盾构小半径曲线管片姿态控制技术

盾构小半径曲线管片姿态控制技术一、工程概况1.1、区间线路概况碧～郑区间由郑州大学站西端头以320m小半径始发向西北方向延伸，下穿机械研究所家属院8号楼与青少年宫后，进入碧沙岗公园继续向北延伸下穿花园酒店，以320m半径穿过嵩山北路与泰隆大厦停车场后向西延伸拐入建设西路，进入碧沙岗车站。区间长约1198米，其中仅有103.5米线路位于直线段，其余线路均位于缓和曲线或圆曲线段，整个区间线路呈“S”型.。本区间设计曲线要素表如下：表1：碧～郑区间设计曲线要素表1.2、区间管片概况碧～郑区间管片外径6米，内径5.4米，管片宽度1.5米，管片厚度0.3米，混凝土强度等级为C50，抗渗等级为P10。每环管片由1个封顶快、2个邻接块和3个标准块组成。为满足曲线模拟和施工纠偏的需要，管片分为左、右转弯环和标准环，通过标准环和转弯环的组合来拟合不同的曲线。楔形环为双面楔形，楔形量为45mm。管片采用弯螺栓连接，每个环缝采用16根5.8级M27螺栓，每环纵缝采用12根5.8级M27螺栓。二、小半径曲线地铁盾构隧道管片姿态控制的难度及重要性2.1小半径曲线地铁盾构隧道的定义根据《盾构法隧道施工与验收规范》，地铁隧道平面曲线半径小于300m的曲线为小半径曲线。本区间平面线型的最小转弯半径为320米，且本区间所用盾构机铰接方式为后置式被动铰接，最小转弯半径为250米，碧～郑区间具有长距离、小半径的特点，具有很大的施工难度。2.2小半径曲线地铁盾构隧道管片姿态控制的难度及重要性相对于直线段或者缓和曲线盾构隧道，小半径曲线地铁盾构隧道管片姿态更容易发生偏差，由于盾构推进的推力沿线路切线和法线方向均存在分解力，曲线半径越小，切线角越大，沿法线方向的分解力越大，管片姿态更容易发生偏移，控制管片姿态的客观难度更大。三、小半径曲线盾构隧道管片姿态控制现状及原因分析3.1规范对管片姿态控制的要求盾构隧道管片轴线的水平位置和高程均为主控项目，根据《盾构法隧道施工与验收规范》，管片姿态有严格的检查标准及要求，详见下表：导表沫2敌：盾构隧道轴潮线允许偏差和茂检查方法错奔项目隙霜管片拼装完成飞后稻释成型隧道冲黄检查方法叫期检查频率将兰管片姿态赖平面位置与+50mm较至许-50mm屑+100mm港至熄-100mm捉寸用全站仪测中搬线吨10找环摩形管片姿态栽高程傍+50mm剥至乒-50mm钟+100mm坝至偿-100mm叙袭用水准仪测高烘程撞10万环弟筋玻3.2扰小半径曲线管判片姿态现状调杀查舟缠本区间右律线第扇51够―下275汗环位于灯320仗米小半径曲线脖段，对第惕81途环至枣100沙环盾构管片拼佳装完成后和管广片姿态最终稳牌定后的进行测腿量，根据测量哥结果：盾构管抖片脱盾尾后，喜水平方向向曲嗽线外侧移动大20痒～朝35mm互，竖直方向上婚浮跟40艇～只90mm低。明竹从对碧～肯郑区间右线第抹81激环至第柴100溜环管片姿态的两调查结果可以咬看出，小半径咬曲线盾构隧道慢管片姿态从拼显装完成到最终蜜稳定隧道成型煮的变化量是比共较大的，必须蜡采取措施对管专片姿态进行控液制，以保证小欠半径曲线盾构振隧道的质量。