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        復(fù)合式TBM快速掘進(jìn)技術(shù)研究

        2017-12-19 08:43:17冉鵬
        重慶建筑 2017年12期
        關(guān)鍵詞:刀盤管片水文地質(zhì)

        冉鵬

        (重慶交通建設(shè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司,重慶 401120)

        復(fù)合式TBM快速掘進(jìn)技術(shù)研究

        冉鵬

        (重慶交通建設(shè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司,重慶 401120)

        該文分析地質(zhì)圍巖情況、掘進(jìn)參數(shù)與掘進(jìn)速度的關(guān)系,同時(shí)討論了如何通過調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)和采用其他相關(guān)措施以實(shí)現(xiàn)在某隧道區(qū)間內(nèi)提高掘進(jìn)速度,縮短工期,節(jié)約施工成本,為以后的復(fù)合式TBM快速掘進(jìn)提供參考。

        TBM;快速掘進(jìn);掘進(jìn)參數(shù);敞開模式

        0 引言

        城市軌道交通在城市發(fā)展過程中扮演者越來越重要的角色,而使用TBM建設(shè)地下隧道的比重也越來越大,為此提高TBM掘進(jìn)速度研究具有很大的技術(shù)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。重慶軌道交通環(huán)線體育公園站至冉家壩站區(qū)間隧道正是使用復(fù)合式TBM掘進(jìn)機(jī)施工的隧道。本文以此區(qū)間隧道為研究對象進(jìn)行分析。

        1 工程概況

        重慶軌道交通環(huán)線體育公園站至冉家壩站區(qū)間隧道工程,其里程為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(qū)間埋深29.6~32.2m,掘進(jìn)斷面積為37.16m2,復(fù)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。

        1.1 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)情況

        區(qū)間工程地質(zhì)主要屬構(gòu)造剝蝕丘陵斜坡地貌,現(xiàn)狀地形起伏較小,地勢平緩,區(qū)間主要分布于砂巖層內(nèi),砂巖的石英含量高,局部結(jié)構(gòu)位于砂質(zhì)泥巖層。該區(qū)間水文地質(zhì)情況為第四系松散層孔隙水及基巖裂隙水,主要補(bǔ)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(jié)影響變化較大。地下水以圍巖裂隙水為主,水量較小,區(qū)間無斷層等其他不良地質(zhì)構(gòu)造,圍巖穩(wěn)定性較好。

        1.2 盾構(gòu)機(jī)、管片類型及相關(guān)尺寸

        該區(qū)間使用盾構(gòu)機(jī)類型為單圓復(fù)合式TBM,最大開挖直徑為6885mm,由于隧道區(qū)間圍巖自穩(wěn)性良好,開挖面不需要增強(qiáng)支撐,經(jīng)專家討論決定采用敞開模式進(jìn)行掘進(jìn)。襯砌管片采用高精度鋼模制作的通用襯砌楔形鋼筋混凝土管片,管片內(nèi)徑為5900mm,外徑為6600mm,厚度為350mm,標(biāo)準(zhǔn)環(huán)寬度為1500mm。以滾刀破巖為主,采用高轉(zhuǎn)速、低扭矩和主機(jī)皮帶機(jī)的方式出碴。出渣設(shè)備及運(yùn)輸方式:皮帶機(jī)輸送、有軌電機(jī)車水平運(yùn)輸、龍門吊垂直運(yùn)輸。

        2 復(fù)合式TBM施工循環(huán)作業(yè)流程

        準(zhǔn)備工作(管片卸車、同步漿液到位、第一列編組到位)→破巖→第一列編組裝渣(同時(shí)同步注漿)→掘進(jìn)完成(油缸行程至1.8m)→第一列編組卸渣→第二列編組進(jìn)場(同時(shí)拼裝管片、設(shè)備維保、掘進(jìn)前準(zhǔn)備工作)→循環(huán)作業(yè)

        3 原掘進(jìn)參數(shù)設(shè)定

        表1 原掘進(jìn)參數(shù)表

        4 掘進(jìn)效率統(tǒng)計(jì)及實(shí)驗(yàn)總結(jié)

