tbm双护盾技术在地铁工程施工中的应用

段、28m中间风井、36.6m混合所，整个隧道都是单线 单洞，衬砌隧道采用内径5.4m、厚度0.4m、环宽1.5m

预制混凝土管片，其左右线隧道净距离达到6.8m。2工程难点广深港高铁线路在羊台山T B M隧道

YDK25+892 （ ZDK25+87O ）地段开始运行。用微

设，尤其是已经成为长大隧道建设中首要的选择技 术。起初在城市隧道建设中使用TBM技术较少，但

是在深圳地铁开发中运用了 TBM双护盾施工技术且 取得了成功。风化花岗岩做2个隧道之间的隔层（地层），广深

港高铁隧道拱顶埋深95m,与其他隧道之间净距离 达到 3O.O7m。1工程概况羊台山隧道设置在深圳地铁6号线

在TBM通过时会对现有的路基造成损失，成为

上，总长度达到3293.3 5m ,起止里程是

YDK24+160-YDK27+453.35,该标段称为6101。

当前最主要的施工风险。而且手续办理方面对于下 穿高铁线路也很难，基于当前形式，无法准确判断

整条线路基本为下穿，途径福龙路进入地下隧道、 出高铁线路和地铁隧道之间是否有断层和裂隙。烂尾楼、厂房区、别墅区、台资素王食品厂、2个 采石场、广深客运专线、机荷高速直到水田新村后

3 TBM双护盾施工方法及工艺3.1 TBM始发及试掘进3.1.1

TBM始发及试掘进施工流程TBM始发、试掘进施工流程为：TBM托架、滑

出隧道。大浪站TBM

始发中何风井浪合所

（TBM接收吊出）移架安装-始发段轨道安装-TBM盾体、后配套吊 装下井-后配套设施安装-TBM组装调试f空推通 过暗挖隧道f管片衬砌锁定装置安装-首环管片安

明挖段

425m

TBM TBM 空推段空推 308m 38m*60mTBM 1684m空推段暗挖26.115m 602.97flm装一管片衬砌锁定装置喷锚-loom试掘进。图1 TBM掘进区间段示意图3.1.2 TBM始发试掘进200mTBM换步包括：（1 ）每环的出渣量应当控制在79n?,按照1.6

该隧道运用TBM施工和暗挖施工相结合进行， 如图1所示，包括425m明挖、602.976m暗挖、运用

TBM技术长度为2206m、166m空推、1840m是掘进

的松散系数来计算渣土，出渣量做如下控制：TBM收稿日期：2019-09-02作者简介：张海奎（1977-）,男，广东深圳人，中铁建大桥工程局集团第二工程有限公司工程师，研究方向：地下与 隧道工程.• 52 •隧道每环的理论出渣量(实方)为TT xD2x L/4=

3.14 x 6.47 x 6.47 x 1.5/4=49.3m%(2) 等TBM主机全部进入岩层内后，轴线的

电机频率、刀盘转速、推进力和推进速度等因素。

随时检查TBM掘进时的参数变化和掌子面状态等， 也可根据TBM显示的掘进参数和预计周边岩石情况 对掘进参数进行适当调整。(8 )刀盘作业停止后将刀盘退后约3~5cm,依

高程可以慢慢向上纠偏3cm后保持，这一TBM技术

的调整是相对于主机和刀盘的自重影响。(3) TBM技术施工要求滚动角保持在1。以

次停止喷水系统、旋转系统、驱动电机、皮带机， 表明掘进行程结束。内，称之为滚动角控制。(4) 管片衬砌装置锁定的状态需要在换步时

注意，TBM的辅助油缸转速推力是30~40bar,且主 推速度和换步速度同步。推进速度和油缸推力包括：(1 )刀盘推进速度要保持在20~40mm/min,

(9)开始下一掘进工作前需撑紧伸出前的护

盾液压支撑机构，并且前移推进油缸拖动支撑盾， 拖拉后配套到达指定位置，以此完成换步，再次重 复掘进准备工作方可开始下一段掘进工作。当支撑

护盾和后配套的前移是通过辅助油缸和推进油缸来

然后进入岩层，油缸的主推推力也要控制在1000T 以里，保持现在的速度进行TBM试掘进，影响TBM

共同完成时，证明掘进机采用了单护盾形式进行

工作。3.2.2管片拼装施工掘进效果的因素有主推进油缸的压力和主推进的速

度，并且TBM掘进的推力主要来源于主推进油缸。(2)因为始发洞表面不平整，要控制好刀盘

管片在进行密封粘贴之前需要充分清洗，方便 贴合得更好，用于防水。决定本环的纠偏量和纠偏

转速和扭矩，每次进行作业时都应当让刀盘转速 措施与上一环的状态和管片盾尾间隙有关，所以安 装前需要检查。稳定，再缓慢工作，刀盘要低贯入度切入围岩， 且要和掌子面保持l()cm的距离才可启动，起初刀

第一环节居中安放，为保证安装位置的精确，

盘以2~3r/min低速转动工作，等掌子面平整后可 要对安装周围的环境进行清理，尤其要彻底清除盾 壳安装部位的垃圾和积水，用管片拼装机沿吊机梁 吊起管片放到盾尾位置。千斤顶要根据安装管片来 撤回，安装一段撤回一段千斤顶，其余千斤顶仍旧

以逐步提到5~6r/min工作，刀盘扭矩需要控制在

2000kN • m以下。3.2正常掘进施工3.2.1掘进施工(1 )确定机器运转正常，按照顺序启动配套

保持原样。整体安装过程中TBM—直保持不变向、

不后退、不变坡的状态。运用水平尺找到第一块管

皮带机和主机皮带机。(2)提示进入到工作状态，表明启动了掘进

片和上一段管片的水平位置，并且保持管片环面的 平整度和椭圆度。纵向压紧环向止水条，然后环向 压紧纵向止水条，再轻微调动对准螺栓孔，让第二 环管片和上一环管片及第一环管片基本保持水平。 每拼装一环管片就要拧紧纵向和环向的连接螺栓，

