土压平衡盾构小曲线半径隧道盾构掘进方法技术

本发明专利技术公开了一种土压平衡盾构小曲线半径隧道盾构掘进方法，涉及盾构领域，主要包括盾构机选型、管片选择、盾构施工参数选择和施工技术措施，能够保障小半径盾构隧道施工的顺利进行,对今后类似工程施工起一定的借鉴作用。

Tunnel Shield Tunneling Method with Small Curve Radius of Earth Pressure Balanced Shield

【技术实现步骤摘要】
土压平衡盾构小曲线半径隧道盾构掘进方法
本专利技术涉及一种土压平衡盾构小曲线半径隧道盾构掘进方法，主要涉及盾构领域。
技术介绍
轨道交通线路受规划、既有建(构)筑物和有限空间的限制，经常出现复杂线型(如小半径、大纵坡)或复合近接(小净距、下穿铁路、立交、叠交)的隧道工程。地铁设计规范综合运行安全、乘客舒适性、钢轨磨耗和运营养护各方面因素，参照国内外部分城市现有最小曲线半径标准，地铁列车的运行速度在80km/h以下时，最小半径取值300～350m，困难情况取250～350m。一般来说，设计线形中取用规范标准的最小限值或与限值接近的曲线，即认为是小半径曲线。小半径曲线盾构施工时盾构对外侧地层是挤压的状态，因盾尾产生的空隙会使地层向隧道内侧位移，回填压注压力也会使隧道产生位移，同时由于在小曲线地段的盾构，是用管片和地层反力掘进的，因此推进力的反力会使隧道向曲线外侧位移，如果隧道的纵向刚度和地层的刚度过小，可能引起管片和其外地层的过大位移，以及使土压超过土体的被动压力而过大扰动。而盾构机在曲线上为一定长度的直线刚形体，曲线半径越小，盾构机身越长，则盾构机的掘进线路与隧道设计轴线拟合越困难，偏差越大。基于上对小半径曲线盾构施工存在有较大技术困难。
技术实现思路
针对以上现有技术的不足，本专利技术提出一种土压平衡盾构小曲线半径隧道盾构掘进方法，能够保障小半径盾构隧道施工的顺利进行,对今后类似工程施工起一定的借鉴作用。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是包括盾构机选型、管片选择、盾构施工参数选择和施工技术措施。在粉砂岩地层掘进过程中，通过施工信息反馈，不断优化参数，最终通过盾构姿态的控制及调整、油缸分区推力的分布、管片纠偏、注浆配比及注浆量的调整等各项工艺有效地控制及调整盾构机轴线,保障小半径盾构隧道施工的顺利进行,对今后类似工程施工起一定的借鉴作用。进一步，所述盾构机选型包括：被动铰接的控制、超挖刀的配置和台车的适用性。被动铰接的控制：采用CTE6250被动铰接式土压平衡盾构机进行施工，由于盾构增加了被动铰接部分，使盾构切口至支撑环，支撑环至盾尾都形成活体，增加了盾构的灵敏度，对隧道的轴线控制更加方便以及管片外弧碎裂和管片渗水等情况得以大大改善。使用盾构机的铰接装置，可以使得盾构机的前筒、后筒与曲线趋于吻合，预先推出弧线态势，为管片提供良好的拼装空间。超挖刀的配置：盾构大刀盘上安装具有超挖范围的仿形刀，区间盾构掘进一环理论超挖量为0.45m3，理论上在曲线施工时可根据推进轴线情况进行部分超挖，超挖量越大，曲线施工越容易。但另一方面，超挖会使同步注浆浆液因土体的松动绕入开挖面，加上曲线推进时反力下降的因素，会产生隧道变形增大的问题。台车的适用性：主机通过设备桥连接拖拉台车，台车轮对在水平方向上为固定性安装，活动余量较少，在过小曲线半径时，加强对台车轮对的检查，防止轮对出现爬轨、掉轨以及卡死现象。进一步，管片选择如下：线路前进方向选用环宽1.5米右转弯楔形环管片和标准环管片的组合采用错缝拼装方式来实现线路转向和拟合；进一步，盾构施工参数选择如下：管片每环同步压浆量一般为建筑空隙的120％～150％，为4.9～6.1m3/环，采用可硬性浆液，浆液配比为：水泥：河砂：粉煤灰：膨润土：消石灰：水＝110:962:350:66:95:446，浆液稠度9～11cm，凝结时间为6.6h，泵送出口处的压力2～3bar，具体压浆量和压浆点视压浆时的压力值和地层变形监测数据选定。根据施工中的变形监测情况，随时调整注浆参数，从而有效地控制轴线。进一步，施工技术措施包括推进轴线预偏设置、分区油缸压力控制、盾尾同步注浆、二次补充注浆、盾构及管片纠偏和盾构测量与姿态控制。进一步，推进轴线预偏设置如下：盾构掘进时给隧道预留30～50mm的偏移量，确保隧道轴线最终偏差控制在规范允许的范围内。进一步，盾尾同步注浆如下：在曲线段推进过程中在进行同步注浆的过程中须加强对曲线段外侧的压浆量，以填补施工空隙。每环的同步压浆量一般为建筑空隙的120％～150％，为4.9～6.1m3/环，采用可硬性浆液，浆液稠度9～11cm，凝结时间为6.6h，泵送出口处的压力2～3bar，由于设计轴线为小半径的圆滑曲线，而盾构是一条直线，故在实际推进过程中，实际掘进轴线必然为多段折线，且曲线外侧出土量大。这样必然造成曲线外侧土体的损失，并存在施工空隙。进一步，二次补充注浆如下：在管片脱出盾尾5～6环后，通过管片注浆孔向管片外盾构及管片纠偏如下：在管片脱出盾尾5～6环后，通过管片注浆孔向管片外周进行二次注浆，二次补充注浆方法为:每间隔5环管片，进行1环管片整环双液注浆，以形成封闭止水环，通过二次注浆，加固隧道外侧土体，保证盾构顺利沿设计轴线推进。减少地面后期沉降，解决管片上浮、喷涌等问题，通过二次注浆，加固隧道外侧土体，保证盾构顺利沿设计轴线推进。进一步，盾构及管片纠偏如下：盾构掘进中，采用调整盾构千斤顶的组合来实现纠偏，盾构千斤顶按上、下、左、右四个扇形分布，推进千斤顶的油泵为变量泵，当盾构需要调整方向时，可通过比例阀调整四个区域的油压，来调节千斤顶的顶力。如盾构偏离设计轴线，而需纠偏时，可在偏离方向相反处，调低该区域千斤顶工作压力，造成两千斤顶的行程差，也可采用停开部分千斤顶获得行程差。但这样易造成衬砌部分区域受力不匀，使管片损坏。盾构纠偏时要使千斤顶各区域压力分布呈线性状态，如盾构要向右纠，除左区要较右区有一个较大的压力差外，上、下区域的压力也要适当，一般可取左、右区域压力的平均值。同理，如需上、下纠偏时，可造成上、下区域千斤顶的压力差。盾构推进过程中，为保证受力轴线与隧道轴线一致，每50cm松一次油缸。进一步，盾构测量与姿态控制如下：间距20～30环布置测量吊篮，每推进5环复测一次导线点。盾构机推进采用自动测量系统，推进时每2～3min自动测量一次盾构姿态。具体实施方式下面将结合附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的较佳实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的其中一幅，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为油缸分组图；实施例***站区间设计起点里程为Y(Z)CK27+144.824，终点里程为Y(Z)CK28+418.402，区间长度1273.578m，该区间共设置两个联络通道，其中1号联络通道里程为YCK27+600，2号联络通道里程为YCK28+186，2号联络通道兼作废水泵房。区间线路最小曲线半径为330m，最大曲线半径为700m，最小线间距约为12m，最大线间距约为37m；线路最大纵坡为2.4％，最小纵坡为0.2％，区间覆土厚度6m～18.9m。盾构隧道砌衬结构为单层衬砌，管片采用钢筋混凝土平板管片。管片采用错缝拼装，全环由6块组成，即3块标准块(A块)，2块邻接块(B、C块)和1块封顶块(K块)；管片外径60本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.土压平衡盾构小曲线半径隧道盾构掘进方法，其特征在于，包括盾构机选型、管片选择、盾构施工参数选择和施工技术措施。

