長(zhǎng)沙地鐵典型板巖地層土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)精細(xì)化控制

肖超，陽軍生，褚東升，王樹英

?

長(zhǎng)沙地鐵典型板巖地層土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)精細(xì)化控制

肖超1，陽軍生1，褚東升2，王樹英1

(1. 中南大學(xué) 土木工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙，410075；2. 中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 廣州，510230)

依托長(zhǎng)沙地鐵2號(hào)線典型板巖地段盾構(gòu)工程，對(duì)盾構(gòu)總推力和刀盤扭矩計(jì)算值與實(shí)測(cè)值進(jìn)行對(duì)比分析，并對(duì)刀盤每轉(zhuǎn)切深和土艙壓力進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，提出典型板巖地層中土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)的控制值。最后結(jié)合地表沉降監(jiān)測(cè)，對(duì)參數(shù)控制的效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。研究結(jié)果表明：采取理論方法計(jì)算板巖地層中盾構(gòu)總推力和刀盤扭矩時(shí)，需對(duì)這2個(gè)參數(shù)進(jìn)行修正。修正總推力計(jì)算值時(shí)，修正系數(shù)取1.4~1.7；修正刀盤扭矩計(jì)算值時(shí)，修正系數(shù)取0.4~0.5。同時(shí)刀盤每轉(zhuǎn)切深應(yīng)控制在30~40 mm之間；土艙壓力應(yīng)控制在0.09~0.13 MPa之間?；诘乇沓两当O(jiān)測(cè)，上述盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)控制值具有一定的合理性，且效果明顯。盾構(gòu)掘進(jìn)區(qū)域內(nèi)地表的沉降比較小，基本控制在1.5~4.0 mm。

板巖；土壓平衡盾構(gòu)；掘進(jìn)參數(shù)；精細(xì)化控制；地表沉降

掘進(jìn)參數(shù)的確定是盾構(gòu)施工一項(xiàng)很重要的工作，在多數(shù)情況下掘進(jìn)參數(shù)選取直接控制著掘進(jìn)區(qū)域內(nèi)地表的沉降。因此，盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)的控制和優(yōu)化對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)工程順利完成起著至關(guān)重要的作用。由于長(zhǎng)沙地鐵起步比較晚，在長(zhǎng)沙這種多板巖的地區(qū)盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)的確定還缺少經(jīng)驗(yàn)，如何合理的控制和優(yōu)化板巖盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)以控制地表的沉降是一個(gè)非常值得研究的課題。目前國(guó)內(nèi)外針對(duì)硬巖和軟土地區(qū)盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)參數(shù)的研究比較多。王洪新等[1]推導(dǎo)了刀盤扭矩的計(jì)算公式，并建立了刀盤扭矩與總推力、土艙壓力、刀盤轉(zhuǎn)速及推進(jìn)速度關(guān)系。Delisio等[2]采用場(chǎng)切深指數(shù)(FPI)分析評(píng)價(jià)了硬巖地層中盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)。顏波等[3?5]通過對(duì)軟土地層盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)進(jìn)行控制，評(píng)價(jià)分析了掘進(jìn)區(qū)域地表沉降，建(構(gòu))筑物穩(wěn)定性。Wang等[6]對(duì)比了室內(nèi)試驗(yàn)總推力和模型計(jì)算值，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果改進(jìn)了模型。Kim等[7]研究了盾構(gòu)開挖過程中的力學(xué)行為，討論了盾構(gòu)開挖過程中的地表變形和控制問題。本文作者依托長(zhǎng)沙地鐵2號(hào)線工程對(duì)土壓平衡盾構(gòu)總推力和刀盤扭矩進(jìn)行反算，并與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)參數(shù)值進(jìn)行對(duì)比，對(duì)兩者進(jìn)行修正。同時(shí)統(tǒng)計(jì)分析刀盤每轉(zhuǎn)切深和土艙壓力。最后結(jié)合掘進(jìn)參數(shù)的效果分析，對(duì)長(zhǎng)沙地鐵典型板巖中盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)進(jìn)行了精確控制。

