本发明涉及隧道施工技术领域，特别涉及一种双护盾tbm小净距隧道施工方法。
背景技术：
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。tbm在国外长大隧道施工中已广泛应用，如英法海峡隧道、丹麦大海峡隧道、莱索托隧道等。在我国，tbm主要用于长大铁路隧道及水工隧洞施工，如西康线秦岭隧道、南疆线中天山隧道、兰渝线西秦岭隧道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号线和青岛城市轨道交通2号线地铁施工中开始使用tbm。
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tbm小净距段掘进施工经验，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。
然而，随着tbm掘进左右线隧道净距逐渐变小，左线出洞处隧道净距最小，tbm隧道净距小于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，将会对小净距隧道及周边围岩产生较大影响。因此，需要采取合理的应对措施，才能保证施工的正常进行。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种双护盾tbm小净距隧道施工方法，其克服了现有技术的上述缺陷。
本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：
一种双护盾tbm小净距隧道施工方法，包括以下步骤：
(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先行洞施加临时支撑和管片背后注浆；
(3)加强对先行隧道监控量测。
优选地，上述技术方案中，所述步骤(1)包括：
(11)根据tbm设计参数计算得出撑靴作用于岩壁面压力；
(12)根据tbm设计参数在在小净距段掘进过程中参数设置，同时进行姿态调整、纠偏控制以及模式切换。
优选地，上述技术方案中，所述步骤(2)包括：
(21)对tbm先行洞施加临时支撑：当tbm后行洞隧道距先行洞净距小于6m时需要安装可移动式台车支撑体系，该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；该台车支撑体系纵向支撑间距为1环；后行隧道移动开挖时先行隧道的支撑台车紧跟移动；
(22)管片背后注浆：隧道净距小于6m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；当tbm先行隧道与后行隧道间距小于3m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3m，且袖阀管不能打入后行隧道。
优选地，上述技术方案中，所述步骤(3)包括：
(31)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、螺栓应力、土压力、管片径向收敛以及管片裂缝指标进行监测，当监测发现任意一种需要处理的情况时，立即通知tbm机和支撑台车停止推进，上报数据，分析原因，查明原因并采取针对性措施后，恢复掘进；
(32)支撑应力监测：模拟现场条件，沿纵向10米布设一个横撑测点，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；采频率读数仪进行数据采集，监测精度0.1hz，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，得出断面位置上的型钢受力情况。
优选地，上述技术方案中，所述步骤(31)中的需要处理的情况为管片表面出现大于0.14mm的裂缝或挤压破损、管片环缝张开量大于1.4mm、管片径向收敛超过7mm以及管片环缝或纵缝出现渗漏水情况。
本发明上述技术方案，具有如下有益效果：
与现有技术相比，通过安装可移动式台车支撑结构，隧道移动开挖时先行隧道的支撑台车也须紧跟移动，同时结合监测，首次实现了隧道开挖线净距0.57m的小净距隧道tbm安全掘进施工；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；同时，施工中提高了施工效率，缩短了施工工期，可以进行推广使用。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行详细描述，以便于进一步理解本发明。
本申请以青岛地铁为实施例进行详细描述。一种双护盾tbm小净距隧道施工方法，包括以下步骤：(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先行洞施加临时支撑和管片背后注浆；(3)加强对先行隧道监控量测。以下详细来说：
(1)合理控制掘进参数，降低刀盘转速，减少推力，慢速通过：
(11)tbm掘进撑靴参数：根据tbm设计参数，tbm支撑盾外径6150mm，单侧撑靴2个油缸，油缸总行程400mm，所以撑靴最大支撑直径为6550mm，撑靴面积4.8㎡，正常掘进时撑靴油缸压力280bar，经计算得出撑靴作用于岩壁面压力为1.47mpa。
(12)技术参数：
1)在小净距段掘进过程中参数设置：
当净距为4-6m时，推进速度控制在30-40mm/min，推力控制在4000-5000kn，刀盘扭矩控制在500-600kn.m，刀盘转速控制在4-5rpm。
当净距为2-4m时，推进速度控制在20-30mm/min，推力控制在3000-4000kn，刀盘扭矩控制在400-500kn.m，刀盘转速控制在3-4rpm。
当净距小于2m时，推进速度控制在10-20mm/min，推力控制在2000-3000kn，刀盘扭矩控制在300-400kn.m，刀盘转速控制在2-3rpm。
2)姿态控制
21)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。
根据线路条件所做的分段轴线推进控制计划、导向系统反映的掘进姿态信息，结合隧道地层情况，通过分区操作掘进机的推进油缸来控制掘进方向。
在上坡段掘进时，适当加大掘进机下部油缸的推力；在下坡段掘进时则适当加大上部油缸的推力；在左转弯曲线段掘进时，则适当加大右侧油缸推力；在右转弯曲线掘进时，则适当加大左侧油缸的推力；在直线平坡段掘进时，则应尽量使所有油缸的推力保持一致。
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。
22)纠偏控制：正常掘进情况下水平偏差应控制在±30mm，达到预警值时主司机应及时调整，接近或达到极限值±50mm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0～30mm，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。
蛇行修正及纠偏时应缓慢进行，如修正过急，蛇行反而更加明显。在直线推进的情况下，应选取掘进机当前所在位置点与设计线上远方的一点作一直线，然后再以这条线为新的基准进行线形管理。在曲线推进的情况下，应使掘进机当前所在位置点与远方点的连线同设计曲线相切。
23)模式切换