【技术特征摘要】
1.土压平衡盾构小曲线半径隧道盾构掘进方法，其特征在于，包括盾构机选型、管片选择、盾构施工参数选择和施工技术措施。2.根据权利要求1所述的土压平衡盾构小曲线半径隧道盾构掘进方法，其特征在于：所述盾构机选型包括：被动铰接的控制、超挖刀的配置和台车的适用性。被动铰接的控制：采用CTE6250被动铰接式土压平衡盾构机进行施工；超挖刀的配置：盾构大刀盘上安装具有超挖范围的仿形刀，区间盾构掘进一环理论超挖量为0.45m3；台车的适用性：主机通过设备桥连接拖拉台车。3.根据权利要求1所述的土压平衡盾构小曲线半径隧道盾构掘进方法，其特征在于：管片选择如下：线路前进方向选用环宽1.5米右转弯楔形环管片和标准环管片的组合采用错缝拼装方式来实现线路转向和拟合。4.根据权利要求1所述的土压平衡盾构小曲线半径隧道盾构掘进方法，其特征在于：盾构施工参数选择如下：管片每环同步压浆量一般为建筑空隙的120％～150％，为4.9～6.1m3/环，采用可硬性浆液，浆液配比为：水泥：河砂：粉煤灰：膨润土：消石灰：水＝110:962:350:66:95:446，浆液稠度9～11cm，凝结时间为6.6h，泵送出口处的压力2～3bar。5.根据权利要求1所述的土压平衡盾构小曲线半径隧道盾构掘进方法，其特征在于：施工技术措施包括推进轴线预偏设置、分区油缸压力控制、盾尾同步注浆、二次补充注浆、盾构及管片纠偏和盾构测量与姿态控制。6.根据权利要求5所述的土压平衡盾构小曲线半径隧道盾构掘进方法，其特征在于：推进轴线预偏设置如下：盾构掘进时给隧道预留30～50mm的偏移量。7.根据权利要求5所述的土压平衡盾构小曲线半径隧道盾构掘进方法，其特征在于：盾尾同步注浆如下：在曲线段推进过程中在进行同步注浆的过程中须加强对曲线段外侧的压浆量，以填补...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘新荣，刘东双，熊飞，王浩，孟庆军，钟祖良，李振勇，郑中刚，缪兴琦，梁宁慧，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50