1 工程概況

長(zhǎng)沙地區(qū)的板巖主要分布西北面，以湘江為界的大部分河西地區(qū)。河西地鐵隧道工程主要位于中風(fēng)化板巖地層中，而位于強(qiáng)風(fēng)化板巖地層中不多(見圖1)。為了分析長(zhǎng)沙地區(qū)典型板巖區(qū)域內(nèi)主要盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)，結(jié)合隧道掘進(jìn)區(qū)域地層資料和地質(zhì)異常分布圖分析，選取長(zhǎng)沙地鐵2號(hào)線湘江隧道溁灣鎮(zhèn)至橘子洲區(qū)間(第80~145環(huán))65環(huán)作為典型板巖的分析段，該段主要中風(fēng)化板巖。其物理力學(xué)參數(shù)見表1。

圖1 長(zhǎng)沙地鐵典型板巖地段地層剖面圖

表1 掘進(jìn)區(qū)域板巖地層物理力學(xué)特性[8]

長(zhǎng)沙地區(qū)的板巖主要屬于上古生界二疊統(tǒng)板溪群。板溪群不整合于冷家溪群之上，平行不整合于震動(dòng)紀(jì)長(zhǎng)安組與富祿組之下，時(shí)代歸屬晚元古代。結(jié)構(gòu)面和地下水作用是影響板巖工程地質(zhì)特性關(guān)鍵因素。板巖破壞形式隨著結(jié)構(gòu)面的變化會(huì)不同，破壞形式主要有結(jié)構(gòu)面破壞，剪切破壞和復(fù)合破壞。長(zhǎng)沙地鐵2號(hào)線區(qū)域內(nèi)板巖呈灰色、青灰色，板巖內(nèi)部存在有大量的由黏土礦物組成的層理、片理、裂縫等軟弱結(jié)構(gòu)面。崩解特性較強(qiáng)，且崩解指數(shù)與風(fēng)化程度直接相關(guān)，程度越高，崩解越強(qiáng)烈，遇水易軟化、崩解[8]。

長(zhǎng)沙地鐵2號(hào)線采用土壓平衡盾構(gòu)(具體參數(shù)見表2)。隧道管片外徑為6.0 m，內(nèi)徑為5.4 m，寬度為1.5 m，分布為3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)管片、2個(gè)鄰接管片和1個(gè)封頂管片。

表2 盾構(gòu)機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

2 總推力與刀盤扭矩的計(jì)算和分析

2.1 總推力

在巖(土)體盾構(gòu)掘進(jìn)過程中，盾構(gòu)機(jī)的總推力大致包括6個(gè)部分：盾構(gòu)側(cè)面與周邊地層的摩阻力1、掘進(jìn)時(shí)正面的阻力2、盾尾與管片間的摩阻力3、當(dāng)盾構(gòu)機(jī)切口環(huán)凸出于刀盤時(shí)應(yīng)考慮切口環(huán)的貫入阻力4、在曲線中掘進(jìn)時(shí)應(yīng)考慮變向阻力5和尾隨機(jī)構(gòu)的牽引力6等[9?11]。

由于巖層的存在一定的自穩(wěn)能力，在巖層的掘進(jìn)時(shí)，盾構(gòu)機(jī)的拱頂、兩側(cè)和底部所受的壓力均很小，對(duì)盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)影響不大。所以盾構(gòu)機(jī)在不同類型的地層掘進(jìn)時(shí)，影響盾構(gòu)機(jī)總推力的主要是盾構(gòu)機(jī)自重引起的摩擦力12和盾尾、管片間的摩阻力3和盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)正面的阻力2，而正面阻力2由切削巖體的阻力21和艙壓阻力222部分組成，計(jì)算公式如下：

