郭 志， 王小強(qiáng)， 王以棟， 劉麗歡， 曲秋芬

0 引言

目前，地鐵隧道施工以盾構(gòu)法開(kāi)挖為主，且技術(shù)越來(lái)越成熟。隨著地鐵修建范圍越來(lái)越廣，隧道施工的地質(zhì)類型也從以泥土為主的軟巖地層擴(kuò)展到復(fù)合地層，又發(fā)展到巖石地層。地鐵隧道施工設(shè)備也從土壓平衡式盾構(gòu)、泥水平衡式盾構(gòu)發(fā)展到復(fù)合式盾構(gòu)、復(fù)合式TBM，近年來(lái)又開(kāi)始應(yīng)用敞開(kāi)式、單護(hù)盾及雙護(hù)盾TBM[1-3]。

雙護(hù)盾TBM應(yīng)用于長(zhǎng)大隧道尤其是水利隧道的施工技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，國(guó)內(nèi)從早期的引大入秦工程、萬(wàn)家寨引黃入晉工程[4]開(kāi)始，到后來(lái)的八十一大阪隧洞項(xiàng)目、引大濟(jì)湟達(dá)阪隧洞項(xiàng)目等，直至近期的山西中部引黃工程、蘭州水源地建設(shè)工程[5]等均采用了雙護(hù)盾TBM施工并取得了不錯(cuò)業(yè)績(jī)；國(guó)外最近采用雙護(hù)盾 TBM施工的CCS水電站項(xiàng)目在厄瓜多爾也獲得了成功。但是，目前將雙護(hù)盾TBM應(yīng)用于巖石地質(zhì)城市隧道施工的案例較少。

青島地鐵隧道具有埋深淺、以花崗巖為主、多復(fù)合地層的特征，且沿線地表既有建筑物分布密集，施工安全性要求高。為解決傳統(tǒng)的礦山法施工爆破擾民問(wèn)題嚴(yán)重并實(shí)現(xiàn)快速、安全的隧道施工，青島地鐵2號(hào)線采用雙護(hù)盾TBM工法。這是國(guó)內(nèi)首次將雙護(hù)盾TBM應(yīng)用于城市地鐵隧道施工，其工況不同于以往長(zhǎng)大隧道施工，存在始發(fā)場(chǎng)地較小、區(qū)間短、頻繁過(guò)站、下穿建筑等客觀條件的限制。本文結(jié)合青島地鐵隧道地質(zhì)條件，對(duì)雙護(hù)盾TBM進(jìn)行適應(yīng)性設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)雙護(hù)盾TBM掘進(jìn)參數(shù)、襯砌變形、地表沉降等應(yīng)用效果的分析，驗(yàn)證雙護(hù)盾TBM選型的正確性和對(duì)青島地質(zhì)的適應(yīng)性。

1 工程概況

青島地鐵2號(hào)線1期工程起自泰山路站、止于李村公園站，線路全長(zhǎng)25.2 km，共設(shè)車站22座，均為地下站。2號(hào)線是青島市建設(shè)的第2條地鐵線路，也是連接青島東部、西部及北部的一條骨干線路。

該工程地鐵線路埋深淺，約80%線路埋深小于20 m；小半徑曲線多，最小曲線半徑為320 m；站間距短，區(qū)間長(zhǎng)度為1 km左右。巖性以花崗巖為主，約占90%以上；圍巖以較完整、較破碎為主，約占65%；斷面下伏基巖為微風(fēng)化花崗巖，單軸抗壓強(qiáng)度均值為85 MPa；上覆圍巖為中—強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，單軸抗壓強(qiáng)度為25～60 MPa。地下水以裂隙水為主，不發(fā)育，干燥或偶有滲水比例約占97%。斷層破碎帶規(guī)模小，分布隨機(jī)。沿線地表既有建筑物分布密集，施工安全性要求高[6]。