采颤洋3.3钻小半径曲线盾宇构隧道管片姿甩态偏差原因分僚析蔽鸭经过比较鼠分析，小半径意曲线段盾构隧碌道管片姿态偏裤移产生的原因杂跟线路线形、她地层地质、隧恼道埋深、掘进匆参数、注浆配芦比及注浆量等发诸多因素均有阻关系，主要原祸因有一下几个菌方面：准禁（哑1栋）盾构开挖直颤径和管片外径软存在差值，该环部分空间用同泼步注浆浆液填无充，管片在侧辱向存在一定的灶位移空间，推摆进油缸作用在里管片上的推进坐力产生的侧向探力使管片发生雹偏移。态玩（邻2栋）盾构掘进过巷程中转弯时，邪上下或者左右承推进油缸的推盛进压力存在较副大差异，压力肢差使得管片姿针态有向线路曲猾线外侧偏移的兆趋势，曲线半江径越小，需要甲的推进压力差牲越大，管片姿魄态越容易发生卸偏移。轨喘（廉3减）同步注浆量主不足或者浆液些未凝固，管片此脱出盾尾后会究发生上浮，从画而使管片姿态追发生较大的位芽移。恶爬根据阿基睁米德浮力计算纷公式，脱出盾脱尾后，每环管田片承受的上浮兰力为：锡蓝门F榆浮雪=优ρ疯•庙;gR遵26;V厨孙=1.9遗×忠9.8男×（跳3.14掩×叶3蓝×箭3愁×似1.5校）传标糖=768K迈N前在居76.8量吨巨大浮力的盟作用下，管片拜脱出盾尾后会可产生一定位移帮的上浮。管片皮上浮位移量的醒大小和掘进参笔数、隧道埋深闷、地层地质、侦浆液参数等有元密切关系。系熄（越4霜）施工过程中经存在的测量误幸差。离宪在盾构掘逝进过程中，施唐工测量所用的富导线点和水准弦点均采用固定睁在已施工完成举的管片上的转利点。因为已完决成的隧道还会问发生少量的位殿移，因此盾构醋导向系统的数品据会存在一定麦的测量误差，隶若该部分误差蜓不断积累，则骡会产生较大的膏偏差。登拴（蒙5探）盾构掘进过喝程中管片选型兰或者拼装点位偶不合适，乱造成线路线形倾拟合准确度不纯足，管片姿态愈偏差较大。不洒同半径的曲线华需要有不同的秒管片配比组合泊（标准环和转想弯环的组合比哲例），线路曲叶线的转弯半径奇越小，转弯环铁的比例越大，爪转弯环的最大侦楔形量越小，喉转弯环的比例绸也就越大。同眨时竖曲线的变售化也会对管片假的组合产生一荡定的影响。施鼠工时应根据线麦路的线性选取刮合适的管片类腹型和拼装点位挪，尽量拟合线凤路的线性。秧逝四、小半仆径曲线盾构隧育道管片姿态控愁制措施朱详（终1材）加强信息化颈施工，采取科谜学合理的掘进洋参数。烈吊施工过程倍中加大盾构机片姿态及盾尾间天隙的量测力度躬，并结合测量绩数据调整优化章掘进参数：膀a点、掘进速度：处根据脱出盾尾裹后管片姿态偏痕移量合理调整海掘进速度，掘幸进速度过快，激管片脱出盾尾逃后浆液未完全陆凝固，管片姿进态容易产生偏件移。坟b典、推进压力：慎根据掘进速度逼调整的结果调弊整推进油缸的俱压力设置，并康根据盾构机的狸姿态，设置合辱理的推进压力以差，更好地拟士合线路线形。遭c腰、同步注浆量寺及注浆压力：而根据不同地层银浆液扩散程度巧选取适当的充颈盈系数，并根目据掘进速度，句调整注浆压力段，保证浆液填锯筑饱满。彼丰（殿2寸）加强盾构隧饺道的测量频率长，及时复核测咬站精度，消除蹲测量误差积累切。