ВЫДЕРЖКА:

Туннели вырытые Continental Engineering Corporation (CEC) для подземная часть проекта метро Джайпура столкнулась с обычными проблемами, связанными с проектами метро. во всем мире, в том числе небольшие участки, а также связанные с этим проблемы, связанные с сегментом и мусором. место для хранения и т. д. Однако эти проблемы были относительно простыми по сравнению с Проблемы, с которыми сталкиваются при проходке тоннелей. Баланс давления на землю (EPB) TBM были необходимо бурить под чрезвычайно низкой вскрышной породой, рядом и под несколькими культурно чувствительными исторические сооружения. Возраст этих построек и методы их строительства / материалы имели большое значение. озабоченность при рассмотрении возможных последствий осадки грунта, вызванной проходкой туннелей, и вибрации. В этом документе будут описаны меры, принятые в отношении операций ТБМ и наземных мониторинг, чтобы гарантировать, что эти исторические сооружения не подверглись неблагоприятным воздействиям из-за проходки туннелей.

1. ВВЕДЕНИЕ

Джайпур, также известный как «Розовый город». столица индийского штата Раджастхан и имеет
население чуть более трех миллионов человек. Это имеет почти миллион зарегистрированных двигателей транспортных средств, из них около 70% мотоциклов и около 2,7 млн. автомобильные поездки совершаются ежедневно (Метро Джайпура Оценка воздействия на окружающую среду, 2013 г.).

В чтобы облегчить хроническое движение транспорта в городе перегруженность системы метро конструкция и частью этой системы является подземный участок 1800 м двухтрубного туннели, управляемые балансировкой давления грунта (EPB) ТБМ. Туннели проходят в непосредственной близости от пять зданий с историческими и культурными значение, включая Джантар Мантар обсерватория, которая внесена в список ЮНЕСКО объект всемирного наследия. Самая критическая структура относительно туннелирования были Ворота Чандпола, прямо под которым прошли ТБМ.

2 ГЕОЛОГИЯ

Выравнивание пройденных туннелей геологию можно разделить на две типы. Первый тип состоит из смеси пылеватые пески и второй тип пылеватых песков с небольшим количеством глины и гравия. Основанный на на наблюдаемых значениях N, которые больше больше или равно N=41, слои могут быть характеризуется как относительно плотный. Каждый тип почвы является либо преобладают мелкие пески, либо довольно равномерный смесь ила и песка. Геология содержащих глину, по-прежнему преобладают пески.  и алевриты с содержанием глины менее 10%.  полная длина подземной части проект находится выше уровня грунтовых вод, поэтому не было никаких опасений относительно земли износ или бегущий песок из-за воды вход. Из-за низкого содержания влаги в почва считалась непластичной.

3 ВЫБОР ТБМ

ЦИК уже располагала двумя Машины Robbins 6,65 м EPB и дублирующие Системы, которые ранее использовались на Метро Дели BC-16, поэтому решение было приняты для ремонта и  модификации этих машин для проекта Джайпур.

3.1 Режущая головка

Существуют две основные теории о том, как лучше иметь дело с типом геологии и низкой вскрышные работы по проекту Джайпурского метрополитена при использовании ТБМ типа EPB. Первый из эти теории основаны на контроле количество выкопанного материала путем ограничения коэффициент открытия режущей головки TBM, который в эффект в значительной степени зависит от использования TBM режущая головка как основной компонент поддержки земля впереди забоя туннеля. Второй основная теория основана на ножевой головке TBM иметь больший коэффициент открытия. Это позволяет гораздо менее ограниченный поток навоза через Режущая головка TBM, позволяющая использовать пленум переборка для  непосредственного взаимодействия с забоем туннеля через добытый материал. После обсуждения между CEC и The Robbins Компанией было решено, что последний вариант был наиболее правильным выбором, учитывая геологические условия и малая вскрыша; следовательно, ножевая головка открытого типа со спицами будет использоваться коэффициент открытия 60%.

3.2 Артикуляция

Выравнивание подземной части в сочетании с расположением пусковой шахты диктовало, что ТБМ должны были преодолеть кривую радиусом 430 метров во время фактический этап запуска (см. рис. 1, приложение). А радиус кривой 430 м не считается чрезмерно, но, принимая во внимание, что это должно было быть переговоров, как машины были запущены и подрядчик потребовал модернизации ТБМ по последнему слову техники было решено установить активную артикуляцию на обе машины.