結(jié)合青島地鐵2號(hào)線線路、地質(zhì)及環(huán)境特征，通過(guò)對(duì)礦山法、敞開(kāi)式TBM、護(hù)盾式TBM等多種工法在地質(zhì)適應(yīng)性、施工安全性、施工靈活性以及對(duì)環(huán)境友好性等方面進(jìn)行系統(tǒng)比較分析，最終選用雙護(hù)盾TBM施工工法。

2 設(shè)備綜述

應(yīng)用于青島地鐵的雙護(hù)盾TBM開(kāi)挖直徑為6.3 m，主機(jī)長(zhǎng)度為12 m，整機(jī)長(zhǎng)度為135 m，總質(zhì)量約850 t。該雙護(hù)盾TBM由主機(jī)、連接橋和后配套3大部分組成。主機(jī)主要由刀盤、前盾、主驅(qū)動(dòng)、伸縮盾、支撐盾、尾盾和推進(jìn)系統(tǒng)等組成，后配套由10節(jié)軌行式門架結(jié)構(gòu)的臺(tái)車組成，在后配套臺(tái)車上布置有電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、供排水系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、豆礫石回填系統(tǒng)、注漿系統(tǒng)和除塵通風(fēng)設(shè)備等。本工程雙護(hù)盾TBM具有雙護(hù)盾掘進(jìn)模式、單護(hù)盾掘進(jìn)模式以及通過(guò)適當(dāng)改造可實(shí)現(xiàn)雙護(hù)盾掘進(jìn)模式+新奧法支護(hù)模式，以滿足青島地鐵隧道施工特殊地段的錨噴支護(hù)要求。錨噴支護(hù)設(shè)備后因施工設(shè)計(jì)變更未能安裝實(shí)施，但同類型設(shè)備(無(wú)管片)在埃塞俄比亞GD-3項(xiàng)目已成功應(yīng)用，見(jiàn)圖1。

(a)

(b)

本工程雙護(hù)盾TBM主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 雙護(hù)盾TBM主要技術(shù)參數(shù)

3 雙護(hù)盾TBM的適應(yīng)性設(shè)計(jì)

雙護(hù)盾TBM應(yīng)用于城市地鐵隧道施工相較于傳統(tǒng)的長(zhǎng)大隧道施工存在諸多特殊性。應(yīng)用于地鐵隧道施工的雙護(hù)盾TBM需進(jìn)行適應(yīng)性設(shè)計(jì)，以滿足特殊施工工況的需求。

3.1 主機(jī)適應(yīng)性設(shè)計(jì)

本工程雙護(hù)盾TBM的刀盤采用面板式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為確保刀盤具有足夠的強(qiáng)度和剛度，其前面板采用300 mm厚的鋼板制作而成，且直接在鋼板上鏤空并焊接刀座，避免采用過(guò)多焊接引起的熱變形。護(hù)盾直徑整體呈前大后小的階梯型圓柱設(shè)計(jì)，加之適當(dāng)?shù)墓β?、轉(zhuǎn)矩、推力及擴(kuò)挖等設(shè)計(jì)，以應(yīng)對(duì)斷層破碎帶、塌方掉塊等不良地質(zhì)工況，充分發(fā)揮設(shè)備的性能。主推油缸采用V型布置，既可以為設(shè)備掘進(jìn)提供推力，又可以實(shí)現(xiàn)防滾動(dòng)功能，防止盾體滾動(dòng)并能在滾動(dòng)發(fā)生后通過(guò)調(diào)節(jié)奇數(shù)缸和偶數(shù)缸的伸縮長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)調(diào)滾動(dòng)。采用V型布置的主推缸還能夠節(jié)約主機(jī)內(nèi)部空間，為主機(jī)內(nèi)部維護(hù)保養(yǎng)及清碴工作提供便利。拼裝機(jī)預(yù)留錨桿鉆機(jī)及超前鉆機(jī)安裝接口，連接橋預(yù)留噴混機(jī)械手安裝接口，采用“撐靴+錨噴”的支護(hù)模式時(shí)可安裝相應(yīng)錨噴設(shè)備實(shí)現(xiàn)錨噴支護(hù)。

