난징 지하철 1 라인 실드 터널 개요
남경지하철 1 1 기 공사 남기올림픽 중심역, 북쪽에서 마이가오 다리, 전체 길이 2 1.72km, * *15 구간. 이 중 5 개 반표 구간은 EPB 방패 시공으로, 방패 추진총장 약 10.9km 으로 상하이 터널 설계원과 중철낙양 터널 설계원이 설계한다. 방패 터널의 최대 커버 두께 15m, 최소 두께는 0.7m 에 불과합니다. 터널 종단경사는 V 형이고 최대 종경사는 33% 로 높은 역 저구간을 형성합니다. 최소 평면 곡선 반지름은 400m 입니다. 방패 터널이 가로지르는 주요 지층은 가소성 ~ 소프트 플라스틱 미사 점토, 미사, 미사, 미사 클램프 미세 모래입니다. 그중 진흙 점토는 압축성이 높아서 토류를 일으키기 쉬우며 굴착면이 매우 불안정하다. 미세 모래, 미세 모래 혼합 모래 수분 함량, 투수성, 분출수, 용사, 특히 터널 길이는 150m 으로 심각한 액화구역에 있어 설계와 시공에서 액화효과를 고려했다.
방패 터널선이 지나가는 도심지, 거리가 좁고 교통이 바쁘며 도로 양쪽에 고층 빌딩이 늘어서 있고 지하 파이프라인이 많다. 터널은 진하, 김천강, 고성벽, 현무호 도로 터널 및 수많은 건물을 통과할 것이다. 방패가 진하를 통과할 때 흙은 0.7m 에 불과하며, 방패와 현무호 도로 터널 바닥의 최소 정거리는 1m 에 불과하여 시공이 매우 어렵다.
2 실드 머신 선택
남경지하철 1 호선 방패 터널 안에는 총 4 개의 방패기가 있는데, 그 중 3 개는 독일 헤릭사에서 생산되고, 1 은 일본 미쓰비시 회사를 위해 생산된다. 난징 지역의 지질수문조건에 따르면 주로 진흙 미사질 점토, 분질 점토, 분사, 분토입니다. 지하수위는 지표 아래 1 ~ 2m 이고, 침투계수는 5× 10-3cm/s 로 액화되기 쉽다. 사용된 방패 유형은 흙물 방패와 토압 밸런스 방패일 수밖에 없다. 흙탕물 방패 공사에서 진흙탕을 분리해야 하는데, 점유 면적이 커서 환경에 약간의 오염을 초래할 수 있다. 그리고 방패 가격이 비싸서 장비 기술을 익히기가 쉽지 않다. EPB 방패는 분질 점토와 수성 사질 분토층에 적용된다. 또 진흙 추가 장치도 갖춰져 있어 지표 침하를 통제하는 데 좋은 효과가 있다. 따라서 EPB 실드는 4 개의 실드로 선택되었습니다.
이제 3 타깃 방패기를 예로 들어 방패기의 주요 매개변수를 소개합니다. 방패 기계 설계는 최대 깊이 18m, 최대 등반 속도 35‰, 최소 변환 반지름 300m 입니다. 16 쌍 32 개의 잭으로 구성된 방패 최대 밀기 3560t. 실드 외부 지름 6340mm, 실드 호스트 길이 7400mm, 실드 총 길이 60m. 커터 최대 토크 469.4t·m, 커터 스윙 40%.
3 실드 터널 공사
3. 1 실드 터널링 기본 상황
남경지하철 1 호선 방패 터널 단선 추진 길이 10.9km 은 3 단으로 나뉘어 각각 4 개의 방패로 추진된다. 이 중 방패는 중화문역 북근무정-삼산거리역 (실험단) 에서 신거리-주강도로, 상하이 터널회사가 미쓰비시 방패로 시공한 것이다. 이 표단 단선 추진 길이는 3.206km 으로 2003 년 10 년 말 완료 예정, 총 공사 기간은 3 1 개월입니다. 이 터널의 윗부분은 얇은 흙을 덮고, 실험 세그먼트는 4 ~10M 에 불과하다. 방패는 내진하를 통과할 때 항부처리가 필요하며, 방패기는 항부판 바닥에서 0.8m 밖에 떨어져 있지 않다. 방패 2 위 세그먼트는 삼산가-장부원-신거리, 단선 추진 길이 3.06km 로 2003 년 10 년 말 완성될 예정이다. 이 단락은 상하이 기초회사가 독일 Herrick 사의 방패로 시공했다. 방패 3 위 세그먼트는 현무문-서복골목-난징역, 단선 추진 길이 4.57km 로 2003 년 2 월 말 완성될 예정이다. 이 표지판은 낙양터널국이 독일 Herrick 방패 두 대로 시공한다. 이 표지에는 많은 난점이 있다. 방패는 현무호, 현무호 터널, 고성벽, 김천강 및 여러 건물을 가로질러야 하며, 방패 부분은 미세한 모래 지층을 통과해야 한다. 현재 시공 상황으로 볼 때 방패 공사가 비교적 순조로웠으며, 현재 현무호 터널, 내진하, 건설중인 김천강을 가로질러 침하 통제가 기대에 이르렀다. 방패 평균 추진 속도 8 ~ 10 주/일, 방패 3 위 최고 속도 17 주/일.
