TBM是一种用于以岩石地层为主,集掘进、出碴、导向、通风、衬砌支护等多功能为一体的大型高效隧道施工机械。在我国,TBM主要用于长大铁路隧道及水工隧洞施工,如兰渝线西秦岭隧道[1]及新疆八一达坂输水隧洞、辽宁大伙房引水隧洞、四川锦屏引水隧洞等。相比之下,城市轨道交通中应用TBM在国内尚属试验阶段,仅在重庆城市轨道交通6号线[2]和青岛城市轨道交通2号线[3]地铁施工中开始使用TBM[4]。
青岛地铁1号线项目实施是一个复杂、重大的系统工程,其涉及专业面广,投资额度大,建设周期长。实现由施工企业主导的TBM施工技术在地铁区间施工实践中的成功应用,树立国内轨道交通施工行业的地铁TBM施工工程及标杆,同时必定会极大提高以后地铁施工TBM机械化施工的推广,利用青岛地铁1号线项目部双护盾[5]TBM小净距段掘进施工经验[6],发挥项目的示范效应,以点带面,在青岛地铁施工中全面推广TBM机械化施工应用。
青岛地铁1号线西镇站~青岛站区间,起自西镇站,至青岛站止,区间全长约620 m。区间采用TBM及钻爆法施工,广州路与费县路路口设置轨排井,兼作TBM吊出井,由团岛始发的3#和8#TBM掘进到此后拆解吊出。轨排井长36 m,宽15.4 m,基坑开挖深度18.93 m。
2018年4月10日,矿产资源贫乏的日本宣布在本国经济区海域深处发现了储量高达1600万吨的稀土资源矿,可供全世界几百年之用。就在日本“幻想”藉此转身成世界级“稀土供应商”的时候,我国科考队员在东南太平洋海域首次发现面积约150万平方千米的富稀土沉积区。与喜出望外的日本人相比,我国专家们却很冷静地称:沉睡在海底的稀土看上去很美,短期实现规模化开采挖掘并不容易。
其次,在做好机械设备的质量要求和技术标准考虑之外,还要做好企业自身经济能力的考虑。在设备选择过程中,不能够过于追求高技术标准,尽量选择性价比较高的设备。同时还要按照实际的情况,对施工过程中相关零部件可能出现的损耗问题进行分析,以保证设备在应用过程中的配件充足,减少不必要的浪费。
西青区间小净距段起止里程为ZK32+841.664~ZK32+984.664,全长143 m,隧道开挖线净距6~0.56 m,目前右线已掘进完成,左线TBM由西镇站向轨排井方向掘进,随着TBM掘进左右线隧道开挖线净距逐渐变小,左线出洞处隧道开挖线净距最小,仅剩0.56 m围岩。如图1所示。
图1 西青区间小净距段平面图
左线小净距隧道埋深14.4~25 m,隧道洞身基本位于微风化花岗岩中,ZK32+841.664~ZK32+919.664(78 m)拱顶覆岩较厚,围岩等级为Ⅱ级;ZK32+919.664~ZK32+959.664(40 m)为风化凹槽,拱顶覆岩较薄,且拱顶上方存在砂层,围岩等级为Ⅵ级[7-10];ZK32+959.664~ZK32+984.664(25 m)拱顶覆岩较厚,围岩等级为Ⅵ级。根据右线前期掘进揭露围岩情况,实际地质情况与勘察报告基本相符,K32+919.664~K32+959.664(40 m)为风化凹槽隧道洞身围岩较软。
雇员应完整、详尽地公开兼职的事实情况。其中包括对咨询内容进行定义和限制,不经雇主(即学会)同意不可擅自处置和支配知识产权;要注明是否与该企业存在投资入股的合作关系(包括可能引起利益冲突的间接合作关系)。
风险分析:TBM隧道开挖线净距小于1倍洞径,TBM撑靴需要的顶推力会对隧道洞壁产生较大反力,将会对小净距隧道先行掘进隧道管片及周边围岩产生较大影响。
应对措施:(1)合理控制掘进参数,降低刀盘转速,减少推力,慢速通过;(2)对TBM先行洞安装可移动式台车支撑体系;(3)加强对先行隧道管片及可移动式台车支撑体系监控量测;(4)管片背后注浆。
