护盾式TBM隧道管片壁后豆砾石分布规律

摘要

作为管片与围岩间的连接层，TBM隧道中的豆砾石对管片受力具有重要意义。受施工技术、地质条件等影响，豆砾石填充不密实、分布不均匀的现象时常发生，导致管片出现错台、开裂、渗漏水等灾害，故探明豆砾石分布特征是分析管片受力的基础。对此，依托青岛地铁TBM隧道项目，采用地质雷达对管片壁后豆砾石分布特征进行现场测试，并进行单环管片豆砾石吹填数值模拟，分析了隧道直行段、转弯段豆砾石在管片壁后的迁移过程，讨论了地质条件、吹填压力、塌方等因素对吹填质量的影响规律。结果表明：在TBM隧道施工中，拱顶、隧底及转弯段外侧下部为豆砾石空洞多发部位，拱顶与隧底空洞长度大于1 m，主要表现为层间脱空，转弯段外侧下部豆砾石空洞规模较小且不密实；地质条件越差，豆砾石出现空洞的概率及规模越大，强风化地层表现最为明显；塌方通过阻碍豆砾石迁移路径、增加碰撞耗能影响豆砾石吹填质量，但影响范围仅在塌方处；提升豆砾石吹填压力可以改善拱顶和隧底豆砾石填充状态，地质条件越好，改善程度越明显，强风化地层豆砾石吹填质量改善不明显；管片壁后豆砾石空洞按照形成原因分为3类：碰撞耗能、塌方掉块和转弯段间隙变小，并给出了3类空洞的多发部位、特征及施工控制建议。

关键词

隧道工程 / 全断面隧道掘进机 / 管片 / 豆砾石 / 分布特征

基金资助

山东省自然科学基金项目（ZR2020QE265）; 国家自然科学基金项目（42172310）