3.2 실드 입구 및 출구 구멍 보강
방패 터널은 모두 24 개의 출입동단이다. 지질 조건, 수문 조건, 지상 환경 분석에 근거하여 모두 보강이 필요하다. 방패 터널 수출입 은 기술적 난이도가 크고 절차가 복잡한 시공 단계이다. 일단 잘못 처리하면 터널 입구 밖의 흙이 무너지거나 유실되기 쉬우며, 심지어 방패가 통제력을 잃기도 한다. 따라서, 지질 환경 조사를 진지하게 진행하는 기초 위에서 합리적인 강화 방안을 취하여, 방패기가 보강구역에 들어가기 전의 조작을 엄격히 통제하고, 굴착면에 팽윤토진흙을 적절히 주입하고, 저속으로 칼을 밀고, 과부하 작업을 방지해야 한다. 방패가 수신 우물에 들어가기 전에 칼날이 휘핑 말뚝이나 제트 말뚝에 걸려서 어쩔 수 없이 추진되는 불리한 현상을 피해야 한다.
터널 내부 및 외부 끝 우물 지층 보강 범위는 터널 굴착 윤곽 외부 3.0m, 시작 끝 보강 길이는 6.0m, 도착 끝 보강 길이는 3.5m 입니다. 그러나 시공 상황으로 볼 때 사층 세그먼트 3.5m 방패 도착 세그먼트의 보강 길이는 비교적 짧다.
방패 작업정 보강 방법의 선택은 지질 수문 주변 환경 등에 근거해야 한다. 지질이 복잡하기 때문에 난징 지하철은 현지 조건에 따라 여러 가지 보강 방법 (예: 심층교반, 고압 스프레이 그라우팅, 우물 점 강수, 동결법 등) 을 채택하고 있다. , 때로는 여러 가지 방법의 조합을 사용할 수 있습니다. 깊은 혼합 방법은 점성 토양 및 미사 질 토양에 적합합니다. 고압 제트 그라우팅법은 모래와 실토에 적용된다. 강화 후 토양의 강도는 0.5MPa 안팎의 무제한 압축 강도를 제어하고, 토양을 고르게 강화하고, 방류모래로 밀봉하는 것이 방패가 터널을 안전하게 드나드는 데 매우 중요하다.
현재 방패가 터널로 드나드는 시공 상황을 보면 서복골목을 뚫고 현무문으로 들어갈 때 시공이 비교적 순조롭지만, 2 번과 1 번 방패가 터널을 드나들 때 약간의 문제가 발생했다. 한 역의 2 단 방패가 구멍에서 나올 때 두 번 용사가 나타나면 용사량은 1 100 m3 으로 주로 개구부 중심 동쪽, 서쪽에 집중된다. 동부 20m2 지역 지면 침하 약 1.5m, 보강 구역 남서부 지면 침하 약 1.5m ... 개구부의 콘크리트가 이미 파헤쳐 부분적으로 갈라졌다. 콘크리트가 입구에서 불안정해지는 것을 막기 위해, I 자 강철 빔 번호. 18 용접은 개구부 강철 고리에 횡선으로 용접되어 나무 몰드로 C20 콘크리트를 부어 보강한다.