雙護(hù)盾TBM主機(jī)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

1—刀盤； 2—前盾； 3—穩(wěn)定器； 4—刀盤驅(qū)動(dòng)； 5—伸縮盾； 6—支撐盾； 7—撐靴； 8—撐靴油缸； 9—尾盾； 10—管片拼裝機(jī)； 11—主機(jī)皮帶機(jī)； 12—主/輔助推進(jìn)系統(tǒng)； 13—輔助支撐。

圖2雙護(hù)盾TBM主機(jī)結(jié)構(gòu)

Fig. 2 Main structure of double-shield TBM

3.2 模塊化設(shè)計(jì)

為滿足地鐵隧道施工豎井組裝始發(fā)及洞內(nèi)拆機(jī)工況需求，針對(duì)青島地鐵隧道施工設(shè)計(jì)的雙護(hù)盾TBM采用了模塊化設(shè)計(jì)理念。針對(duì)刀盤、盾體等大型結(jié)構(gòu)件采用了分塊設(shè)計(jì)理念，刀盤采用4邊塊加1中心塊設(shè)計(jì)，盾體分3塊設(shè)計(jì)，同時(shí)外伸縮盾與前盾之間、尾盾與支撐盾之間通過(guò)環(huán)形法蘭由螺栓連接、再通過(guò)環(huán)形焊縫加固，各分塊現(xiàn)場(chǎng)組裝后焊接縱向焊縫為一體。通過(guò)模塊化設(shè)計(jì)，既可以滿足在場(chǎng)地及起吊能力受限的情況下進(jìn)行大件組裝，又可以在場(chǎng)地及起吊能力具備條件的情況下模塊化下井組裝。TBM模塊化下井組裝及分塊下井組裝如圖3所示。一般情況下，組裝豎井只需預(yù)留15 m×8 m的豎向凈空即可滿足后配套臺(tái)車的模塊化下井以及主機(jī)在井口凈空內(nèi)的模塊化組裝。

采用模塊化理念設(shè)計(jì)的雙護(hù)盾TBM還為洞內(nèi)拆機(jī)提供了便利性和可實(shí)施性。地鐵隧道一般埋深較淺，青島地鐵2號(hào)線隧道拱頂覆土厚3.5～48 m，平均厚約13 m[7]。在埋深較淺的隧道內(nèi)實(shí)現(xiàn)洞內(nèi)拆機(jī)，拆機(jī)擴(kuò)大洞室開(kāi)挖以及大件起吊拆卸是一大難題。采用模塊化設(shè)計(jì)的雙護(hù)盾TBM可實(shí)現(xiàn)臺(tái)車沿原道返回始發(fā)井吊出，主機(jī)洞內(nèi)拆解后分塊起吊并沿原道返回始發(fā)井吊出，充分滿足特殊拆機(jī)工況的需求。雙護(hù)盾TBM洞內(nèi)拆機(jī)將在青島地鐵1號(hào)線海泊橋—青島站標(biāo)段實(shí)施,為城市地鐵隧道施工洞內(nèi)拆機(jī)積累經(jīng)驗(yàn)。

(a) 模塊化組裝

(b) 分塊組裝

3.3 穩(wěn)定器+輔助支撐設(shè)計(jì)

雙護(hù)盾TBM隧道掘進(jìn)和管片拼裝同步進(jìn)行，掘進(jìn)完成后支撐盾和后配套設(shè)備需通過(guò)換步動(dòng)作實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)狀態(tài)初始化，進(jìn)而開(kāi)始下一循環(huán)掘進(jìn)作業(yè)。通常雙護(hù)盾TBM的換步動(dòng)作是通過(guò)輔推油缸頂推管片伸出、主推油缸回縮來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是青島地鐵隧道因地質(zhì)和隧道設(shè)計(jì)的特殊性存在只開(kāi)挖隧道、不拼裝管片的區(qū)段。如2號(hào)線泰山路—利津路區(qū)間左線ZSK24+875.733～+950.5里程段和右線YSK24+846.783～+912.5里程段，為后續(xù)繼續(xù)施工做渡線，需進(jìn)行大斷面擴(kuò)挖，因而該區(qū)段只掘進(jìn)，不拼裝管片，見(jiàn)圖4。這就使得換步動(dòng)作無(wú)法借助輔推缸頂推管片來(lái)實(shí)現(xiàn)，雙護(hù)盾TBM需要進(jìn)行適應(yīng)性設(shè)計(jì)以滿足該工況下設(shè)備換步作業(yè)的需求。