西镇站~青岛站区间TBM段掘进344 m,进入单洞双线矿山法段74 m,空推过矿山法段后由轨排井吊出。
区间隧道拱顶埋深约14.4~25 m,TBM段隧道洞身为微风化花岗岩,最大饱和单轴抗压强度97.53 MPa。TBM隧道段地下水类型为基岩裂隙水,富水性贫。
JA衬砌小里程设置5 m接收洞,TBM隧道开挖线净距1.7 m;单洞双线隧道施工完成后空推至轨排井。如图2所示。
图2 西青区间TBM段原方案掘进平面图
(1)JA衬砌段调整为TBM隧道,调整后隧道开挖线净距0.56 m,管片净距0.86 m。
看着秀容川的背影,老砍头心中没有恨,只有喜悦,只有轻松。这么多年来,他一点不快活。身负绝世秘术,成了他的枷锁,如今,枷锁卸去了,他成了凡人。皇上不会找他了,他也不会去杀人了。
(2)空间不足,无法设置接收洞。如图3所示。
图3 西青区间TBM段变更后掘进平面图
根据TBM设计参数,TBM支撑盾外径6 150 mm,单侧撑靴2个油缸,油缸总行程400 mm,所以撑靴最大支撑直径为6 550 mm,撑靴面积4.8 m2,正常掘进时撑靴油缸压力280 bar,经计算得出撑靴作用于岩壁面压力为1.47 MPa。
(1)在小净距段掘进过程中参数设置
当净距为4~6 m时,推进速度控制在30~40 mm/min,推力控制在4 000~5 000 kN,刀盘扭矩控制在500~600 kN·m,刀盘转速控制在4~5 r/min。
当净距为2~4 m时,推进速度控制在20~30 mm/min,推力控制在3 000~4 000 kN,刀盘扭矩控制在400~500 kN·m,刀盘转速控制在3~4 r/min。
从2014年起,各试点地区要全面进入经验总结阶段,下一阶段要完成以下工作:一是试点地区要在已做好“四个率先”前提下,围绕水权制度、水生态文明、节水型社会建设、水功能区管理、水资源管理体制改革等方面突出亮点;二是试点流域要重点完善流域管理与行政区域管理相结合的水资源管理制度,建立权责清晰、分工明确、行为规范、运转协调的水资源管理工作机制,实现水资源优化配置和科学调度;三是要及时梳理总结试点经验,加强宣传推广,有一条成功经验就推广一条,确保在试点期末为全国同类型地区创造出有益经验,做好示范。
当净距小于2 m时,推进速度控制在10~20 mm/min,推力控制在2 000~3 000 kN,刀盘扭矩控制在300~400 kN·m,刀盘转速控制在2~3 r/min。
应对场景:I)研究人员对其研究领域最新最重要的研究成果的需求,以帮助其更好的开展研究工作;II)研究人员、高校教师、学生发表论文的需求(含写论文、投稿等);III)科研机构购买多家服务商的数据,需要整合数据统一服务的需求或者国内外服务商合作互补数据(数据接口)
(2)姿态控制
运输是种植过程中的一个重要环节,如果在运输过程中对苗木保护不当,就会使苗木的根系受到破坏,影响成活率,因此在运输过程中一定要采取以下措施对苗木进行养护:(1)根据苗木的栽植需求、数量等合理确定运输方式,例如对一些根系较大、枝干较长的植物应使用大型运输工具进行运输。(2)运输途中在苗木的树身位置做好喷水护理,确保苗木在运输过程中有充足的水分。(3)对无特殊要求的苗木的树干以及树枝部分做捆扎处理,使用草绳或者麻布进行捆扎,以此减少苗木在运输过程中的水分蒸发。(4)苗木到达运输地点后要及时进行栽植,如果不能及时栽植要组织技术人员对苗木进行再次的假植处理,以此来提升反季节种植的成活率。
①姿态调整
TBM姿态控制是采用分区操作推进油缸压力来控制主机掘进时候的偏移量符合设计要求范围内,从而保证施工精度及施工质量。
在前盾两侧分别设置1个稳定装置,在TBM掘进时通过调整稳定装置的压力来减少主机部分的震动及滚动。