纲骑小曲线盾洋构隧道转弯半确径小，呀320康米半径曲线盾孟构隧道平均掘布进缠10橡环就需要更换荒导线系统中后倘视棱镜的位置烈，一皱保证激光靶准录确投射到后视磨棱镜上，该操镰作过程习惯上身称之为“搬站彩”。搬站后需行重新复核导向汤系统的左边，氏随着盾构隧道逮掘进的深入，似从洞外导线点罪引入的距离变柴得越来越长，辽因此需在施工睡完成的隧道管摆片上设置转点压，搬站时利用洗中间转点方便奥快捷。但是由稻于隧道管片会股产生一定的位哗移，使得中间胀转点的坐标值兄或者高程值发财生细微的变化葬，导致测量误愈差。误差值通杯过导向系统使容管片姿态控制井出现误差，误庭差的积累会使兼管片姿态发生纺较大的偏差。至摩小半径曲让线管片更容易佣产生测量误差饶的积累，因此伙需加大导线点企的复核测量频映率，即用洞外醒固定的导线点绿向洞内引控制哗导线，复核导驼向系统坐标值扁及方位角，该璃操作过程习惯止上称之为“复帆站”。及时复爸站，消除测量食误差的积累，读避免管片姿态冈出现较大的偏粉差。善档（知3刺）设置合理的喷预偏值编洒预偏值是哥指由于曲线盾和构隧道管片脱伏出盾尾后会向锻向往偏移及上译浮，在掘进过梦程中姿态控制肆时，向管片姿糖态偏移相反的晶方向预先设置驾一个合理的预前偏值，使管片痒稳定隧道成型捎后，隧道轴线利尽量精确地拟鸭合设计线路。歉采取科学的测忙量方法，及时薄对管片姿态进州行测量，通过仓分析管片姿态盒变化的趋势，肥设置合理的预羡偏值，使管片牺姿态脱出盾尾蛋到最终稳定，予隧道的线形尽协量和设计轴线突精确拟合。从抗施工现场的情颤况可以分析，胶设置合理的预仪偏值是控制小叔半径曲线盾构欣隧道管片挖姿态偏差最有葵效的措施。块耻（床4酒）采取合适的屠同步注浆浆液闪配比，使浆液手尽快凝固，必腐要时用二次注寇浆进行补充，博使盾构隧道管摄片尽快稳定成雨型。迅并本区间同询步注浆浆液初扛始配合比为：谣（鼓0.442m农³喘）水泥：钠基栏膨润土：粉煤茶灰：砂：水渴=31Kg:斑40Kg:毒146Kg萄:369K盯g:200K奸g妈。经试验检测珠，泥浆稠度为倚19s锋～许21s决，泥浆初凝时沈间为店8府～伟9梁小时。扬跳浆液注入膨到管片外壁前点的时间周期为抓：课滥①速朋每环管片的同懒步注浆方量为丹5.5m&s黄up3;资～枕6m&sup赠3;蚀，浆液拌制时汉间为镜0.5言小时；②纽新从拌合完成到瘦注入浆车的时葬间周期平均约街为妇0.5蝇小时；③枕蚊浆液水平运输旱的时间为独0.5载小时；④涛董浆车到达挨1#悉台车，浆液注庙入储浆罐的时守间约为龄0.5炮小时；⑤滩恢掘进一环的时汇间为携0.5扮小时。岂法五、小半肠径曲线盾构隧真道管片姿态控阻制成果想鸭通过以上失一系列措施，漫我项目碧～郑肺区间录320能米小半径曲线搭盾构隧道管片姨姿态控制区的途了良好的效果却，已施工完成扶的隧道轴线和嗽工程偏差均未政超过英50mm难，远远低于规斗范不超过过100mm借的检验标准。降隧道施工质量陪获得监理、业魂主和质检站的竖高度评价，为巧企业赢得了荣系誉。战浴六、结束巩语速偶本论文对义小半