針對(duì)上述特殊工況，青島地鐵隧道施工的TBM在前盾設(shè)計(jì)安裝了穩(wěn)定器和輔助支撐，如圖5所示。穩(wěn)定器作為雙護(hù)盾TBM的常規(guī)設(shè)計(jì),具有掘進(jìn)過(guò)程中減振和換步過(guò)程中穩(wěn)固前盾的作用。但在不拼裝管片的工況下，換步動(dòng)作只能通過(guò)主推油缸拉動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，因穩(wěn)定器不足以提供足夠的防止前盾被拉回的力，所以TBM換步時(shí)很容易出現(xiàn)前盾及刀盤被拉回的情況。為避免這種情況發(fā)生，在換步動(dòng)作前穩(wěn)定器和輔助支撐同時(shí)撐出配合作業(yè)，可實(shí)現(xiàn)將前盾類似“錨固”在隧道壁上，進(jìn)而通過(guò)主推油缸拉動(dòng)實(shí)現(xiàn)支撐盾及后配套的換步動(dòng)作。該設(shè)計(jì)理念最早由意大利塞利公司提出,最近應(yīng)用于埃塞俄比亞GD-3項(xiàng)目的DSU-C多功能全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)上[8-9]，完成了10 km以上的隧道掘進(jìn)。

(a)

(b)

1—穩(wěn)定器； 2—輔助支撐。

圖5穩(wěn)定器及輔助支撐

Fig. 5 Stabilizers and auxiliary grippers

輔助支撐結(jié)構(gòu)如圖6所示，其不同于類似穩(wěn)定器的油缸直接頂推方式，而是采用連桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。輔助支撐撐靴類似于一個(gè)凸輪，在油缸的作用下圍繞固定軸旋轉(zhuǎn)可使撐靴面探出伸縮盾體外，配合穩(wěn)定器撐緊隧道壁，同時(shí)輔助支撐撐靴本身也起到阻擋限位作用，配合穩(wěn)定器可有效避免不拼裝管片換步時(shí)前盾被拉回現(xiàn)象。輔助支撐在結(jié)構(gòu)原理和功能上不同于雙護(hù)盾TBM前盾下部液壓支撐裝置[10]，在青島地鐵2號(hào)線泰山路—利津路約70 m區(qū)間段也得到了有效驗(yàn)證，應(yīng)用效果十分理想。

(a) 非工作狀態(tài) (b) 工作狀態(tài)

圖6輔助支撐結(jié)構(gòu)

Fig. 6 Structure of auxiliary gripper

3.4 管片吊運(yùn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

城市地鐵隧道施工相較于以往雙護(hù)盾TBM隧道施工的特點(diǎn)是區(qū)間短，過(guò)站頻繁。青島地鐵隧道施工過(guò)站方式為整機(jī)空推過(guò)站。TBM空推時(shí)采用TBM底部2根輔助推進(jìn)缸，通過(guò)設(shè)備自帶的液壓泵站提供動(dòng)力，并利用安裝在弧形導(dǎo)臺(tái)預(yù)埋P43鋼軌上的專用反力裝置和4塊標(biāo)準(zhǔn)塊B1循環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)快速過(guò)站,如圖7所示。

(a) 管片吊運(yùn)系統(tǒng)

(b) 整機(jī)空推過(guò)站示意

Fig. 7 Segment hanging system and double-shield TBM crossing metro station without thrusting force