机各个部位的声电报警系统。(3 )把变频驱动电机按照顺序启动。(4 )把主轴承和各个部位的油润系统启动，

保证各个润滑系统正常运转。(5 )在启动刀盘之前需要完成以下几点：

之后在整体管片安装好后，拧紧所有的链接螺栓。 用TBM技术掘进结束、每环管片安装完毕以后， 完整检查一次已成环的三环范围内的螺旋拴是否

①让刀盘的转动扭矩可靠传递到支撑护盾，并且调

整扭矩反作用油缸来支撑扭矩支承梁。②若岩石不 足以支撑护盾的支撑梁，用转环转动来推进油缸，

拧紧。3.2.3壁后回填施工让油缸旋转形成一定的角度，抵抗刀盘扭矩的圆周 力。完成2项工作后开始调整刀盘转速到之前选定 的转速上，同时启动除尘系统风机。(6) 刀盘在土层面施工时不能喷水，避免破

(1 )盾尾外径和管片外径之间随着TBM双护

盾向前推进会产生空隙，由于两者之间存在数值

差，此时需要壁后注浆。一般先填充豆砾石，但是 豆砾石空隙率高，完全填充可能性小，因此采用注 浆的办法来达到完全填充。壁后回填注浆后能提高

坏土层的稳定性；在岩石面工作时喷水，启动喷水

系统再与岩石面接触，可降温。掘进作业时一定要 考虑掌子面是否平整，调到一定转速后再施工。隧道的止水性，也能保证管片衬砌早期的稳定性， 让管片外围受力均匀。为避免窜浆，一定要先进行

(7) 刀盘运转中要注意皮带转速、驱动变频 豆砾石填充再进行注浆。• 53 •(2)进行管片外豆砾石的填充以达到管片的 (2) 为保证每片管片填密实均匀，需要增加

豆砾石的注浆量，同时在最后的2()环配合比里增加

稳定性，称之为壁后回填豆砾石，在管片拖出盾 尾以后通过预留的注浆孔进行填充。在管片底部

一定的水泥量。区域和链接桥两侧的上部进行豆砾石填充作业， 每一环上都有3个豆砾石填充孔位，分别在底部和

(3) 避免管片横向受力忽然减小，环间接缝

变大，需要做到“三个一次”，即复紧一次管片

顶部。3.2.4 TBM掘进中的方向控制拼装，复紧一次管片拖出盾尾，复紧一次管片链 接桥，并且保证后20环管片4道螺栓复紧制度严格 把关。TBM表面和地层间摩擦阻力不均匀是受隧洞曲

线和坡度变化等因素影响，TBM推进也可能会有一 点偏差，不可能完全根据之前设计好的隧洞轴线前

(4) 刀盘转速和掘进速度以及总推力都会影

响隧道结构的稳定性，应在TBM进入端头(空推隧 道结构)5m段时慢慢降低速度。(5) 要充分利用贯通前控制测量出的结果，

进，还有可能岀现偏差的是开挖面上的土压力和刀

盘切削地层引起的不均匀阻力，千斤顶参数的设定 也会导致推进方向有所偏差，因为在TBM推进过程 中千斤顶承受力在不同地位，可能导致盾尾间隙变

让TBM达到最后2次的系统移站，TBM进行复测时

对测站点击视点三维坐标做精确的测量，按照测量 好的数据对地铁进行规范性要求，再进行人工复

小，从而让管片局部受力进一步恶化，造成地层损 失，最终导致地表沉降加大。所以在施工过程中及 时挽回这种偏差很重要，应该采取一定的措施来控 制掘进方向。3.3 TBM到达及接收3.3.1 TBM到达施工流程测，测量结束以后和VMT导向系统显示的数据进行 比对，以改正TBM掘进姿态。4结语综上所述，TBM解决了之前矿山法的弊端，

如粉尘大、安全风险高、温度高、作业环境差等，

大约有20m的暗挖隧道在混合小里程方向，需 要用TBM空推技术进行施工，TBM到达的混合所吊 出井要有20m的暗挖隧道让管片通过，再由TBM空

开始可能投资金额较大，但是在施工速度、施工安

全及环保方面可以得到充分的保障，降低了施工风 险，取得良好的经济效益。本文以实际工程为背景 对TBM双护盾技术展开了探讨，可供今后类似工程 提供参考。*推到混合所吊岀井导台来完成吊装和拆解。3.3.2管片拉紧装置安装Hl()()型钢在最后2()环的管片上作为链接拉

杆，这样可以避免在TBM贯通后管片横向受力忽然 减小，从而降低环间裂缝变大的可能性。用弯螺栓

参考文献来完成该项工程，需要在螺栓孔的地方设置横向拉

杆，为避免横向拉杆脱落，通过钢板利用螺栓在连 接拉杆上将横向拉杆固定在管片上。3.3.3到达前施工参数控制李强.斜井双护盾TBM施工技术研究[D].石家庄：石 家庄铁道大学，2016.[2] 吴浩.地铁工程双护盾TBM施工地层稳定性及支护结

构受力机理研究[D].成都：西南交通大学，2017.[3] 方志强.地铁工程双护盾TBM施工关键技术探讨[J].

居舍，2019 ( 15 ) : 49.[1]

(1 )掘进过程中会出现各种问题，如刀盘载

头或者突变量达到2cm时，就属于TBM姿态突变，

(责任编辑：吕杰)应立刻停止施工。• 54 •