        統(tǒng)計(jì)4月11日至4月30日每天掘進(jìn)進(jìn)米如圖1。

        由以上統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知,平均每天掘進(jìn)8.7m。

        該區(qū)間掘進(jìn)過程中區(qū)間地質(zhì)情況、水文地質(zhì)情況變化較小,通過調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)掘進(jìn)一環(huán)所需時(shí)間隨著參數(shù)變化而變化。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出以下結(jié)論:

        表2 復(fù)合式TBM盾構(gòu)機(jī)主要參數(shù)表

        圖1 4月11日至4月30日每天掘進(jìn)進(jìn)米

        (1)地質(zhì)、水文地質(zhì)情況不變,刀盤轉(zhuǎn)速不變時(shí)掘進(jìn)推力增大,掘進(jìn)速度增大較快,當(dāng)推力增大到1500t以后推力繼續(xù)增大但掘進(jìn)速度增加不明顯;在此情況下應(yīng)適當(dāng)增加推力。

        (2)地質(zhì)、水文地質(zhì)情況不變,推力不變時(shí)刀盤轉(zhuǎn)速增大,掘進(jìn)速度增大明顯,當(dāng)?shù)侗P轉(zhuǎn)速增大到3.8后轉(zhuǎn)速繼續(xù)增大但掘進(jìn)速度增加不明顯,此時(shí)盾構(gòu)機(jī)有明顯抖動(dòng),在此情況下應(yīng)適當(dāng)增加刀盤轉(zhuǎn)速。

        (3)刀盤扭矩隨著推力和刀盤轉(zhuǎn)速增加而增加但增量較少,與土倉中存渣量關(guān)系明顯。

        5 為提高掘進(jìn)速度所需進(jìn)行的調(diào)整

        5.1 掘進(jìn)參數(shù)變更理由

        由上述掘進(jìn)效率及實(shí)驗(yàn)結(jié)論可知在地質(zhì)情況一定的前提下應(yīng)適當(dāng)增大掘進(jìn)推力和增大刀盤轉(zhuǎn)速能提高掘進(jìn)速度。

        5.2 通過試驗(yàn)結(jié)論分析對掘進(jìn)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整(表3)

        表3 調(diào)整后掘進(jìn)參數(shù)表

        5.3 組織和管理上進(jìn)行調(diào)整

        (1)超前考慮,精心組織,全力加快施工進(jìn)度。盾構(gòu)施工涉及工種多、工序復(fù)雜,必須確保材料供應(yīng)及時(shí)充足(管片、防水材料、河沙、膨潤土、粉煤灰、水泥),每天兩班倒,早上7:00和晚上19:00上班前召開班前會(huì),值班人員井下交接班,班中餐有地面送到井下保證施工的連續(xù)性。我們根據(jù)項(xiàng)目工期計(jì)劃,制定出詳細(xì)切實(shí)可行的施工安排;堅(jiān)持每月召開施工總結(jié)會(huì)。

        (2)配備充足的工程技術(shù)人員、分工明確。值班工程師統(tǒng)一協(xié)調(diào)井下施工作業(yè),及工序銜接問題。從制度上保證項(xiàng)目部團(tuán)結(jié)一心,互相支持、互相配合。設(shè)備部、工程部技術(shù)人員24小時(shí)在現(xiàn)場輪流值班,密切注意施工動(dòng)態(tài),及時(shí)了解各工序的完成情況,遇到問題及時(shí)采取措施解決,保證工程進(jìn)度。

        (3)制定明確的獎(jiǎng)懲機(jī)制、兌現(xiàn)獎(jiǎng)懲,調(diào)動(dòng)全員生產(chǎn)積極性。下達(dá)形象進(jìn)度指標(biāo),嚴(yán)格獎(jiǎng)罰措施,工資、獎(jiǎng)金與進(jìn)度掛鉤,充分調(diào)動(dòng)全體職工積極性,加快了施工進(jìn)度。制定施工進(jìn)度、質(zhì)量的考核標(biāo)準(zhǔn)和獎(jiǎng)罰措施。設(shè)置突破獎(jiǎng)、超環(huán)獎(jiǎng),嚴(yán)格兌現(xiàn)獎(jiǎng)罰措施。實(shí)行收入與進(jìn)度、質(zhì)量掛鉤,激發(fā)了全體職工的生產(chǎn)積極性和工作熱情。