式中：為刀盤上安裝滾刀的數(shù)量；d為巖石的滾壓系數(shù)；u為巖石抗壓強(qiáng)度；i為滾刀的刃角半徑；i為盤形滾刀的半刃角；為巖石的自然破碎角；為滾刀半徑；為每轉(zhuǎn)切深；e為盾構(gòu)機(jī)外徑；s為盾構(gòu)機(jī)入倉壓力；C為盾殼與管片之間的摩擦因數(shù)；c為每環(huán)管片的質(zhì)量。

采用上述計(jì)算公式，計(jì)算出長(zhǎng)沙地區(qū)板巖地層中盾構(gòu)總推力理論值，計(jì)算參數(shù)的選取見表3。基于理論計(jì)算值與實(shí)際值的對(duì)比分析，對(duì)理論計(jì)算值進(jìn)行了修正，并得出相應(yīng)的修正系數(shù)。

式中：1為盾構(gòu)機(jī)總推力修正值；為盾構(gòu)機(jī)總推力理論計(jì)算值；1為修正系數(shù)。

表3 總推力計(jì)算參數(shù)

分析長(zhǎng)沙地區(qū)典型板巖中盾構(gòu)機(jī)總推力實(shí)際值、理論值和優(yōu)化值對(duì)比分析圖(圖2)可知：盾構(gòu)機(jī)總推力的實(shí)際值要比理論計(jì)算值要大，約大60%。通過對(duì)比長(zhǎng)沙地區(qū)典型板巖盾構(gòu)機(jī)刀盤總推力理論計(jì)算值和實(shí)際值，提出了適合該地區(qū)的影響系數(shù)的具體數(shù)值，取1.4~1.7。理論值修正后，實(shí)測(cè)值的變化曲線與修正值的變化曲線比較接近，這表明總推力的修正值能較好的指導(dǎo)盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)時(shí)總推力的確定。理論計(jì)算值、實(shí)際值和修正值都隨著深度的增加有增大的趨勢(shì)。

1—實(shí)際值；2—理論值；3—修正值；4—頂板厚度

圖2 總推力實(shí)測(cè)值、理論值與優(yōu)化值的關(guān)系

Fig. 2 Relationship among measured value, calculated value and optimal value of total thrust

2.2 刀盤扭矩

盾構(gòu)機(jī)的刀盤切削巖(土)土體過程中，刀盤會(huì)受到刀盤與土體之間的摩擦力、地層抗力、攪拌土體的阻力和刀具受到的摩擦阻力等，這些因素都是形成盾構(gòu)刀盤扭矩的主要原因。在巖層中盾構(gòu)機(jī)的刀盤切削扭矩主要包含：刀盤正面與土體之間的摩擦阻力扭矩1；刀盤背面與壓力艙內(nèi)的土體摩擦阻力扭矩2；刀盤側(cè)面與土體之間的摩擦阻力3；刀具切削時(shí)的地層抗力產(chǎn)生的扭矩4；刀盤攪拌阻力矩5等[9?10]。而在巖層中盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)，1，3和4是影響刀盤扭矩的主要因素?？紤]到巖層中盾構(gòu)機(jī)的拱頂、兩側(cè)和底部所受的壓力均很小，刀盤側(cè)面與土體之間的摩擦阻力(3)只受到刀盤自重的影響，土壓力對(duì)其影響很小。各扭矩的計(jì)算公式如下：

式中：為側(cè)向土壓力系數(shù)；為刀盤與土體之間的摩擦因數(shù)；為土體的重力密度；為地表到盾構(gòu)機(jī)軸線的垂直距離；為刀盤開口率；1為刀盤的質(zhì)量；為刀盤半徑；1為刀盤系數(shù)；為盾構(gòu)機(jī)外徑；為盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)速度；為刀盤轉(zhuǎn)速；u為巖土體單軸抗壓強(qiáng)度。