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。
(2)对tbm先行洞施加临时支撑和管片背后注浆
(21)对tbm先行洞施加临时支撑：
当tbm后行洞隧道距先行洞净距小于6m(yk32 809-yk32 981及左线并行段)时需要安装此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(1.5m)，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。
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。
台车可在钢轨上行进，台车在外力的推力下，可不卸力实现沿纵向向前移动。支撑点需避开纵缝位置以及手孔位置。台车设计时应根据支撑可能承受的最大内力及隧道不均匀变形允许值，事先估算钢支撑的最小刚度，支撑应具备预应力调节的功能，千斤顶加力方向应与隧道径向相同。
后行洞tbm操作室必须与移动台车随时保持相互联系，如tbm或支撑台车出现故障，则相应的支撑台车或tbm掘进机必须停止向前推进，直至相互确认故障排除后方可恢复掘进和推进。
后行洞tbm机在小净距段掘进过程中要平稳、连续、慢速掘进。必须严格控制掘进机姿态，如果需要纠偏，则纠偏量不能过大。
(22)管片背后注浆：
隧道净距小于6m(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。
当tbm先行隧道与后行隧道间距小于3m(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3m，且袖阀管不得打入后行隧道。
注浆设计参数：浆液扩散半径为1.0～1.2m，注浆压力0.5～1.5mpa，施工中，可根据注浆试验或施工前期注浆效果验证、评估后进一步修正确定。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，注浆工程数量以现场实际发生计量。
注浆标准与效果：(1)单孔注浆以定量定压相结合。定量标准：当注浆量达到单孔设计注浆量的1.5～2倍，压力仍然不上升，可采取注双液浆等措施缩短凝胶时间，使压力达到设计终压，结束该孔注浆；定压标准：各孔段均达到设计终压，并稳定10min，且进浆速度为开始进浆速度的1/4或注浆量达到设计注浆量的80％，即可结束该孔注浆。(2)注浆效果检测：注浆后，岩体渗透系数≤1×106cm/s；注浆达到设计强度，采取检查孔不少于3个，直观检测浆液渗透情况。渗透系数不合格者需进行二次补灌。
(3)加强对先行隧道监控量测
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。
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、螺栓应力、土压力、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0.14mm的裂缝或挤压破损；(2)管片环缝张开量大于1.4mm；(3)管片径向收敛超过7mm；(4)管片环缝或纵缝出现渗漏水情况。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。检测项目和量测方法如表1所示。
表1监测项目、量测方法
2)支撑应力监测
拟现场条件，沿纵向10米布设一个横撑测点，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。
采频率读数仪进行数据采集。监测精度0.1hz。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。
通过安装可移动式台车支撑体系，隧道移动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，首次实现了隧道开挖线净距0.57m的小净距隧道tbm安全掘进施工。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，避免了隧道围岩周围的大范围扰动，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。
虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用于限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种不同的选择和修改，因此本发明的保护范围由权利要求书及其等同形式所限定。
1.一种双护盾tbm小净距隧道施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
(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先行洞施加临时支撑和管片背后注浆；
(3)加强对先行隧道监控量测。
2.根据权利要求1所述的双护盾tbm小净距隧道施工方法，其特征在于，所述步骤(1)包括：
(11)根据tbm设计参数计算得出撑靴作用于岩壁面压力；
(12)根据tbm设计参数在小净距段掘进过程中参数设置，同时进行姿态调整、纠偏控制以及模式切换。
3.根据权利要求1所述的双护盾tbm小净距隧道施工方法，其特征在于，所述步骤(2)包括：
(21)对tbm先行洞施加临时支撑：当tbm后行洞隧道距先行洞净距小于6m时需要安装可移动式台车支撑体系，该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；该台车支撑体系纵向支撑间距为1环；后行隧道移动开挖时先行隧道的支撑台车紧跟移动；
(22)管片背后注浆：隧道净距小于6m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；当tbm先行隧道与后行隧道间距小于3m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3m，且袖阀管不能打入后行隧道。
4.根据权利要求1所述的双护盾tbm小净距隧道施工方法，其特征在于，所述步骤(3)包括：
(31)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、螺栓应力、土压力、管片径向收敛以及管片裂缝指标进行监测，当监测发现任意一种需要处理的情况时，立即通知tbm机和支撑台车停止推进，上报数据，分析原因，查明原因并采取针对性措施后，恢复掘进；
(32)支撑应力监测：模拟现场条件，沿纵向10米布设一个横撑测点，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；采频率读数仪进行数据采集，监测精度0.1hz，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，得出断面位置上的型钢受力情况。
5.根据权利要求4所述的双护盾tbm小净距隧道施工方法，其特征在于，所述步骤(31)中的需要处理的情况为管片表面出现大于0.14mm的裂缝或挤压破损、管片环缝张开量大于1.4mm、管片径向收敛超过7mm以及管片环缝或纵缝出现渗漏水情况。
技术总结