特急曲线地铁隧道盾构法掘进技术研究论文

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1、特急曲线地铁隧道盾构法掘进技术研究论文摘要：分析急曲线地铁隧道盾构法施工易发生的问题，结合宜山路～停车场区间长距离特急曲线隧道工程实例，介绍急曲线隧道的盾构法掘进技术。关键词：急曲线；轴线；铰接；仿形刀；侧向分力；注浆1引言城市的发展，带动引了轨道交通建设的发展，在轨道交通线路的选择上，由于受规划及建、构筑物的制约，这使得轨道交通的线形越来越复杂。急曲线隧道线形虽不属良好，但在应用上将会越来越多。急曲线隧道的盾构法施工技术与常规盾构法施工技术相比存在一定的特殊性.freel，是通往蒲汇塘停车场的一条出入段线。由于受明珠线一期

2、高架轻轨桩承台及中山西路高架道路等诸多客观因素的限制，隧道线路设计选择在两高架众多深桩群桥墩中穿越。该区间隧道水平方向呈“U”字型，最小曲率半径只有250m，曲线段占总长度的87.02%。而该隧道后接R150m明挖隧道，圆缓点在盾构工作井内，因此出洞处隧道位于连接R150m的缓和曲线段上，此处隧道的当量曲率半径仅为178.3m。该区间隧道垂直方向呈倒“V”字型，先上坡再下坡，最小竖曲线半径2000m。平曲线250m与竖曲线2000m交汇，形成一条立体空间的长距离急曲线地铁隧道。见附图5。由此该工程的难度成为上海地铁盾构法施工

3、“两个第一”：一是第一次用φ6340盾构掘进真正意义上的长距离急曲线隧道，曲率半径R只有250m，曲线段占总长度的87.02%；二是盾构机第一次圆曲线超近距离斜穿明珠线一期桩承台，盾构距承台最近平面距离仅为1.35m。该区间隧道采用预制装配式钢筋混凝土衬砌结构，衬砌用管片环宽1012mm，外径6200mm，内径5500mm，壁厚350mm，混凝土设计强度C55，抗渗强度1.0MPa。隧道衬砌采用通缝方式拼装。3.2工程地质情况根据工程地质勘察报告，盾构主要在④1层淤泥质粘土中掘进，该土层属高灵敏度、高塑性、高压缩性、低强度、

4、低渗透性饱和软土，该土层含云母、有机质，夹薄层粉砂，土质较均匀。在该土层中，一般盾构掘进施工较容易，但应注意该土层蠕变量大，易粘着盾构设备。④1层淤泥质粘土物理力学性质指标见表1。3.3主要施工技术措施3.3.1解决轴线难控制的技术措施3.3.1.1选用带选铰接装置及仿形刀的盾构机该工程选用日本三菱公司的φ6340铰接式土压平衡式盾构机，盾构机头部长度约为8625ｍｍ，铰接处离刀盘端面的长度为4990ｍｍ，水平张角±1.5°，垂直张角为±0.5°。该机设计定位的隧道最小半径为200m，但利用盾构的铰接装置，辅以仿形刀的使用，

5、能够完成出洞处缓和曲线段最小当量半径R为178m的隧道施工任务。经过明珠线二期宜山路～停车场区间隧道实践证明，该盾构机是一台技术先进，性能良好的盾构法隧道施工机械。该盾构机的缺点为同步注浆系统不能使用双液浆浆液施工。3.3.1.2开启盾构铰接装置，预先推出弧线态势根据设计曲线半径及盾构直径计算铰接角度，开启盾构铰接装置，使得盾构机的前筒与后筒张角与曲线吻合，预先推出弧形趋势，为管片提供良好的拼装空间。在宜山路～停车场区间隧道工程中，盾构机在出洞处就处于当量半径为178m小半径缓和曲线范围，所以盾构机在洞门加固区4～5m的掘进

6、行程中，开启盾构铰接装置，铰接水平张角须达到约1.5°（配合开启仿形刀进行超挖）。随着盾构进入缓和曲线，逐步减小水平张角，直至直线段处，张角完全闭合，进入直线段掘进。在宜山路～停车场区间隧道掘进过程中，在掘进R=250m曲线段时，实际中折角θ为0.8°（见表2），与理论计算值0.703°相符。表2铰接角度3.3.1.3采用仿形刀在曲线内侧位置进行超挖，有利于纠偏仿形刀的使用主要须考虑两个方面的因素，一是仿形刀的超挖范围。仿形刀通过设置，可以在圆周任意区域位置进行超挖，该工程将采用仿形刀在曲线内侧位置进行超挖，以有利于纠偏。二

7、是超挖量。根据公式（1）计算：R=250m,理论超挖量δ为21mm；在缓和曲线段，它是不断变化的一个函数值。在宜山路～停车场区间隧道掘进过程中，R=250m时,实际超挖量δ为8mm左右（参见表3），小于理论超挖量。笔者分析，由于上海的地基较软，即使不使用仿形刀，在急曲线段，盾构在开启铰接装置后掘进时对内侧土体的挤压，亦能使盾构沿轴线掘进，故实际施工中，实际超挖量要小于理论超挖量。因此实际超挖时，超挖量必须根据隧道的设计轴线、铰接装置的设置值、盾构机的姿态、管片的拼装状态等因素综合考虑后确定。表3：仿形刀行程3.3.2解决隧道

8、受侧向分力的影响向圆弧外侧偏移的技术措施宜山路～停车场区间隧道曲线半径为250m，在千斤顶的推力下产生侧向分力为（参见公式2）。由于该工程采用的同步注浆浆液为惰性浆液（该工程盾构机不能采用双液浆作为同步注浆施工），早期强度较低，在承受侧向压力后会产生流动，不能满足抵抗要求，管片将向弧线外侧