Первоначальная конструкция машин не включают любую форму артикуляции, следовательно,
модификация заключалась в разрезании основного щита по окружности. Затем было дополнительное кольцо. установлен для облегчения крепления для артикуляции цилиндры и образуют шарнирное сочленение и корпуса уплотнений сочленения (см. рис. 2).

Рисунок 2. Модификация артикуляции

Основное преимущество активной артикуляции над пассивной артикуляцией заключается в том, что рулевое управление ТБМ
гораздо проще с активной артикуляцией. Это потому что рулевые силы, действующие через артикуляции составляют примерно 70-80% общая сила тяги, приложенная основной тягой цилиндры, тогда как пассивная артикуляция только обеспечивает около 50% силы тяги для
рулевое управление. Активная артикуляция также распределяет Силы тяги ТПМ равномерно распределяются вокруг окружность сегментарной подкладки, тогда как пассивная артикуляция создает неравномерную тягу сил и, следовательно, с большей вероятностью причинит ущерб
к сегментам. Окончательная спецификация отремонтированного машин показано ниже.

• Режущая головка со спицами, оснащенная инструменты для мягкого грунта; коэффициент открытия 60%
• Диаметр выемки: 6550 мм
• Максимальный крутящий момент режущей головки: 5 148 кНм
• Исключительный крутящий момент режущей головки: 6 178 кНм
• Количество упорных цилиндров: 16
• Ход цилиндра тяги: 1750 мм
• Максимальная рабочая главная тяга: 32 000 кН
• Активная артикуляция
• Количество артикуляционных цилиндров: 12
• Ход цилиндра артикуляции: 250 мм
• Максимальное усилие сочленения: 32 000 кН
• Внутренний диаметр винтового конвейера: 900 мм

4 ВОРОТА СВЕТИЛЬНИКА

В целом не предполагалось, что геология сама по себе вызвала бы любые серьезные проблемы с туннельными операциями TBM. Однако геологические условия в сочетании с чрезвычайно низкой вскрышной породой в районе пусковой шахты (особенно участок прохождение под воротами Чандпола) было причиной серьезная проблема. Ворота Chandpole были построены вдоль с городскими стенами в 1727 году, когда город был основан Махараджей Джаем Сингхом II. Это один из семь первоначальных ворот и ведет прямо на Триполия-Базар-роуд, главная артерия
дорога в городе-крепости (см. рис. 3).  строительные материалы стен и ворот состоят из кусков камня неправильной формы зацементированы известковым раствором и облицованы штукатуркой из песчано-известкового раствора.  фундаменты состоят из камня неправильного размера блоки, которые практически не сопротивляются оседание, вызванное туннелированием. По контракту допустимый предел осадки на поверхности был установлен на уровне 4 мм.

Чтобы жизнь была интереснее для всех связан с задачей бурения под ворота, следующий археологический закон также в место: «кто разрушает, ранит, калечит, портит, изменяет, удаляет, рассеивает, злоупотребляет, подвергает опасности или позволяет прийти в упадок охраняемому
памятник, либо снимает с охраняемой памятник любая скульптура, резное  зображение, барельеф, надпись или другой подобный объект, должны быть наказывается лишением свободы на срок, который может быть продлен до шести месяцев со штрафом, который может до пяти тысяч рупий или с и то, и другое» (памятники Раджастхана, археологические раскопки и закон о древностях, 1961 г.).

Вскрышу между проектным уровнем корона туннеля и дорога поверхность в секции ворот Chandpole составляет всего 7,0 м (см. рис. 4, приложение). Чтобы убедиться размеры и глубина фундамента ворот Всего было выкопано одиннадцать пробных ям. вдоль и внутри конструкции. Пробные ямы показало, что фундаменты по обе стороны арка главных ворот расширена на глубину 2,4 метров. Так как эти разделы расположены непосредственно над осевой линией каждого туннеля расстояние между нижней частью фундамента и вершина раскопа составляет всего 4,6 метра. Осмотр фундаментов в районе г. пробные шурфы показали, что известковый раствор швы между камнями фундамента были в крайне плохое состояние и может быть раздавлен вручную, а также чтобы суставы были прошиты с полостями и крысиными норами.