采用上述計(jì)算公式，計(jì)算出長(zhǎng)沙地區(qū)板巖地層中盾構(gòu)刀盤扭矩理論值，計(jì)算參數(shù)的選取見表4。并對(duì)在長(zhǎng)沙地區(qū)典型板巖中掘進(jìn)時(shí)刀盤扭矩進(jìn)行修正。

式中：1為盾構(gòu)機(jī)總推力修正值；為盾構(gòu)機(jī)總推力理論計(jì)算值；2為修正系數(shù)。

表4 刀盤扭矩計(jì)算參數(shù)

對(duì)比分析長(zhǎng)沙地區(qū)典型板巖中刀盤扭矩實(shí)際值、理論值和優(yōu)化值(圖3)可知：刀盤扭矩的實(shí)際值和理論計(jì)算值之間存在著一定的差異，板巖地層中板巖的刀盤扭矩的理論值要比實(shí)際值要大很多。通過對(duì)比長(zhǎng)沙地區(qū)典型板巖盾構(gòu)機(jī)刀盤扭矩理論計(jì)算值和實(shí)際值，提出了適合該地區(qū)的影響系數(shù)的具體數(shù)值，取0.4~0.5。理論值修正后其變化曲線與實(shí)際值變化曲線比較相符。同時(shí)理論計(jì)算值、實(shí)際值和優(yōu)化值與盾構(gòu)機(jī)頂板的厚度成正比。

1—實(shí)際值；2—理論值；3—修正值；4—頂板厚度

圖3 刀盤扭矩實(shí)際值、理論值與優(yōu)化值的關(guān)系

Fig. 3 Relationship among measured value, calculated value and optimal value of cutter torque

3 刀盤每轉(zhuǎn)切深和土艙壓力的統(tǒng)計(jì)分析

刀盤的每轉(zhuǎn)切深是影響總推力和刀盤扭矩計(jì)算的關(guān)鍵因素，而土艙壓力也是影響總推力重要因素。在總推力計(jì)算中，刀盤每轉(zhuǎn)切深和土艙壓力決定刀盤正面的推力。在扭矩的計(jì)算中，它對(duì)確定地層抗力產(chǎn)生的扭矩有重要的影響。所以，確定刀盤每轉(zhuǎn)切深和土艙壓力對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)總推力和刀盤扭矩的控制和優(yōu)化起到關(guān)鍵的作用。刀盤每轉(zhuǎn)切深計(jì)算表達(dá)式如下：

式中：為刀盤的每轉(zhuǎn)切深；為盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)速度；為刀盤轉(zhuǎn)速。

土艙壓力是土壓平衡盾構(gòu)最重要的工作參數(shù)之一。盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)，控制開挖面穩(wěn)定和地表變形主要是通過控制土艙的支護(hù)壓力實(shí)現(xiàn)的，合理地確定土艙壓力對(duì)于有效控制地表沉陷與隆起、保證盾構(gòu)施工安全和連續(xù)作業(yè)是非常重要的[12?14]。

通過對(duì)典型板巖中刀盤的每轉(zhuǎn)切深和土艙壓力進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，獲得了兩者的直方圖和描述性統(tǒng)計(jì)表，分別如圖4和表5所示。由圖4和表5可知：在典型板巖地層中刀盤每轉(zhuǎn)切深的離散性不大，但該值偏離均值的程度較大，方差達(dá)到了21.130 0；其主要分布在30~40 mm之間，其平均值為33.720 0 mm；其分布曲線為左偏態(tài)，且較為平坦。土艙壓力的離散性不大，且偏離均值的程度較?。黄淦骄抵饕植荚?.09~0.13 MPa之間，其平均值為0.099 0 MPa；其分布曲線為由偏態(tài)，且較為平坦。