        (4)加強(qiáng)設(shè)備管理工作。盾構(gòu)施工專用機(jī)具、設(shè)備多,維修保養(yǎng)好這些機(jī)具、設(shè)備是維護(hù)正常施工的保證。項(xiàng)目部要求施工隊(duì)伍配備專門的維保人員24小時(shí)值班,平時(shí)做好機(jī)具設(shè)備檢測保養(yǎng)工作,發(fā)現(xiàn)故障及時(shí)排除,讓設(shè)備處于良好狀態(tài)。分門別類建立設(shè)備檔案,完整保存其使用說明書、部件構(gòu)成圖,做好每次故障發(fā)生位置、產(chǎn)生原因和解決措施等維修記錄。

        5.4 調(diào)整后效果檢查

        通過上述調(diào)整后對后續(xù)30d掘進(jìn)量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì),如圖2。

        圖2 調(diào)整后30d掘進(jìn)量統(tǒng)計(jì)

        通過TBM盾構(gòu)在體冉區(qū)間掘進(jìn)時(shí)實(shí)施上述幾種調(diào)整,合理安排施工,并對5月1日至5月20日每天掘進(jìn)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì),數(shù)據(jù)表明掘進(jìn)速度明顯加快。平均每天掘進(jìn)13.275m。

        6 技術(shù)及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

        (1)技術(shù)指標(biāo):本次活動(dòng)有效地提高了盾構(gòu)掘進(jìn)速度,從活動(dòng)前每環(huán)平均每天掘進(jìn)8.7m提升至每天平均掘進(jìn)13.275m。掘進(jìn)速度平均每天提高4.575m。

        (2)經(jīng)濟(jì)效益:通過本次研究調(diào)整掘進(jìn)速度平均每天提高了4.575m,創(chuàng)造了不錯(cuò)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,共計(jì)節(jié)約成本212.29萬元。

        7 結(jié)語

        本文通過對影響復(fù)合式TBM掘進(jìn)速度各因素進(jìn)行分析,分別就掘進(jìn)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,增加掘進(jìn)過程中的管理措施,提高了管理能力,提高了掘進(jìn)速度,并取得了不錯(cuò)的經(jīng)濟(jì)及技術(shù)效益??偨Y(jié)了與該區(qū)間隧道相似地質(zhì)及水文地質(zhì)條件下快速掘進(jìn)的各個(gè)技術(shù)參數(shù)及管理關(guān)鍵點(diǎn),對以后類似情況下復(fù)合式TBM快速掘進(jìn)具有很大的參考和指導(dǎo)意義。

        [1]陳建.盾構(gòu)隧道快速掘進(jìn)的輔助配套技術(shù)[J].現(xiàn)代隧道技術(shù),2005,42(5):80-82

        [2]鄭青.南水北調(diào)輸水隧道盾構(gòu)快速掘進(jìn)技術(shù)[J].市政技術(shù),2010,28(3):112-117

        [3]楊世東,李如恒,凌立靜.盾構(gòu)工法施工進(jìn)度和效率研究[C]//2011中國盾構(gòu)技術(shù)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集,2011.

        [4]洪開榮,吳學(xué)松.盾構(gòu)施工技術(shù)[M].北京:人民交通出版社,2009:87-104.

        Study on Compound TBM Fast-drilling Technology for Tunnel

        This paper analyzes the relationship between the geological conditions of surrounding rock,drilling parameters and the drilling speed.Meanwhile,it also discusses how to improve the drilling speed in a tunnel section,shorten the construction period and save the construction cost by adjusting the drilling parameters and adopting other relevant measures.It can offer some references for the future compound TBM fast-drilling technology.

        TBM;fast drilling;drilling parameters;the open mode

        U455.44

        A

        1671-9107(2017)12-0022-03

        10.3969 /j.issn.1671-9107.2017.12.22

        2017-07-04

        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(zé)任編輯:孫蘇,李紅

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