意大利土压平衡盾构沉降控制与管理
浏览：次 2019-01-19 13:37
意大利NODO DI BOLOGNA土压平衡盾构沉降控制与管理 意大利正在雄心勃勃从事于发展综合高速铁路计划。本文作者西班牙承包商NECSO ENTRECANALES COBIERTAS SA 的MINGUEZ，意大利承包商GHELLA SpA的ANTONIO GREGORI，意大利咨询商GEODATA SpA 的VITTRIO GUGLIEMETTI描述： 意大利米兰到那不勒斯重要连线中间的城市BOLOGNA郊区地下的两台直径9.4m 土压平衡盾构机需要细致管理。 “NODO DI BOLOGNA”（波窿尼亚结点）5号路段是米兰～那不勒斯高速铁路的地下连接，双管单轨隧道长6112m，合同造价2.42亿美元。由两台TBM从南部SAN RAFFILO推进，穿越BOLOGNA到达位于城北的新建中央车站（6号路段）（参见图1）。走线伴随着现有地面BOLOGNA 到弗罗伦萨铁路。 两条隧道内径8.3m，相隔5.6m, 一般是粒状地层，覆盖层厚薄从7m～20m不等。城市定势和地面铁路线对建设造成挑战。双隧道紧密度明显地影响了TBM的运转和性能。 BOLOGNA地层有软性海相粘土和砂（上新世粘土和更新世砂）,位于0+960链尺（公里）和7+072之间地下水位以下的区段；以及砾石和砂（较高百分比的粘土和粉土）冲积层（SAVENA河）在地下水位以上或之下（在链尺公里2+150和7+072之间）都遇到；根据预期的隧道走线，地层主要分成9个“均质”区，但是地层条件比原来认为的更为异质。因为这种条件会在短距离内快速改变，就此证明，这就是土压平衡盾构机成功操作的关键。初期阶段 承包商SAN RUFFILLO合资根据两家各自领先的地下工程公司选择了两台LOVAT土压平衡盾构机（表1）。2003年7月和11月从隧道南洞口，沿着走线北部推进开始。但是不幸，2004年10月，当第一台盾构已经前进了2090m，而第2台盾构掘进1480m时，因为地层复杂性和合同约束导致工作停顿。
图例说明：-原文第21页图1 “NODO DI BOLOGNA ”走线表明双管隧道从SAN RUFFILLO进入中央车站。RING ROAD=环路CENTRAL STATION=中央车站表1 LOVAT 土压平衡盾构机主要性能大刀盘直径9402mm前部盾构直径9.377m盾尾直径9.364m盾构长度10.7m顶进油缸36个顶进行程2250mm顶推面积730cm2最大操作压力350巴最大贯穿率100mm/min最大总推力100，000kN大刀盘最大扭矩20，000Kn/m压力传感器数目8个盾尾空隙压浆管线6个泡沫管线8个表2 控制位于地下水位以上地层内TBM挖掘面压力的警戒值和报警值警戒值（巴）报警值下限值上限值下限值上限值TBM11.21.61.01.8TBM21.41.91.22.1在洞口 装配其中一台EPB TBM图2 长期停车时注射膨润土进入空档的效果 随着不同合同的争论，通过 “技术协商委员会”、由各方组成的委员会解决争论之后， 隧道掘进工作2005年5月22日再度开始。该委员会主席PIERRE GENTON，包含双方选出的GIANNI ARRIGONI和IGOR LETO组成的委员。 当施工恢复时，一项严格监控系统建立，由负责TBM挖掘作业控制的咨询商总协调。建立一个“TAVOLA TECHNICO”（罗浮特盾构技术）小组，接受和审查TBM日常报告和周报，其中运转条件、记录的参数和任何重大事件都有总结。承包商、工程师和咨询商的周会审视了每周业绩，完成控制步骤。当隧道300m掘进工作完成时，TBM主要参数和岩土测定经过了后分析来决定所使用的数值的适当性，并推荐下一个300m推进的数值。报告被称为“TBM推进计划”（或者 ‘PAT’来自葡萄牙文“PLANI DE AVAN?O DA TUNELADORA”）， GEODATA确定为了建设PORTO地铁而为每一台TBM准备的。参数TBM需要经常紧密控制的最重要的参数是：● 工作面支持● 出土‘显性密度’● 输出排土重量● 盾尾压浆的体积和压力 使用现有岩土工程数据和其他设计数据，挖掘面支持的参考压力可以确定，并在上、下限警戒值之间规定一个操作范围，也确定一个报警值，决不可以超越它。如果测量值等于报警值，TBM操作人员必须停下盾构工作，并向监理员汇报（表2） TBM操作人员保持着工作面实际压力、盾构推进速度和螺旋输送机转动速度。在长时间（维护）或短时间（拼装衬砌环）停机时膨润土添加入空档或挖土舱。