首先，認(rèn)真組織電力工程輸電線路施工圖紙會(huì)審和施工應(yīng)用技術(shù)交底的工作，檢查設(shè)計(jì)是否滿足電力工程施工的實(shí)際要求。其次，認(rèn)真做好輸電線路結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和選型工作，檢驗(yàn)設(shè)計(jì)和選型對(duì)施工的適應(yīng)和對(duì)設(shè)計(jì)意圖的符合情況。最后，審核電力工程輸電線路施工的組織方案、管理設(shè)計(jì)和監(jiān)督體系，從各個(gè)角度提高電力工程輸電線路施工的經(jīng)濟(jì)效益。

表5 刀盤每轉(zhuǎn)切深和土艙壓力描述性統(tǒng)計(jì)

注：管片觀測(cè)環(huán)數(shù)量為80。

(a) 刀盤每轉(zhuǎn)切深；(b) 土艙壓力

圖4 刀盤每轉(zhuǎn)切深和土艙壓力直方圖

Fig. 4 Histogram of cutting depth per rotation and soil pressure

4 掘進(jìn)參數(shù)效果評(píng)價(jià)和控制

通過盾構(gòu)掘進(jìn)期間地表累計(jì)沉降監(jiān)測(cè)果，對(duì)上述盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)的合理性和可行性進(jìn)行分析。通過整理地表沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)后，得出了不同環(huán)號(hào)管片處地表沉降累值變化曲線，如圖5所示。由圖5可知：盾構(gòu)掘進(jìn)區(qū)域內(nèi)地表的沉降得到了較好的控制，地表沉降控制在1.5~4.0 mm，最大值僅為4.03 mm左右，遠(yuǎn)低于地表沉降警戒值。采用上述掘進(jìn)參數(shù)在長(zhǎng)沙地區(qū)典型板巖中進(jìn)行盾構(gòu)開挖時(shí)，能較好地控制地表累計(jì)沉降，保證周圍建(構(gòu))筑的安全。這表明這些掘進(jìn)參數(shù)具有一定的合理性。

圖5 累計(jì)沉降變化曲線

基于總推力與刀盤扭矩計(jì)算理論值的修正和刀盤每轉(zhuǎn)切深與土艙壓力的統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)合參數(shù)效果評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)對(duì)長(zhǎng)沙地區(qū)典型板巖中主要盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)的精確控制：對(duì)于總推力，計(jì)算出總推力后，需對(duì)理論值其進(jìn)行修正，修正系數(shù)取1.4~1.7；對(duì)于刀盤扭矩，計(jì)算出理論值后，同樣需對(duì)其修正，修正系數(shù)取0.4~0.5；刀盤每轉(zhuǎn)切深可在30~40 mm之間取值，平均值為33 mm左右；土艙壓力可在0.09~0.13 MPa之間進(jìn)行取值，其平均值控制在0.099 0 MPa。

5 結(jié)論

1) 在長(zhǎng)沙典型板巖地段采用理論計(jì)算確定土壓平衡盾構(gòu)總推力和刀盤扭矩時(shí)，總推力計(jì)算值小于實(shí)測(cè)值，而刀盤扭矩計(jì)算值大于實(shí)測(cè)值。因此需要對(duì)這2個(gè)參數(shù)進(jìn)行修正。

2) 提出了盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)的精確控制范圍：總推力修正系數(shù)取1.4~1.7；刀盤扭矩修正系數(shù)為0.4~0.5；刀盤每轉(zhuǎn)切深應(yīng)控制在30~40 mm之間；土艙壓力控制在0.09~0.13 MPa之間。

3) 盾構(gòu)掘進(jìn)區(qū)域內(nèi)地表的沉降得到較好的控制，地表沉降控制在1.5~4.0 mm，最大值僅為4.03 mm左右，遠(yuǎn)低于地表沉降警戒值。表明主要參數(shù)精細(xì)化控制后能較好地控制地表累計(jì)沉降，保證周圍建(構(gòu))筑的安全，確定了這些參數(shù)的控制值的有效性和合理性。為長(zhǎng)沙地區(qū)今后地鐵隧道施工提供了一定理論依據(jù)。

[1] 王洪新. 土壓平衡盾構(gòu)刀盤扭矩計(jì)算及盾構(gòu)施工參數(shù)關(guān)系研究[J]. 土木工程學(xué)報(bào), 2009, 42(9): 109?113.
WANG Hongxin. Calculation of cutter head torque for EPB shield and the relationship between cutter head torque and shield driving parameters[J]. China Civil Engineering of Journal, 2009, 42(9): 109?113.