為滿足整機(jī)空推過(guò)站的需求，管片吊運(yùn)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上采用了管片吊機(jī)+管片拼裝機(jī)的吊運(yùn)方案，取消喂片機(jī)等中間環(huán)節(jié)，管片吊機(jī)可直接將管片喂送到拼裝機(jī)抓取區(qū)域，既節(jié)約了管片吊運(yùn)時(shí)間又節(jié)約了空間，為牛腿及B1管片的安裝提供了便利，同時(shí)有利于空推步進(jìn)過(guò)站的快速實(shí)施。整機(jī)空推過(guò)站方式綜合考慮了TBM自身優(yōu)勢(shì)和導(dǎo)臺(tái)反力機(jī)構(gòu)便捷優(yōu)勢(shì)，循環(huán)工藝簡(jiǎn)單、易懂、易操作，適合大面積推廣。

3.5 梭式皮帶機(jī)設(shè)計(jì)

經(jīng)調(diào)研，地鐵隧道施工不論采用盾構(gòu)還是TBM施工，棄碴多數(shù)采用有軌運(yùn)輸方式運(yùn)抵井口，再利用門式起重機(jī)垂直提升至地面[11]。對(duì)于有軌運(yùn)輸作為出碴方式的隧道施工，通常后配套皮帶機(jī)的卸碴點(diǎn)固定，列車在裝滿1節(jié)礦車后移動(dòng)相應(yīng)距離(可以采用機(jī)車?yán)瓌?dòng)，也可以采用撥車機(jī)撥動(dòng))，連續(xù)緩慢移動(dòng)列車編組，每次移動(dòng)1節(jié)礦車長(zhǎng)度，為第2節(jié)礦車卸碴[12]。這種型式的特點(diǎn)是： 卸碴點(diǎn)固定，管片車需摘鉤與礦車斷開(kāi)連接，列車編組移動(dòng)布碴，卸碴完畢后列車編組反向移動(dòng)并重新連接管片車，最終列車編組運(yùn)輸出洞。在城市地鐵隧道施工中，這種型式工序繁瑣、人員投入多且機(jī)車不停機(jī)會(huì)造成廢氣對(duì)隧道的污染。

青島地鐵隧道施工的雙護(hù)盾TBM后配套出碴配置了梭式皮帶機(jī)，又稱移動(dòng)式布料皮帶機(jī)。列車編組在管片運(yùn)輸?shù)轿缓蠹炔挥谜^將管片運(yùn)輸車和礦車斷開(kāi)，也不用移動(dòng)礦車，碴料卸至礦車通過(guò)梭式皮帶機(jī)的來(lái)回移動(dòng)和正反向旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)化了工序步驟，提高了工作效率。梭式皮帶機(jī)卸料方案如圖8所示。

圖8梭式皮帶機(jī)卸料方案

Fig. 8 Discharge scheme of shuttle conveyor

3.6 導(dǎo)向系統(tǒng)

青島地鐵隧道施工的雙護(hù)盾TBM配置了VMT最新的TUnIS激光導(dǎo)向系統(tǒng)。該導(dǎo)向系統(tǒng)的基本構(gòu)造及原理是： 應(yīng)用2個(gè)激光靶，一個(gè)安裝在前盾上，一個(gè)安裝在支撐盾上；首先測(cè)量得到支撐盾的姿態(tài)，然后通過(guò)支撐盾的姿態(tài)、支撐盾和前盾的位置關(guān)系及其他輔助傳感器得到的數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)計(jì)算出前盾的姿態(tài)，進(jìn)而得到整個(gè)雙護(hù)盾TBM的整體實(shí)時(shí)姿態(tài)，實(shí)現(xiàn)不需要前盾與支撐盾通視，即可實(shí)時(shí)測(cè)量姿態(tài)的要求。同時(shí)，該導(dǎo)向系統(tǒng)配備全站儀抗振支架，優(yōu)化了導(dǎo)向系統(tǒng)算法，可有效消除管片強(qiáng)烈振動(dòng)對(duì)全站儀測(cè)站影響，進(jìn)而保證軟件數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，使導(dǎo)向系統(tǒng)顯示的前盾和支撐盾姿態(tài)及時(shí)、精確、持續(xù)、穩(wěn)定。