土压指示立即对反复注射作出反应，而这些定时注射是根据维持工作面压力在规定数值之上而采取的（图2）。 工作面压力对控制掘进产生的总沉降是至关重要的。图3a表明停机前后，TBM 1经过所造成的沉降，那时要对它采取严格控制，可以立即看到的就是沉降明显减小。但是仔细审查，表明发生在工作面前面的沉降也影响所经受过的总沉降。因此，全程必须要受控。图3a表明由于TBM 2经过（停车以后）的额外沉降不可避免地比TBM 1沉降要大一些，并且因此需要较大的工作面压力（表2）。图4表示测得的土体流失（从地面沉降推导）和位于监控段下面的TBM工作面所施加的平均压力之间关系曲线，也就是说，该曲线图表示发生在工作面前方的沉降部分的工作面压力效应。 因为安全原因界定了参比的支撑压力，并在位于TBM舱壁以内最高的传感器所测得的。在本例中这些盾构处于隧道顶部下面1.5m，因此最高传感器总是测得最小读数。使用了“显性密度”的概念（这是GEODATA公司
图例说明：-原文第21页图1 “NODO DI BOLOGNA ”走线表明双管隧道从SAN RUFFILLO进入中央车站。RING ROAD=环路CENTRAL STATION=中央车站表1 LOVAT 土压平衡盾构机主要性能大刀盘直径9402mm前部盾构直径9.377m盾尾直径9.364m盾构长度10.7m顶进油缸36个顶进行程2250mm顶推面积730cm2最大操作压力350巴最大贯穿率100mm/min最大总推力100，000kN大刀盘最大扭矩20，000Kn/m压力传感器数目8个盾尾空隙压浆管线6个泡沫管线8个表2 控制位于地下水位以上地层内TBM挖掘面压力的警戒值和报警值警戒值（巴）报警值下限值上限值下限值上限值TBM11.21.61.01.8TBM21.41.91.22.1在洞口 装配其中一台EPB TBM图2 长期停车时注射膨润土进入空档的效果 随着不同合同的争论，通过 “技术协商委员会”、由各方组成的委员会解决争论之后， 隧道掘进工作2005年5月22日再度开始。该委员会主席PIERRE GENTON，包含双方选出的GIANNI ARRIGONI和IGOR LETO组成的委员。 当施工恢复时，一项严格监控系统建立，由负责TBM挖掘作业控制的咨询商总协调。建立一个“TAVOLA TECHNICO”（罗浮特盾构技术）小组，接受和审查TBM日常报告和周报，其中运转条件、记录的参数和任何重大事件都有总结。承包商、工程师和咨询商的周会审视了每周业绩，完成控制步骤。当隧道300m掘进工作完成时，TBM主要参数和岩土测定经过了后分析来决定所使用的数值的适当性，并推荐下一个300m推进的数值。报告被称为“TBM推进计划”（或者 ‘PAT’来自葡萄牙文“PLANI DE AVAN?O DA TUNELADORA”）， GEODATA确定为了建设PORTO地铁而为每一台TBM准备的。参数TBM需要经常紧密控制的最重要的参数是：● 工作面支持● 出土‘显性密度’● 输出排土重量● 盾尾压浆的体积和压力 使用现有岩土工程数据和其他设计数据，挖掘面支持的参考压力可以确定，并在上、下限警戒值之间规定一个操作范围，也确定一个报警值，决不可以超越它。如果测量值等于报警值，TBM操作人员必须停下盾构工作，并向监理员汇报（表2） TBM操作人员保持着工作面实际压力、盾构推进速度和螺旋输送机转动速度。在长时间（维护）或短时间（拼装衬砌环）停机时膨润土添加入空档或挖土舱。土压指示立即对反复注射作出反应，而这些定时注射是根据维持工作面压力在规定数值之上而采取的（图2）。 工作面压力对控制掘进产生的总沉降是至关重要的。图3a表明停机前后，TBM 1经过所造成的沉降，那时要对它采取严格控制，可以立即看到的就是沉降明显减小。但是仔细审查，表明发生在工作面前面的沉降也影响所经受过的总沉降。因此，全程必须要受控。图3a表明由于TBM 2经过（停车以后）的额外沉降不可避免地比TBM 1沉降要大一些，并且因此需要较大的工作面压力（表2）。图4表示测得的土体流失（从地面沉降推导）和位于监控段下面的TBM工作面所施加的平均压力之间关系曲线，也就是说，该曲线图表示发生在工作面前方的沉降部分的工作面压力效应。 因为安全原因界定了参比的支撑压力，并在位于TBM舱壁以内最高的传感器所测得的。在本例中这些盾构处于隧道顶部下面1.5m，因此最高传感器总是测得最小读数。使用了“显性密度”的概念（这是GEODATA公司
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