[2] Delisio A, Zhao J, Einstein H H. Analysis and prediction of TBM performance in blocky rock conditions at the Lotschberg base tunnel[J]. Tunneling and Underground Space Technology, 2013, 33: 131?142.

[3] 顏波, 楊國(guó)龍, 林輝, 等. 盾構(gòu)隧道施工參數(shù)優(yōu)化與地表沉降控制研究[J]. 地下空間與工程學(xué)報(bào), 2011, 7(2): 1683?1687.
YAN Bo, YANG Cuolong, LIN Hui, et al. Research on shield tunneling parameters optimization and surface subsidence control[J]. Chinese Journal of Underground Space and Engineering, 2011, 7(2): 1683?1687.

[4] 孫謀, 劉維寧. 軟土地層盾構(gòu)近距穿越老式建筑區(qū)參數(shù)分析[J]. 土木工程學(xué)報(bào), 2009, 42(12): 170?176.
SUN Mou, LIU Weining. Parameters analysis for shield tunneling under old building in soft ground[J]. China Civil Engineering Journal, 2009, 42(12): 170?176.

[5] 王輝. 建(構(gòu))筑物下盾構(gòu)掘進(jìn)使用隆沉控制[J]. 鐵道工程學(xué)報(bào), 2011, 154(7): 94?98.
WANG Hui. Control of settlement caused by shield excavation construction under building and structures[J]. Journal of Railway Engineering Society, 2011, 154(7): 94?98.

[6] WANG Lintao, GONG Guofang, SHI Hu. Modeling and analysis of thrust force for EPB shield tunneling machine[J]. Automation in Construction, 2012, 27: 138?146.

[7] Kim S H, Jeong G H, Kim J S. Predicted and measured tunnel face behavior during shield tunneling in soft ground[J]. Tunneling and Underground Space Technology, 2006, 21(3/4): 264.

[8] 中冶地集團(tuán)西北巖土工程有限公司. 長(zhǎng)沙市軌道交通二號(hào)線一期工程勘察I標(biāo)巖土勘察報(bào)告[R]. 長(zhǎng)沙: 中冶地集團(tuán)西北巖土工程有限公司, 2009: 1?20.
China Metallurgical Group Northwest Geotechnical Engineering Co.Ltd. Geotechnical Investigation Report of Changsha City Rail Transit Line Two Stage One[R]. Changsha: China Metallurgical Group Northwest Geotechnical Engineering Co.Ltd., 2009: 1?20.

[9] 鄧立營(yíng), 劉春光, 黨軍鋒. 盾構(gòu)機(jī)刀盤扭矩及盾體推力計(jì)算方法研究[J]. 礦山機(jī)械, 2010, 38(17): 13?16.
DENG Liying, LIU Chunguang, DANG Junfeng. Research on method of calculating torque of cutter head of shield machine and thrust of shield[J]. Mining Machine, 2010, 38(17): 13?16.

[10] 陳仁朋, 劉源, 湯旅軍, 等. 復(fù)雜地層土壓平衡盾構(gòu)推力和刀盤扭矩計(jì)算研究[J]. 地下空間與工程學(xué)報(bào), 2012, 8(1): 26?32.
CHEN Renpeng, LIU Yuan, TANG Lüjun, et al. Research on calculation of thrust and cutter head torque on shield in complex strata[J]. Chinese Journal of Underground Space and Engineering, 2012, 8(1): 26?32.