在双护盾模式下TBM主机姿态调整通过调整2根扭矩臂油缸伸缩速度,达到防滚及姿态调整的目的。
②纠偏控制
正常掘进情况下水平偏差应控制在±30 mm,达到预警值时主司机应及时调整,接近或达到极限值±50 mm时应及时停机,查明原因制定纠偏措施后,方可掘进。竖向偏差应控制在0~30 mm,达到预警值时主司机应及时调整,接近或达到极限值时应及时停机,查明原因制定纠偏措施后,方可掘进。
2010年5月中旬,徐河的公司在挖电缆沟时塌方,两名工人被埋身亡,徐河拿出四十万元与死者家属私了。6月7日,徐河假意对妻子廉小花说:“死者家属漫天要价,咱俩只有假离婚,我净身出户,咱家才不至于倾家荡产。”廉小花也替丈夫着急,便同意了,两人悄悄办了离婚手续。徐河将两套房产归廉小花名下,并把几十万元钱的存折交给廉小花,说是全部积蓄。
③模式切换
1.学习负担和压力过大。现在的初中生,学习压力和负担之大是无须讳言的,一个认真的初中生,每天的学习时间不低于10小时,这种压力和负担,对于正处于生理和心理发育期的初中生来讲,确实是不适当的。
在掘进过程中,如果发现渣样变化,作业面顶部和面部发生若干坍塌或小范围的剥离,刀盘护盾与岩壁间有小块石头掉下,拱部或侧壁发生小坍塌,可能引起主撑靴撑的不牢固,导致掘进反力不够,掘进姿态控制困难。
在掘进较短距离的情况下,将管片背后碎石填充密实,灌浆完成后,把双护盾模式切换成单护盾模式掘进,利用辅推区压控制掘进姿态,等撑靴过了松散区域,立即恢复双护盾模式,将掘进姿态和滚动角调整控制好。
当TBM后行洞隧道距先行洞净距小于6 m(YK32+809~YK32+981及左线并行段)时需要安装可移动式台车支撑体系,此支撑体系布置范围为后行隧道掌子面刀盘前后各1.5环及撑靴前后各2环;此台车支撑体系纵向支撑间距为1环(1.5 m),之间由型钢钢架相连;后行隧道移动开挖时先行隧道的支撑台车也须紧跟移动。如图4~图6所示。
图4 TBM掘进示意
图5 可移动式台车支撑体系纵面图
图6 可移动式台车实物
移动台车型钢之间应焊接可靠,横向和竖向型钢可通过一定数量钢板作为连接件,确保台车刚度及稳定性。
台车安装在TBM掘进时出渣电容车钢轨上,台车上安装电机,可实现沿隧道纵向前后移动,台车支撑轮通过人工调节与管片密贴。加力方向与隧道径向相同。
后行洞TBM掘进前,将支撑台车预先支撑在掘进掌子面前方2.25 m处,TBM每向前掘进一环,相应支撑台车向前移动1.5 m,保证TBM掘进时掌子面处支撑台车预先就位并提供支撑反力[11],如此反复,直至后行洞掘进完成。
隧道开挖线净距小于6 m(YK32+809~YK32+981及左线并行段)时,隧道掘进完成后利用预留注浆孔对管片背后进行多次注浆,确保管片背后填充密实,并检测合格后方可进行后行隧道掘进。
图7 注浆示意
当TBM先行隧道与后行隧道间距小于3 m(YK32+900~YK32+981及左线并行段)时,在先行隧道内利用管片内已有注浆孔进行袖阀管注浆;注浆范围侧向90°,开挖线外3 m,且袖阀管不得打入后行隧道。如图7所示。
5.5.1 注浆设计参数
浆液扩散半径为1.0~1.2 m,注浆压力0.5~1.5 MPa,注浆压力根据监测数据及时调整。严格控制既有通道附近注浆孔注浆压力,注意对既有结构的保护。注浆浆液采用硫铝酸盐水泥单浆液,水灰比0.8~1,浆液配比应根据现场试验调整。
5.5.2 注浆标准与效果
(1)注浆结束标准
定量标准:当单孔注浆量达到设计注浆量的1~1.2倍,且进浆量小于20~30 L/min时,可以结束本孔注浆。
定压标准:单孔注浆压力达到设计终压并继续注浆10 min以上,可结束本孔注浆。
(2)注浆效果检测