유사의 재발을 막기 위해 방패기의 안전을 보장하기 위해서는 끝우물을 보완해야 한다. 따라서 세 가지 방법, 즉 깊은 우물 강수 방법, 제트 말뚝 보강 방법, 동결 방법을 고려해 보십시오. 두 차례의 모래 유출량에 따르면, 출사량은 장기적으로 감소하지 않고 오히려 증가하는 추세로 지하수 보급이 비교적 풍부하다는 것을 알 수 있다. 내진하강은 장부원 남단 두정에서 약 50 미터, 지하수와 내진하가 서로 통할 수 있어 강수 효과를 보장할 수 없다. (알버트 아인슈타인, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 성공명언) 이론적으로, 이 지층은 회전 스프레이 강화 효과가 비교적 좋지만, 연속 벽과 혼합 파일+솔리드 사이에 끼어 회전 스프레이 보강을 하고, 한쪽은 단단한 시멘트 토양이고, 한쪽은 철근 콘크리트로 파일 효과에 영향을 미친다. 또한 개구부 연속 벽이 갈라져 제트 말뚝 공사 시 측면 누출이 발생할 수 있으며 지층에 흐르는 물이 있을 수 있어 말뚝 형성에 영향을 미칠 수 있습니다. 마지막으로, 동결 방법을 사용하여 끝 우물을 보완하고 보강하기로 결정하고, 차폐 구멍 방향으로 작업 우물 연속 벽 바깥쪽을 따라 동결 구멍을 배치하고, 동결 구멍 내에서 저온 염수를 순환하고, 동결 구멍 근처의 물 지층을 동결하여 동토벽을 형성하기로 결정했습니다. 동토벽 보호 아래 방패 터널링. 동토벽 설계 유효 두께 0.5m, 유효 폭 8.7m, 동결 깊이 18.5m (구멍 주변 동토층 겹침 폭 1m, 아래쪽 겹침 높이 2.5m).
대량의 모래로 인해 방패 1 호 표지판이 아웃될 때 방패 터널 입구가 열리지 않는다. 원래 터널 개구부 주위의 토체는 터널 위쪽 4m, 아래쪽 3m, 좌우 각각 3m, 축 방향 6m 의 단일 파이프 스프레이 그라우팅으로 강화되었습니다. 추진 범위 내 많은 곳에 순미사 수층이 존재하고, 모래가 심하여 많은 곳에서 강화 효과가 뚜렷하지 않다. 따라서 강수를 통해 지하수위를 15m 이하로 낮추어 구멍이 뚫릴 때 용사와 모래가 생기지 않도록 합니다. 우물 점은 터널 양쪽의 2m 에 설치되며, 실드 추진 방향을 따라 우물 점 간격 2.5m, 행당 5 개 *** 10, 각 우물 파이프 길이 17.5m, 여기서 필터 길이는 4.0m 입니다.
3.3 실드 터널링 매개 변수 최적화
방패 공사에서는 주변 토양에 대한 교란을 최소화하는 것이 관건이며, 방패 굴착면의 안정을 유지하고, 파이프 조각이 방패를 떠난 후 제때에 틈을 메우는 것이다. 이렇게 하려면 실드 터널링 매개변수를 조정하여 동시 그라우팅과 2 차 그라우팅을 잘 해야 합니다.
실드 터널링은 주로 커터 및 토창 압력, 출토량, 추진 속도, 나선 속도, 잭 총 상단 추력, 그라우팅 압력, 실드 경사, 실드 자세 및 세그먼트 조립 편차 등의 10 매개변수로 제어됩니다. 실드 터널링 매개변수를 합리적으로 선택하기 위해 지질 깊이 및 환경 조건에 따라 매개변수 선택을 예측하고 실드 축 위의 표면 변형을 측정하고 피드백하여 선택한 매개변수의 합리성을 확인하고 시공 매개변수를 최적화합니다. 일반적으로 작업 우물에서 50 ~ 100 m 범위를 실험 세그먼트로 선택하고 실험 세그먼트 지표 침하 관찰을 통해 매개변수를 최적화합니다. 토압 밸런스 방패는 굴착면의 토압 균형을 보장하기 위해 추진 속도를 제어하고 배수량을 조정하여 지층의 수토압력과 토창 압력의 차이를 최소화할 수 있다. 이 균형은 일종의 동적 균형이다.
3.4 특별 사이트 처리
이 프로젝트에는 많은 어려움이 있다. 다음은 두 공사장의 처리 방안만 소개한다.
3.4. 1 방패가 현무호 터널을 가로지른다.
