地震波超前探测滚刀实时监控，多模式盾构征服里昂地铁延长线高磨蚀性地层

发布于：2022-10-20 09:04:20 来自：道路桥梁/轨道交通 [复制转发]

小编语

近年来，随着各国不断扩张城市地下交通网络，复杂地层环境与敏感地面建筑工况下的地铁建设已成常态，法国里昂于2020年启动建设，目前仍在建设中的地铁B线延长线便面对着这样的挑战。

为此，施工方采用了多模式（可变密度）盾构，搭配多种新型辅助设备，成功克服了这些施工难题。 本期，小编就来带大家一起了解一下！

项目背景

位于法国东部的里昂地铁是仅次于巴黎和里尔的法国第三大地铁线，约占该市公共交通客运总量的 50%，是该市最重要的公共交通?具。随着城市交通流量的不断增长，地铁系统的扩建计划“B线延?线项目”成为了城市建设的重要议题。

工程前期地质勘探显示，工程沿线地质复杂多变，地表还存在着大量桩基薄弱的老旧建筑。

沿线有大量的老旧建筑

■ “软硬结合”地质

里昂地铁B线延?线工程沿线的地层主要包含?均质冲积沉积层，大部分为高渗透性的软土，细粒含量低于15%；同时线路中也包含一段单轴抗压强度（UCS）达164MPa、由花岗岩组成的硬岩地层，形成了这种“软硬结合”的地质。

同时，沿线地层中还存在漂砾，地层本身的软土与硬岩部分都极具磨蚀性，给隧道施工带来了挑战。

里昂地铁B线延?线施工现场

有鉴于此，施工方应用了一台直径9.75m的海瑞克多模式（可变密度）盾构完成掘进，并在这台盾构上加装了一系列创新辅助系统。

海瑞克专为该项目设计制造的多模式盾构

可变密度盾构是当今主流的多模式盾构之一，早已在全球的隧道工程中得到了广泛应用，它的特点小编在此也不再赘述，点击下方链接即可快速回顾：

地层实时超前探测系统

为了掌握复杂的地层环境，并探查隧道沿线可能存在的漂砾，施工方在盾构机上加装了一套基于地震波的软土地层探测系统：

该系统采用了一种先进的地震波诱发和接收设备，可以稳定持续地探测盾构机前方地质。这种设备无需与工作面接触，可安装在护盾内并进行常压维护。

整个系统由安装在盾构内5点钟和7 点钟位置的两个地震波诱发设备和五个接收器组成（三个位于工作面，两个位于盾构内）。在掘进过程中，位于盾构中的地震波诱发设备会向前方地层发射信号，该信号会诱发地震波，通过接受反馈的地震波，系统可以对前方的地质进行分析。

该系统生成的TBM前方地层的三维可视化图

利用这一系统，盾构在软土中掘进时，可以提前发现开挖面40m外的漂石、地层空洞或地质条件突变等情况，并生成三维的可视化图像。系统的优势在于其能够与隧道掘进同步进行，实时处理并评估测量数据，及时发出提醒。

滚刀监测(DCRM)系统

为了克服高磨蚀地层，盾构刀盘上加装了一套独立的滚刀监测系统(DCRM)，用于优化滚刀维护的间隔。DRCM系统会监测滚刀的转速和温度，通过一系列传感器和数据分析系统，实现对滚刀状况的实时监控，免去大量的常规滚刀检查。

■ 该系统为独立模块化设计，可自由加装在各类盾构机上；

■ 通过实时故障检测和轨迹识别，可以优化滚刀使用寿命，减少维护工作，实现高效掘进；

■ 在检测到不稳定的隧道开挖面条件时，可以通过该系统及时调整转速和推力，避免滚刀损坏；

■ 所有仪表可视化，简单易用，减少施工人员培训费用。

项目所用的盾构刀盘

高密度悬浮液

按照计划，里昂B线延?线施工过程中，盾构主要以泥水模式运作，并采用高密度悬浮液，土压模式则作为备用选项。

高密度悬浮液是一种基于高密度材料的泥浆支护介质，在具有?渗透性的地层中可以避免悬浮液流失，改善开挖面的稳定性。

高密度悬浮液最初是为了 应对

岩溶地层而开发的

TBM始发前，施工方根据地质数据配制了密度接近1t/m3的?密度悬浮液，以应对可能出现的困难地质条件；同时还配制了多种特殊的高密度悬浮液，用于带压进舱、硬岩掘进与救援抢险。这些浆液平时储存在地面上，使用时利用专?泵和管道以100m3/h速度输送?TBM。

里昂B线延?线TBM准备始发

小编语

里昂地铁B线延长线的可变密度盾构于2019年始发，每周距离达90m，虽然在2020年因疫情遭遇停工，但隧道还是在2021年5月顺利贯通，沿线沉降符合要求，目前隧道正在进行机电安装作业。

除了多模式盾构强大的地层适应性，施工方为盾构机配备的辅助设备也为高效掘进起到了至关重要的作用。

地铁

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