4.1 Меры по смягчению последствий

Было рассмотрено несколько вариантов относительно уплотнение грунта предварительной инъекцией, как под воротами и по всей зоне воздействовать на обе стороны ворот. Однако, были высказаны опасения, что операции по закачке может на самом деле потревожить плотный илистый песок, что приводит к снижению его структурной целостности. а не улучшать его свойства. Наконец, это было принято решение ограничить лечебные операции до герметизация и заполнение пустот и полостей в каменное основание ворот. Это было  достигается путем закачки цементного раствора OPC под низким давлением. Контроль осадки поверхности и вибраций теперь будет основной мерой смягчения предотвращение повреждения ворот. Это было бы достигается соблюдением строгого режима наземный мониторинг, результаты которого
затем доставить непосредственно в TBM кабина оператора для принятия решений о необходимых корректировках ТБМ рабочие параметры.

4.2 Система мониторинга

Традиционная ручная геодезическая система состоящий из обширного массива поверхностей опорные точки были установлены над трассой обоих тоннелей. Частота поверхности точки мониторинга варьировались, но приводили к мимо зоны влияния ворот до 4 очков были установлены на метр выравнивания для каждого туннель. Автоматическая система, состоящая из 12 призмы, установленные с каждой стороны ворот конструкции, вибромониторы и 8 скважин экстензометры давали постоянные показания, оценивается и регистрируется с помощью компьютеризированного станция управления. Существующие трещины в конструкции контролировались с помощью традиционных стеклянных полосок и трещины метров.

5 НАЧАЛЬНЫЙ ПРИВОД

Помимо проведения ТБМ ремонт и модификации The Robbins Компания предоставила команду ключевого персонала включая операторов ТБМ для наблюдения за сверлильные операции, пока обе машины не прошел под воротами Чандпол и дальше зона влияния. Из-за ограниченной площади площадки размер размеры пусковой шахты будут только облегчить короткую процедуру запуска. Этот участвовали в размещении резервных порталов ТБМ на поверхности, прилегающей к стволу и ТБМ работает через пуповины. План для к этому каждая ТБМ должна была пробурить 85 м методологии и прекратить бурение в 10 м от зона воздействия, которая составила в общей сложности 20 м от ворот Чандпол. 85 м бурения облегчена установка всех резервных копий порталы, следовательно, ТБМ будет полностью функциональна до бурения под воротами. Это
также допускается место для установки рейки переключатель в области туннельного портала.

TBM I был запущен в апреле 2015 года и почти сразу режущая головка стала застрял. В ходе расследования было обнаружено что секции бетонных свай, которые были устанавливается за стенкой шахты, над выравнивание туннеля для обеспечения земли стабилизации, оторвался и застрял в ножевой головке. Единственный доступный вариант для решение этой проблемы заключалось в раскопках территории. за стенкой шахты и удалите бетон геморрой. Эта операция была проведена, сваи сняты, котлован засыпан и закрепили и запуск ТБМ был тогда продолжение. Вскоре стало очевидно, что машина демонстрировала сильную тенденцию к подъему выше проектной отметки тоннеля за счет пониженное сопротивление в засыпанном материале в верхний отдел лица. Эта проблема была усугубляется тем, что временные кольца используемый для запуска состоял из полуколец, а чем целые кольца.

Это обычная практика для валов с ограниченное пространство, так как обеспечивает дополнительный доступ для подъем и опускание карьерных вагонов и сегментов; однако это означало, что традиционная методика увеличения силы тяги на верхний квадрант упорных цилиндров для управления машина в направлении вниз не может быть полностью использован. К тому времени вся ТБМ прошел через туннель глаз машина
была на 240 мм выше расчетной. Это было также слева от центра из-за большей части рулевого управления усилия были сосредоточены на предотвращении машина от подъема. На данном этапе, установлены дополнительные продольные опоры между первым постоянным кольцом и
реактивная рама (см. рис. 5).