注浆后,注浆达到龄期,采取检查孔不少于3个,检查芯样密实度及强度,不合格者需进行二次补灌。
毕赣称其为“是在电影里才会有的一种女人,飘渺、虚无,让人捉摸不透”。当他开始考虑适合这个角色的演员时,第一个想到的就是汤唯的脸,“再想不到比她更合适的女演员了”。
(1)通过对监测数据的分析、处理掌握TBM掘进时对围岩扰动的变化规律,为工程和环境安全提供可靠信息,完善并优化施工方法,保证施工安全及隧道结构安全,并积累资料和经验,为以后的同类工程提供类比依据。如表1所示。
表1 监测项目、量测方法
序号 量测项目 方法及工具 测点布置1 拱顶下沉 全站仪或水准仪隧道拱顶下沉;净距1~6 m时,5~10 m一道测点2 净空收敛 全站仪或收敛计隧道净空收敛,净距1~6 m时,5~10 m一道测点3 地表沉降 精密水准仪 断面间距10~20 m 4 隧道结构水平位移 全站仪 净距1~6 m时,5~10 m一道测点5 台车支撑应力监测 频率仪 10 m一道测点
(2)小净距隧道施工过程中,要根据监测要求对先行洞内管片环向、纵向拼装缝张开量、管片错台、管片径向收敛、管片裂缝等指标进行监测,当监测发现:①管片表面出现大于0.14 mm的裂缝或挤压破损;②管片环缝张开量大于1.4 mm;③管片径向收敛超过7 mm;④管片环缝或纵缝出现渗漏水情况。
蕹菜生长吸收利用了大量土壤养分,秸秆覆盖有效缓解了土壤中因蔬菜生长吸收利用的有机碳,全磷、全钾,速效磷、速效钾养分的下降,改善土壤性质,效果随覆盖量增加而提高。可能是秸秆的加量覆盖形成了土壤微生物活跃的活动层,促进了微生物对秸秆中养分的分解释放,从而提高土壤中养分的含量[12]。同时,秸秆覆盖还可不同程度缓解与养分转化相关土壤酶活性的降低。蕹菜的速生、高产、强吸收转移养分量能力等特性,也说明其是高温季节覆盖秸秆淹水栽培改善土壤性质的优选作物。
以上任意一种情况时,监测组应立即通知TBM机和支撑台车停止推进,并将数据立即上报,对出现上述情况的原因进行分析,查明原因并采取了针对性措施后,方能恢复掘进。
(3)支撑应力监测。
沿纵向布设2个横撑测点,测点位于横撑1/3部位。采用埋设钢筋计或应变计作为观测标志,拟埋设2组观测标志,编号规则为ZC+测点号,即ZC1、ZC2等。如图8所示。
采用频率读数仪进行数据采集。监测精度0.1 Hz。通过埋设在钢支撑断面位置的应力计所测数据经率定系数计算,可得出断面位置上的型钢受力情况[12]。
长江流域油菜产区应加强苗期管理,土壤过湿地区雨后注意排湿降渍,确保油菜育苗正常和适时壮苗移栽。西南地区东部要抓住降雨间隙,收获晾晒秋收作物,防止发芽霉变。江南应抓住降水间歇及时收割晾晒已成熟晚稻,华南地区要加强水肥管理,促进晚稻产量形成。
图8 小净距段先行隧道管片支撑应力平面图
通过安装可移动式台车支撑体系,隧道掘进开挖时先行隧道的支撑台车也须紧跟移动,同时结合袖阀管注浆工艺和实时监测的方法,实现了复杂地质条件下小净距0.56 m城市隧道TBM安全掘进施工。
31年后的2015年,昆明新空港长水国际机场近旁的小哨乡牧场,云南省草地动物科学研究院院长黄必志和他的同事来到草场的牛舍内,一头头体格壮硕的牛围了过来,“这就是‘云岭牛’的种牛,它们1/4的血缘来自十九世纪八十年代的莫累灰牛。”黄必志说。
小净距隧道TBM掘进施工技术,为今后城市地铁双护盾TBM施工积累了宝贵的经验,取得了较好的经济技术及环境效益。采取的措施均有效地保证了青岛地铁隧道结构的整体稳定性,避免了隧道围岩的大范围扰动,有效地发挥了施工的科学性,提高了施工效率,缩短了施工工期,可以进行推广使用。
参考文献
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