방패 터널은 건설중인 현무호 고속도로 터널을 두 번 통과하는데, 두 터널의 최소 거리는 1.0m 에 불과하다.
현무호 터널 밑부분의 침하 통제가 엄격하여 침하 통제가 -20mm 이내이고 융기 통제가 5mm 이내로 되어 있어 방패 시공이 매우 어렵다. 방패 공사의 안전과 현무호 터널의 향후 운영 안전을 위해 방패 시공 과정의 모델 실험과 수치 분석 결과에 따라 다음과 같은 기술적 조치가 취해졌다.
(1) 미사질 미사질 점토이고 중간층이 얇기 때문에 현무호 터널이 시공되기 전에 터널 아래 지하철에 그라우팅 강화 (Q0> 0.5mpa) 를 했습니다.
(2) 현무호 터널 설계에서 터널의 세로 강성을 높이기 위해 후면판의 보강을 강화하고, 후면판 아래에 항발 말뚝을 증설하여, 운영 시 대부분의 하중이 항발 말뚝을 통해 하부 기초까지 이동하게 하며, 방패 터널이 떠 있는 것을 막을 수 있다.
(3) 방패 시공 과정의 감시를 강화하고, 제때에 2 차 그라우팅을 하여 토압 균형을 통제한다.
현재, 방패 터널 좌측선은 이미 현무호 터널을 순조롭게 통과했다. 모니터링에 따르면 현무호 터널의 최대 침하 1.9mm, 최대 융기 1mm 이 예상 요구 사항을 충족합니다.
3.4.2 방패가 진회하를 가로지른다
1 번 방패는 삼산거리에서 중화문방패 구간까지 내진하를 통과해야 한다. 이곳의 커버는 매우 얇습니다. 원래 강바닥돌 밑 1.5m 깊이는 기본적으로 모석, 깨진 벽돌 등 건축 쓰레기로, 방패가 방부판 밑바닥에서 80cm 에 불과하여, 상부 커버가 견고하지 못하고, 누수가 발생하기 쉬우며, 터널 상부 압력이 너무 작아서 터널이 위로 떠내려가고, 아랫부분에 틈이 생길 수 있습니다. 또한, 차폐 터널링은 제어하기 어렵고, 방패는 쉽게 이탈한다. 그 결과, 방패는 내진하를 가로질러 공사할 때 자갈, 벽돌 등 건축 쓰레기를 치우고, 흙을 덮고, 그 위에 70cm 두께의 부동판을 붓는 조치를 취했다. 지붕 아래에서 방패 앞의 토양은 압축되어 그라우팅된다. 그라우팅 구멍은 PVC 튜브, 내부 지름 100mm, 보강 깊이 7m, 구멍 거리, 구멍 거리 1m, * * *16/kloc 를 사용합니다
4 실드 건설 기술 개발
도시화 수준이 높아지면서 지하 공간은 지상 공간처럼 과도하게 밀집되어 도시 지하철 건설이 큰 깊이, 장거리, 자동화, 대형 단면 또는 임의 단면 방향으로 발전할 수밖에 없다. 도시 지하철의 발전에 적응하기 위해 방패 시공 기술은 다음과 같은 발전 추세를 가지고 있다.
(1) 큰 깊이
도시권의 지하관은 다양해 하수관, 가스, 통신, 전력케이블, 지하철, 지하상가, 지하주차장 등 기존 구조물들이 있어 지하공간이 점점 밀집되고 있다. 새로운 철도 교통 계획은 반드시 이러한 기존 지하 구조를 피하고 깊이 발전할 것이다. 지하 심부에서 방패 시공을 할 때, 방패 칼날 밀봉, 방패 꼬리 밀봉, 깊은 우물 시공 등의 문제를 해결해야 한다.
1980 년 일본은 칼판 100t/m2, 방패 꼬리 밀봉 방수 시스템의 방패를 개발하여 10km 이상을 연속 발굴할 수 있게 했다. 밀봉 기술은 이미 40 여 개의 지하 수압이 30t/m2 를 초과하는 방패 터널에서 사용되고 있다. 잉글랜드 해협 방패 공사에서 이 물 정지 시스템을 채택하여 최대 수압이 100t/m2 에 달하고 최대 굴착 길이가 20km 에 달한다. 높은 수토압력으로 밀폐된 물 정지 기술의 발전으로 방패가 심층 시공을 할 수 있게 되었다.