Рисунок 5. Временные кольца

Установка дополнительных опор сделала это можно существенно увеличить силу тяги в верхнем квадранте упорных цилиндров и как теперь машина была полностью запущена теперь можно было полностью использовать артикуляцию. Рулевое управление TBM стало намного более отзывчивым; однако средний уклон машины по следующим пяти кольцам (6,0 м) буровой составил -1,28%, тогда как расчетный градиент туннель был -1,77%, следовательно, машина находилась в относительные условия все еще поднимаются выше выравнивания (см. рис. 6, приложение). Артикуляция ТПМ во время бурения первоначальные 5 колец были расширены только в левой руке верхний квадрант, как показано в таблице 1. Во время расточка колец № 6 и 7 удлинение артикуляционные цилиндры постепенно увеличивались до вертикального перепада примерно -30 мм и средний горизонтальный перепад - 9 мм. (см. Таблицу 1). ТБМ ответил почти немедленно и его нисходящий градиент увеличился в среднем до - 3,54% между Кольца с 6 по 10. TBM продолжал бурение на этом уклоне через кольца 11 и 12, но после просмотра расчетные допуски на уклон рельсового пути it было обнаружено, что туннельный градиент теперь за пределами допуска и что нисходящий градиент ТБМ необходимо было уменьшить. Для того, чтобы достичь этого дифференциал артикуляции TBM постепенно снижается в верхних квадрантах и впоследствии расширен в нижнем квадранты до завершения кольца № 20 вертикальный перепад был примерно +40 мм, а горизонтальный дифференциал -10 мм. (Видеть Таблица 2). Это имело желаемый эффект, уменьшая средний уклон ТБМ между кольцами от 10 до 21 до -2,58%. Теперь машина была
работает почти параллельно расчетному градиенту.

При растачивании колец с 15 по 27 поверхность результаты мониторинга показали, что пучок более 100 мм и осадка до 50 мм. происходит на поверхности над ТПМ. Первоначально источник проблемы не идентифицированы как предложенные результаты мониторинга что подъем происходил примерно в пять метров позади режущей головки ТБМ, а не в области непосредственно над режущей головкой, как обычно можно ожидать. Также этот раздел трассы туннеля находилась в пределах границы комплекса стартовой площадки и прошел под
недавние раскопки, проведенные в включить перенаправление водопропускных труб поверхностных ливневых стоков и услуги. Тяжелое оборудование, включая краны и самосвалы работали над один и тот же участок земли, поэтому предполагалось, что перемещение этого оборудования вызывало поверхностное движение грунта в районе засыпаны раскопки, в результате чего ошибочные результаты мониторинга. Несмотря на это предположение, что были внесены многочисленные коррективы в параметры бурения, в том числе скорость продвижения ТПМК, Давление EPB и число оборотов режущей головки при попытке чтобы свести к минимуму чрезмерную качку.

После того, как ТБМ прошла этот район и аналогичные результаты мониторинга все еще записали стало ясно, что пучок/грунт на самом деле движение было вызвано TBM, поэтому было проведено дополнительное расследование из. Это было в форме непрерывного мониторинг поверхности непосредственно над ТБМ при бурении следующих пяти кольца. В результате выяснилось, что вздутие было происходит непосредственно над артикуляцией узел ТБМ. Как указано выше, в этот момент TBM сочленялся вверх плоскость вертикально, чтобы уменьшить ее уклон и с левым поводком, чтобы поддерживать правый рулевое управление на повороте. После подробного анализ и обсуждение, считалось, что наиболее вероятная причина возмущения земли было то, что артикуляция вызывала заднюю секции ТБМ для применения сил против
землю в направлении вверх, в результате чего качать (см. рис. 7). Стоит отметить, что результаты также показали, что структура возмущение было похоже на волнение носовой части лодки, в которой наибольшая качка был записан на внутренней стороне кривой и последующее урегулирование или впадина были больше на внешней стороне кривой.

Рисунок 7. Силы, действующие на грунт из-за сочленения

Чтобы доказать эту теорию, артикуляция была постепенно снижается в течение после пяти колец скучно, в то время как постоянно наблюдение за движением поверхности. Результаты мониторинг подтвердил, что по мере артикуляции также была уменьшена качка на поверхности
уменьшенный; однако стало ясно, что машина не могла эффективно управляться без помощи артикуляции. Эта проблема теперь столкнулся с тем, как рулить машиной без использования артикуляции.