[11] 吳起星, 黃威然, 馬宏偉. 盾構(gòu)機(jī)總推力反算滾刀法向破巖力探討[J]. 暨南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)與醫(yī)學(xué)版), 2010, 31(5): 485?494.
WU Qixing, HUANG Weiran, MA Hongwei. Discussion on inverse calculation of normal force of rock breaking by disc cutter by total thrust of shield[J]. Journal of Jinan University, 2010, 31(5): 485?494.

[12] 魏綱, 周洋, 魏新江, 等. 土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)對(duì)地面隆起影響的研究[J]. 地下空間與工程學(xué)報(bào), 2012, 8(S2): 1703?1709.
WEI Gang, ZHOU Yang, MA Hongwei, et al. Research of influence of EBP shield tunneling parameters on ground uplift[J]. Chinese Journal of Underground Space and Engineering, 2012, 8(S2): 1703?1709.

[13] 魏新江, 周洋, 魏綱, 等. 土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)關(guān)系及其對(duì)地層位移影響的試驗(yàn)研究[J]. 巖土力學(xué), 2013, 34(1): 73?79.
WEI Xinjiang, ZHOU Yang, WEI gang, et al. Research of EPB shield tunneling parameter relations and their influence on stratum displacement[J]. Rock and Soil Mechanics, 2013, 34(1): 73?79.

[14] 褚東升. 長(zhǎng)沙地鐵下穿湘江土壓平衡盾構(gòu)隧道掘進(jìn)參數(shù)研究[D]. 長(zhǎng)沙: 中南大學(xué)土木工程學(xué)院, 2012: 30?112.
CHU Dongsheng. Study of EPB shield tunnelling parameters of Changsha metro passing beneath Xiangjiang River[D]. Changsha: Central South University. School of Civil Engineering, 2012: 30?112.

Detailed control for shield excavation parameters in typical slate strata of Changsha Metro

XIAO Chao1, YANG Junsheng1, CHU Dongsheng2, WANG Shuying1

(1. School of Civil Engineering, Central South University, Changsha 410075, China;2. CCCC FHDI Engineering Co., Ltd., Guangzhou 510230, China)

Based on Changsha Metro line 1 EPB shield tunneling project, the measured value and calculated value of total thrust and cutter torque were analyzed, cutter cutting depth per rotation and soil tank pressure were summarized, and then controlled values of EPB shield parameters were ascertained in typical slate area of Changsha Metro consequently. Combined with monitoring of ground surface subsidence, the effect of parameter control was evaluated. The results show that the total thrust correction item of calculated value must be kept in the region of 1.4?1.7, and the cutter torque ranges from 0.4 to 0.5. The cutting depth per rotation should be controlled between 30 mm and 40 mm at the same time, and the soil tank pressure is between 0.09 MPa and 0.13 MPa. According to the monitoring results of ground surface settlement, the controlled parameters have a relatively rational and obvious effect. The ground surface settlement is very small, which is mainly between 1.5 mm and 4.0 mm.

slate; earth pressure balance shield; shield parameter; detailed control; ground surface settlement

U455.4

A

1672?7207(2015)01?0261?06

2014?02?13；

2014?04?09

國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2012BAK24B02)；國(guó)家自然科學(xué)青年基金項(xiàng)目(51208516)；湖南省博士生科研創(chuàng)新項(xiàng)目(CX2014B072) (Project(2012BAK24B02) supported by the National Science and Technology Pillar Program; Project(51208516) supported by the National Natural Science Foundation of China for Youths; Project(CX2014B072) supported by Hunan Provincial Innovation Foundation for Postgraduate)

肖超，博士研究生，從事城市盾構(gòu)方面的研究；E-mail: xiaochao317@qq.com

10.11817/j.issn.1672?7207.2015.01.035

(編輯 楊幼平)