방패 시공이 깊어지면서 방패 우물의 시공이 점점 어려워지면서 시공안전, 공사 기간, 공사 건설비가 효과적으로 통제되지 못하고 있다. 따라서 새로운 방패기와 그에 상응하는 시공 방법을 연구하여 샤프트 시공의 모순을 해결할 필요가 있다. 199 1 년 및 1993 년 일본은 MSD 실드 지하만남법은 방패기가 터널 양끝에서 발굴되고, 두 개의 방패기가 지하에서 기계적 연결을 만나 중간축을 취소하는 방법이다. 종횡연속 굴착법은 당구 방패로 지면에서 직각으로 샤프트와 수평 터널을 연속적으로 파내는 방법이다. 그 주요 특징은 샤프트도 방패기로 파내어 샤프트 시공이 빠르고 안전하다는 것이다.
(2) 장거리
방패 시공 깊이의 증가와 공사장, 공사 기간 및 시공 비용의 제한으로 인해 장거리 방패 시공은 불가피하다. 장거리 시공 시 지질변화가 커서 같은 방패기를 발굴할 때 연토 자갈 사암 암석 등 지층을 만날 수 있다. 이를 위해서는 동일한 방패 기계가 서로 다른 지층을 만날 때 해당 칼을 자유롭게 교체할 수 있는 기술과 복합 지층의 터널링 기술을 개발해야 합니다. 독일은 KURUN 방패 기계를 개발했는데, 칼을 방패기 내부로 회전시켜 칼을 교체할 수 있어 중축이나 지층 그라우팅으로 칼을 교체하는 것을 피할 수 있다. 같은 굴착면에 연토와 암석이나 사암이 모두 있을 때 양용 방패기가 발명되었다. 방패기의 칼에는 암석층을 발굴하는 초경 절삭 드릴, 흙과 모래를 발굴하는 절삭 날, 고급 지질 시추기가 갖추어져 있다. 시공할 때 굴착과 파이프 설치를 동시에 진행하여 시공 속도를 크게 높였다.
방패 시공 깊이와 길이가 늘어나면 불가피하게 급커브나 가파른 비탈을 만나게 되는데, 이는 일반 방패 시공으로는 완성할 수 없는 것이다. 1980 년 전방향 힌지식 차폐가 개발되었습니다. 현재 힌지식 방패는 수평 반지름이 10m 인 급커브를 극복하고 종단경사 시공은 30 도 이내입니다.
(3) 자동화
큰 깊이, 장거리, 고속, 대형 단면의 방패 공사에서 가장 중요한 것은 공사 기간을 단축하고, 노동 강도를 낮추고, 시공 안전을 보장하고, 품질을 높이는 것이다. 이를 위해서는 방패 공사의 자동화 수준을 높여야 한다. 현재 해외 장거리 방패 시공을 위한 방패기에는 일반적으로 굴착 관리, 굴착면 안전 제어 시스템, 안내 자동 제어 시스템, 세그먼트 취급 및 공급 시스템, 세그먼트 자동 설치 시스템이 장착되어 있습니다.
(4) 굴착 단면의 다양 화
원형 횡단면은 힘에 장점이 있고, 방패 시공에도 적합하고, 쉽게 조립할 수 있기 때문에, 방패 시공은 원형 단면을 많이 사용한다. 그러나 원형 단면을 효과적으로 사용할 수 없는 경우도 있습니다. 투자를 절약하기 위해서는 필요에 따라 지하 부분을 발굴하는 것이 이상적이다. 이에 따라 일본은 1987 년 첫 MF 진흙 다중원 방패를 개발해 199 1 년 첫 DOT 토압 균형 다중원 방패를 개발해 직사각형 방패, 타원형 방패 등 이형을 잇따라 개발했다. 포인트 실드 머신 블레이드는 동일한 평면에 있으며 블레이드는 동시에 회전합니다. MF 방패 기계의 칼날은 엇갈린 굴착이고, 절단면은 패널 구조입니다. MF 또는 DOT 방패는 다중 터널 및 단일 다중 스팬 스테이션 건설에 모두 사용할 수 있습니다. 현재 세계에는 총 13 대의 EPB 방패기가 있으며, 일본은 이미 6 개의 표지가 이중원 방패기를 성공적으로 채택하였다. 상하이 터널은 일본과 합작하여 상해 M8 선 쌍원 방패 터널을 건설했다.
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