Оригинальная методика управления немодифицированные машины были с использованием копии фрезы для растачивания и применения переменных силы тяги через главные цилиндры тяги. Машины по-прежнему обладали обеими возможностями но подрядчик решил, что
копировально-фрезерные станки теперь были излишними из-за добавление артикуляционных систем; следовательно, они был закрыт стальными пластинами. Это было невозможно снять эти пластины изнутри режущая головка, поэтому был выкопан небольшой вал над режущей головкой пластины были удалены и копировальные станки введены в эксплуатацию. Осталось только 30 м бурения. до того, как машина остановилась для установки резервной копии порталы плюс еще 10 м бурения перед машина вошла в зону действия ворот. За это время рабочие параметры
машина должна была быть доработана до такой степени, что буровые операции могут быть выполнены в то время как выполнение контрактного требования не более осадка поверхности более 4 мм. Начальные 9 м скучно после перезагрузки не дало бы окончательные результаты в целом TBM необходимо пройти через сквозное отверстие, созданное копировальные резаки до эффекта копии фрезы были бы полностью реализованы.

Теперь ТБМ находился под оживленной магистралью. а это означало, что постоянный мониторинг опорные точки на поверхности не могут быть перенесены из. Однако из-за короткого запуска и ограниченная длина конвейера ТБМ только одна гадость машина может быть использована за один раз. Четыре гадости Для раскопок потребовались машины. кольцо 1,2 м; следовательно, режим наблюдения за точек поверхности после каждых 300 мм растачивания инициировано периодической задержкой трафика. Результаты мониторинга были переданы непосредственно оператору ТБМ, который затем корректировал параметры TBM соответственно. Базовый уровень начальные параметры были 1,5 бар забоя давление, скорость режущей головки 1,3 об/мин и Скорость продвижения ТБМ 15 мм/мин. Копия катер был развернут из лицевой позиции 10 o’
часы на 4 часа и установите перерез на 50 мм. Затем эти пара метры уточнялись в течение 30 метров бурения. Когда ТБМ остановился после завершение кольца №70 для установки порталов давление на забое было снижено до 1,4 бар, скорость режущей головки составляла 1,2 об/мин и ТБМ скорость продвижения поддерживалась на уровне 15 мм/мин.

Копировально-фрезерный станок разворачивался из 9 положение часов до 5 часов положение и перерез 50 мм. Откачка бентонита через режущую головку и вокруг также был введен профиль щитов для уменьшения сил трения между ТБМ щиты и земля. Результаты штрафа настройку параметров можно увидеть на рисунке 8. Максимальный подъем над машиной был 3 мм, а максимальный подъем/осадка для предыдущие семь колец были ограничены до 1 мм.

Рисунок 8. Точки наземного мониторинг

5.1 Сверление под воротами Chandpole

Ключ к бурению под воротами без любые неблагоприятные последствия всегда зависели от уточнение параметров работы ТБМ перед
ТБМ вышла в зону поражения. Как это были достигнуты, эти параметры были сохраняется после перезапуска и аналогичные результаты были достигнуты до кольца № 75, где пучение поверхности незначительно увеличилось. Из-за увеличение подъемной силы давление EPB было снижено до 1,2 бар и скорость режущей головки до 1,1 об/мин. Эти изменения уменьшили качку в пределах толерантность. Хотя уровень вибраций был минимальным, по мере приближения ТБМ к воротам скорость режущей головки была дополнительно снижена до 1,0 об/мин для снижения риска повреждения вибрацией. Машина прошла под воротами и через зону влияния без происшествий используя эти параметры. Максимальное зафиксированное осадка в районе ворот составила 2 мм и абсолютно никаких побочных эффектов не было к воротам. Уроки, извлеченные из первой поездки применялись ко второму приводу и TBM II тоже прошел под воротами с минимальным расчет и отсутствие повреждений ворот.

6. ВЫВОДЫ

Использование новейших доступных технологий не обязательно лучший вариант для всех подземные проекты. Уроки, извлеченные на проект метро Джайпура показал, что активное артикуляция, которая считается наиболее современная и эффективная методика управления
ТБМ, на самом деле вызвал чрезмерный грунт возмущение из-за чрезвычайно низкой вскрышность и непластичность грунта. В этом случае старая методология управления TBM с использованием копировально-фрезерных станков и дифференциальные усилия на главных цилиндрах тяги оказались не только наиболее эффективными, но и единственный жизнеспособный вариант. Эти точки должны быть учитываться при выборе ТБМ на будущее проекты с низкой перегрузкой в непластиковых почвы.

Рисунок 1. Выравнивание туннеля до ворот Чандпол