該導(dǎo)向系統(tǒng)在青島地鐵2號(hào)線應(yīng)用以來(lái)，有效避免了前期出現(xiàn)的數(shù)據(jù)缺失、跳變等現(xiàn)象。同時(shí)，由于其特殊的TBM姿態(tài)數(shù)據(jù)計(jì)算方法不受前盾與支撐盾通視影響，因此小曲線半徑掘進(jìn)時(shí)有效降低了全站儀的移站頻率。

4 實(shí)踐效果

應(yīng)用于青島地鐵的4臺(tái)雙護(hù)盾TBM自2015年3月底至7月初陸續(xù)始發(fā)以來(lái)，累計(jì)完成了約12 km的隧道掘進(jìn)，分別于2016年8月和12月實(shí)現(xiàn)貫通，最高日進(jìn)尺22.5延米，最高月進(jìn)尺381延米。TBM掘進(jìn)經(jīng)歷了穿越斷層破碎帶、下穿城區(qū)建筑物、超近距離下穿人防洞室、轉(zhuǎn)場(chǎng)始發(fā)、320 m小轉(zhuǎn)彎半徑掘進(jìn)、曲線空推過(guò)站等特殊工況，正常掘進(jìn)期間設(shè)備完好率達(dá)到90%，為雙護(hù)盾TBM應(yīng)用于城市地鐵隧道施工積累了經(jīng)驗(yàn)。

青島地鐵雙護(hù)盾TBM施工隧道范圍內(nèi)地層巖性主要為不同風(fēng)化等級(jí)的花崗巖，并存在斷層破碎帶等不良地質(zhì)，掘進(jìn)過(guò)程中遇到的巖石最高單軸抗壓強(qiáng)度為202 MPa，石英含量較高，可掘性較差。不同圍巖下雙護(hù)盾TBM掘進(jìn)參數(shù)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表2。

表2 不同圍巖下雙護(hù)盾TBM掘進(jìn)參數(shù)

青島地鐵2號(hào)線4臺(tái)雙護(hù)盾TBM施工月進(jìn)度統(tǒng)計(jì)見(jiàn)圖9，其中有些月份進(jìn)尺偏低主要是經(jīng)歷始發(fā)、過(guò)站或轉(zhuǎn)場(chǎng)等工況。依據(jù)設(shè)計(jì)文件，青島地鐵TBM施工月進(jìn)尺需達(dá)到320延米，實(shí)際正常月進(jìn)尺為300延米，達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)的94%，單月最高掘進(jìn)381延米，達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)的119%，作為雙護(hù)盾TBM在國(guó)內(nèi)城市地鐵的首次應(yīng)用，其適用性得到了肯定。而青島地鐵3號(hào)線采用傳統(tǒng)鉆爆法施工，受城市夜間施工禁止爆破擾民等因素限制，暗挖花崗巖區(qū)間隧道月開(kāi)挖進(jìn)尺最高為60 m左右，雙護(hù)盾TBM開(kāi)挖速度約為傳統(tǒng)鉆爆法的5倍。此外，作為對(duì)比，青島地鐵2號(hào)線浮燕區(qū)間(浮山所至燕兒島路區(qū)間)采用復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)(EPB)進(jìn)行試驗(yàn)段施工，單月最高掘進(jìn)235延米，單日最高掘進(jìn)15延米，掘進(jìn)效率也不及雙護(hù)盾TBM[13]。

(a) TBM1和TBM2

(b) TBM3和TBM4

雙護(hù)盾TBM施工對(duì)圍巖擾動(dòng)較礦山法施工小，有利于控制結(jié)構(gòu)變形。通過(guò)對(duì)施工區(qū)間襯砌變形和地表沉降的測(cè)量統(tǒng)計(jì)(見(jiàn)圖10)，可知雙護(hù)盾TBM施工時(shí)，隧道結(jié)構(gòu)變形和地表沉降均處于較低的水平，多在10 mm以內(nèi)，圍巖穩(wěn)定性好，對(duì)周邊環(huán)境影響小。

