在這個(gè)階段內(nèi)我們必須做好以下幾項(xiàng)工作：（1）用最短的時(shí)間掌握本臺(tái)設(shè)備機(jī)械性能，并改進(jìn)不完善部分，使之更加適應(yīng)本項(xiàng)目施工。（2）了解和熟悉本區(qū)間隧道穿越的圖層地質(zhì)條件，掌握這種地質(zhì)下的復(fù)合式TBM施工方法。（3）通過(guò)本段施工，加強(qiáng)對(duì)地面變形情況的監(jiān)測(cè)分析，掌握復(fù)合式TBM的推進(jìn)參數(shù)及同步注漿量。

2.1.2復(fù)合式TBM正常段推進(jìn)

正常推進(jìn)階段采用67環(huán)（100.5m）試推進(jìn)極端積累的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)加強(qiáng)施工監(jiān)測(cè)，不斷的完善施工工藝，控制地表沉降。掘進(jìn)過(guò)程中，施工人員應(yīng)根據(jù)地質(zhì)變化、隧道埋深、地面載荷、地表沉降、復(fù)合式TBM姿態(tài)、刀盤(pán)扭矩、千斤推力等各種情況以及導(dǎo)向系統(tǒng)信息作出判斷，對(duì)掘進(jìn)中各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。

2.2復(fù)合式TBM姿態(tài)調(diào)整與糾偏

在實(shí)際施工中，由于地質(zhì)突變活操作不當(dāng)?shù)仍驈?fù)合式TBM推進(jìn)方向可能會(huì)偏離設(shè)計(jì)軸線并超過(guò)管理警戒值；在穩(wěn)定地層中掘進(jìn)，因地層提供的滾動(dòng)阻力小，可能會(huì)產(chǎn)生盾體滾動(dòng)偏差；在線路變坡段或急彎段掘進(jìn)，有可能產(chǎn)生較大的偏差。因此應(yīng)及時(shí)調(diào)整TBM姿態(tài)，糾正偏差。

復(fù)合式TBM姿態(tài)要按著隧道軸線掘進(jìn)，管片安裝要順從盾構(gòu)成型姿態(tài)。這就意味著盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中，必須時(shí)刻掌握隧道軸線狀態(tài)，根據(jù)隧道軸線調(diào)整盾構(gòu)姿態(tài)，進(jìn)而控制管片成型姿態(tài)。

工作中盾構(gòu)司機(jī)必須嚴(yán)格控制每環(huán)油缸行程行走量，不能過(guò)大，調(diào)整姿態(tài)宜勤糾偏，緩慢調(diào)。同時(shí)質(zhì)檢工程師管片點(diǎn)位選擇必須跟上盾構(gòu)掘進(jìn)姿態(tài)。否則容易出現(xiàn)管片錯(cuò)臺(tái)、卡盾等現(xiàn)象。

在本區(qū)間施工時(shí)，直線段掘進(jìn)，左右兩組形成差一般控制在5mm以內(nèi)（本區(qū)間掘進(jìn)經(jīng)驗(yàn)值），一旦超出直線所能接受形成差，會(huì)使盾構(gòu)機(jī)形成偏向某一側(cè)的趨勢(shì)。這種趨勢(shì)形成后會(huì)使復(fù)合式TBM一直向某一側(cè)行走，此時(shí)導(dǎo)向系統(tǒng)所示姿態(tài)會(huì)波動(dòng)較大，要想止住趨勢(shì)，必須進(jìn)行糾正。糾正宜緩慢、有耐心，首先考慮將趨勢(shì)止住，然后根據(jù)導(dǎo)向偏差進(jìn)行反方向掘進(jìn)，同理趨勢(shì)不要有，否則形成惡性循環(huán)。

特殊情況下，可根據(jù)線路的轉(zhuǎn)彎半徑提前進(jìn)行調(diào)節(jié)。例如在左轉(zhuǎn)時(shí)，進(jìn)入轉(zhuǎn)彎曲線前，需提前向左邊進(jìn)行適當(dāng)?shù)钠?。因此主司機(jī)必須提前掌握整個(gè)線路的走向以及趨勢(shì)，確保方向能夠更加緩和的調(diào)整。

2.3復(fù)合式TBM渣土改良

渣土改良的主要目的是抑制地表沉降，減少刀具磨損，并使切削下的渣土能以良好的形態(tài)通過(guò)螺機(jī)、皮帶機(jī)傳送到渣斗內(nèi)。

渣土改良需要添加劑其種類很多，主要包括水、膨潤(rùn)土、泡沫、高分子聚合物等，不同的添加劑適用于不同的地層，合理的選擇添加劑能讓掘進(jìn)事半功倍。重慶主要地質(zhì)結(jié)構(gòu)為砂巖、泥巖和砂質(zhì)泥巖，掘進(jìn)時(shí)使用水、泡沫劑就可以達(dá)到改良目的。

影響渣土改良的因素一是添加劑的選擇，二是盾構(gòu)司機(jī)對(duì)掘進(jìn)參數(shù)的掌控和添加劑計(jì)量的使用。

掘進(jìn)時(shí)要密切注意刀盤(pán)扭矩、螺機(jī)扭矩、螺機(jī)壓力的變化，螺機(jī)扭矩和壓力能直接的反映出渣土的狀態(tài)，掘進(jìn)正常，螺機(jī)扭矩逐漸增大（一般波動(dòng)在1～2），壓力增加，此時(shí)土倉(cāng)里的渣土已經(jīng)處于干渣狀態(tài)，刀盤(pán)扭矩會(huì)隨之增大。

掘進(jìn)時(shí)添加劑的多少要均勻添加，掘進(jìn)時(shí)要根據(jù)掘進(jìn)參數(shù)對(duì)土倉(cāng)內(nèi)渣土狀態(tài)做一個(gè)預(yù)判，提前預(yù)判狀態(tài)，提前對(duì)添加劑多少進(jìn)行調(diào)整，這樣才能使從螺機(jī)出來(lái)的渣土始終保持一定的、良好的形態(tài)。一般來(lái)說(shuō)，在地質(zhì)巖層沒(méi)變之前，沒(méi)有大量水涌入，可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值使用添加劑，此時(shí)添加劑的總量一般是定值。當(dāng)土倉(cāng)有外來(lái)水涌入時(shí)，要進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

3、總結(jié)

作為一名盾構(gòu)施工技術(shù)人員，應(yīng)較全面地了解盾構(gòu)機(jī)的各系統(tǒng)性能，具有及時(shí)判斷盾構(gòu)機(jī)故障及處理的能力，不斷學(xué)習(xí)及積累先進(jìn)的施工技術(shù)，勇于創(chuàng)新，為企業(yè)做貢獻(xiàn)。以上是筆者在重慶軌道交通項(xiàng)目施工過(guò)程中總結(jié)的一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)，還有很多不足之處，望各位同行指正，多多交流。endprint