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《盾构隧道管片扭转原因分析及预防措施_1》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。
1、从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果盾构隧道管片扭转原因分析及预防措施摘要:通过广州地铁三号线沥大盾构区间工程施工实践,对局部管片发生整环扭转现象的原因进行分析,并提出预防措施及其治理方法,供同行参考。关键词:盾构隧道;管片扭转;原因分析;预防措施1工程概况在地铁盾构推进过程中,受到盾构刀盘扭矩的影响,拼装成环的管片拼装位置与设计值相比旋转了一定角度,给盾构管片的选型和拼装造成了一定影响,且可能导致后续车架和电机车轨道铺设不平整,影响设备的运行。广州地铁三号线沥
2、滘站~大石北盾构区间工程,隧道单线长,双线长6103m,最大纵坡28‰,最小转弯半径800m,隧道内径,外径。本工程施工采用三菱泥水盾构机,主机机体长,盾构外径,最大推力×104kN,最大扭矩6327kN·m,刀盘转速0～4rpm。管片采用环宽的标准环、左转弯楔形环、右转弯楔形环等3种(5+1模式),转弯环的楔形量为38mm。在该区段盾构掘进施工时,两条线均产生了不同程度的扭转,局部扭转角度达18°,具体如图1所示。由于管片扭转过大,致使管片选型的点位均发生变化,给管片的选型和拼装带来了一定的难度,影响了管片的拼装质量,也使后续台车架和电机机车轨道铺设不平整
3、,影响了设备的运行。课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果管片扭转原因分析力学分析盾构机刀盘旋转分正转及反转两种(即顺时针和逆时针旋转),当电机带动刀盘顺时针或者逆时针旋转切削岩土时,岩土对刀盘产生逆时针方向的反力矩M岩,此时盾构机外壳与土体间的摩擦力对盾构机产生一反方向力矩M盾,以维持盾构机体平衡,如图2所示。⑴当M岩M盾静时,盾构机具有滚动的趋势,盾
4、构机机体内的推进千斤顶会对管片产生一逆时针方向的扭矩,当管片自身稳定性及围岩或衬背已凝固的水泥浆对管片的摩阻力产生的反抗力矩M管片能抵抗这一力矩时,盾构机体及管片也都稳定,不会出现扭转趋势;⑶当M岩>M盾静+M管片时,盾构机机体及管片均会产生逆时针方向的扭转。从以上力学分析中,我们得知管片扭转最主要的原因是围岩未能提供足够的摩阻力来阻止盾构滚动的趋势而带动管片扭转。而导致围岩未能提供足够摩阻力的内在原因为:①盾构刀盘左右旋转方向不均衡,刀盘总朝一个方向旋转;②同步注浆效果不理想,造成围岩无法提供足够的摩擦阻力以约束管片的扭转;③管片螺栓未足够紧固,故无法有效
5、地传递力矩。以下再对其内在原因进行详细分析。刀盘正反转不均衡课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果当盾构机体及管片均具有滚动趋势时,刀盘顺逆旋转的不均衡将造成管片向某个方向的扭转大于另一方向的扭转,造成成型管片的扭转积累。均衡是指在盾构掘进过程中,刀盘正反转的时间基本一致,同时也要求刀盘正反转的扭矩基本一致,这样管片顺逆时针扭转的趋势也会一致。在沥大盾构
6、区间掘进施工中,最初由于经验不足,刀盘总是朝着某个方向旋转,导致盾构机体滚动角度急剧增大,后续台车轨道也跟着倾斜,管片随其扭转了一定角度,造成后续台车不停地出轨,严重影响盾构的掘进施工,后来我们在掘进施工中严格控制刀盘正反转时间和扭矩,有效地控制了管片扭转和后续台车的出轨现象。因此在盾构推进过程中,如扭矩较大则应尽量缩短刀盘的单向旋转时间,若某一环推进过程中未消除该情况对管片造成的扭转,且在每一环推进完毕后盾构机体滚动角均增大,则管片的扭转角将会叠加,使扭转程度变得更严重。围岩未能给予管片足够的摩阻力课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士生
7、能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果在较稳定的岩层中,由于围岩的拱效应作用,管片与围岩之间存在着一定的建筑空隙,需同步注浆进行填充并固结管片。但在基岩裂隙发育,地下水丰富地段,注浆效果往往较差,管片背填注浆液长时间未能有效凝固,或注浆量严重不足导致管片未能充分接触周围岩体,因此无法产生足够的摩阻力组织管片转动。管片扭转达18°的情况也正发生在该种地层。对于岩层较软弱的地段,盾构掘进开挖后形成的建筑空隙,由于地
8、层的变形和沉降,即使同步注浆也无法有效凝结或注浆量严