(a) 拱頂下沉

(b) 地表沉降

Fig. 10 Distribution of lining deformation and ground surface settlement[14]

由掘進(jìn)速度、襯砌變形和地表沉降可以看出，青島地鐵采用雙護(hù)盾TBM施工取得了較好的效果，其施工速度快，對(duì)環(huán)境影響小，且對(duì)軟弱破碎圍巖具有一定的適應(yīng)性，比較適合于城市軌道交通巖質(zhì)隧道施工。

5 結(jié)論與討論

雙護(hù)盾TBM在青島地鐵隧道施工的成功應(yīng)用，不僅驗(yàn)證了雙護(hù)盾TBM選型的正確性以及應(yīng)用于城市地鐵隧道施工的適應(yīng)性，而且豐富了城市地鐵隧道施工的方式，為其他類似地質(zhì)及工況的隧道施工提供了經(jīng)驗(yàn)和借鑒依據(jù)。如深圳地鐵在對(duì)青島地鐵深入考察的基礎(chǔ)上，借鑒青島地鐵施工經(jīng)驗(yàn)，目前已采用6臺(tái)雙護(hù)盾TBM分別應(yīng)用于6、8、10號(hào)線進(jìn)行地鐵隧道施工。此外，青島地鐵1號(hào)線仍將采用8臺(tái)雙護(hù)盾TBM完成約30 km隧道的施工，目前部分設(shè)備已陸續(xù)進(jìn)場(chǎng)開(kāi)始掘進(jìn)，青島地鐵4、6、8號(hào)線部分區(qū)間也將繼續(xù)采用雙護(hù)盾TBM進(jìn)行隧道施工。

雙護(hù)盾TBM無(wú)需初期支護(hù)且掘進(jìn)和管片拼裝作業(yè)同步進(jìn)行，因而在適宜的地質(zhì)條件下，是所有TBM 機(jī)型中綜合成洞速度最快的。但是應(yīng)用于青島地鐵隧道施工的雙護(hù)盾TBM并未能發(fā)揮出其應(yīng)有的效率，這主要受城市出碴條件的限制。據(jù)統(tǒng)計(jì)，應(yīng)用于青島地鐵2號(hào)線的雙護(hù)盾TBM的施工效率最高只有50%[15]，因此探索高效的出碴方式可以更好地發(fā)揮雙護(hù)盾TBM的優(yōu)勢(shì)從而為城市地鐵隧道施工服務(wù)。此外，由于城市建筑密集，有些地鐵線路區(qū)段無(wú)法實(shí)施地質(zhì)勘探，使得TBM掘進(jìn)過(guò)程中存在地質(zhì)不明段，施工過(guò)程中可能遇到不可預(yù)知的風(fēng)險(xiǎn)。因此，開(kāi)發(fā)有效的、適用于城市地鐵隧道施工的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)及超前地質(zhì)處理系統(tǒng)，也是雙護(hù)盾TBM應(yīng)用于城市地鐵隧道施工迫切需要解決的問(wèn)題。

隨著雙護(hù)盾TBM在青島地鐵隧道施工的進(jìn)一步應(yīng)用，各種新的工況及問(wèn)題會(huì)不斷涌現(xiàn)，需進(jìn)一步優(yōu)化雙護(hù)盾TBM的設(shè)計(jì)，以應(yīng)對(duì)各種新工況的出現(xiàn)。如： 受始發(fā)場(chǎng)地空間限制，雙護(hù)盾TBM無(wú)法完整始發(fā)掘進(jìn)，需進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)備的后配套布置，研究在有限場(chǎng)地內(nèi)雙護(hù)盾TBM最經(jīng)濟(jì)的分體始發(fā)技術(shù)；雙護(hù)盾TBM掘進(jìn)過(guò)程中發(fā)熱量較大，城市地鐵隧道施工供水條件有時(shí)無(wú)法滿足設(shè)備要求，需進(jìn)一步優(yōu)化雙護(hù)盾TBM的水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，避免在供水條件不滿足設(shè)備要求的情況下影響施工。

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