小半径盾构掘进课件.ppt

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1、成都地铁4号线一期工程土建4标小半径盾构掘进施工总结中铁隧道集团有限公司成都地铁4号线一期工程土建4标项目经理部二0一二年七月汇报内容一、工程概况二、难点分析三、应对措施四、总结一、工程概况盾构施工有一个很重要的技术要求就是控制盾构掘进姿态符合设计线路，而小半径转弯更是盾构施工技术控制的一个难题。小半径转弯会对盾构掘进施工带来诸多的难题，下面就以天～春盾构区间的350m半径转弯为例，分析一下小半径转弯的难点和解决措施。一、工程概况天～春区间右线盾构掘进于里程YDK31+575.376～687.233、范围内通过350m小半径圆曲线；左线盾构掘进于里程ZDK31+566.929～6

2、78.785范围内为350m小半径的圆曲线段。盾构隧道主要穿过<5-2>中风化泥岩地层，隧道下部以卵石5地层为主。二、难点分析2.1盾构机掘进时隧道轴线控制难度大，纠偏困难盾构机本身为直线形刚体，不能与曲线完全拟合。曲线半径越小则纠偏量越大，纠偏灵敏度越低，轴线就比较难于控制。而且由于拐弯弧度大，需要左侧油缸和右侧油缸形成一个很大的推力差才能满足盾构机转弯的要求，致使左右两侧的油缸推力可调范围很小，从而可用于姿态调整的油缸推力调整量很小，这就更加大了隧道轴线控制和纠偏的难度。转弯段盾构施工参数需要经过计算并结合地质条件、施工经验等因素综合考虑后方可确定。二、难点分析2.2管片容易

3、在水平分力作用下发生较大的位移，造成管片错台现象隧道管片衬砌轴线因推进水平分力而向圆曲线外侧（背向圆心一侧）偏移，如图。在小半径曲线隧道中盾构机每掘进一环，由于管片端面与该处轴线产生夹角，在千斤顶的推力作用下产生一个水平分力，使管环脱出盾尾后，受到侧向分力的影响而向曲线外侧偏移。二、难点分析2.3对地层扰动大，容易产生较大的地面沉降由于纠偏时的超挖，对土体扰动增大而发生较大沉降。小曲线隧道的施工除了有直线段隧道施工的地层变形因素外，还有以下二个因素的影响：①由于盾构机处于纠偏状态，超挖刀也不断进行超挖掘进，开挖断面为一椭圆形，实际挖掘量超出理论挖掘量，增加了地层不稳定因素；②由于

4、纠偏量较大，对土体的扰动也大，地层损失量也增加，容易造成较长时间的后期沉降。盾构掘进刀盘参数盾构掘进刀盘参数二、难点分析2.4管片之间易发生错台，管片易产生开裂和破损管片存在一个水平方向的受力，不但会使整段隧道衬砌管片发生水平偏移（即前面所叙的侵限现象），还会导致管片之间发生相对位移，形成错台。由于管片的特殊受力状态，管片与管片之间存在着斜向应力，使得前方管片内侧角和后方管片外侧角形成两个薄弱点如图5-3，使得相当多的管片因此破裂。还有一个破裂原因就是因为相邻两环管片产生了相对位移，使得管片螺栓对其附近处混凝土产生剪切作用，使该处的混凝土开裂。二、难点分析2.5漏水现象严重过小半

5、径曲线段漏水现象严重的原因大致如下：①管片错台导致止水胶条衔接不紧密；②拼装效果不好和止水胶条的破坏；③管环外侧的混凝土开裂（转弯段因盾尾间隙减小过多，使得管片被盾尾钢环刮坏），裂缝绕过止水胶条三、解决措施对于小半径转弯的难点，主要是从盾构机掘进参数、盾构设备（铰接装置）、管片选型和拼装等施工措施方面来解决，特别是要采取了同步注浆和二次双液注浆相结合的措施，以保证小半径圆曲线段成型管片不出现侧向移动，以及及时填充围岩空隙保证土体稳定。下面对上叙难点逐一进行分析并探讨解决措施：三、解决措施3.1纠偏与隧道轴线控制(1)中盾和尾盾采用铰接连接，有效地减少了盾构的长径，使盾构在掘进时能

6、灵活的进行姿态调整，顺利通过小半径转弯；(2)盾构机转弯时通过的孔洞不是圆形，而是在原来的圆洞基础上两边扩挖而形成的椭圆形，超挖刀的设置正好满足了这个增大净空的要求；(3)掌握好左右两侧油缸的推力差，尽量地减小整体推力，实现慢速急转；(4)盾构机司机根据地质情况和线路走向趋势，使盾构机提前进入相应地预备姿态，减少之后的因不良姿态引起的纠偏。(5)加密加勤VMT移站测量，避免由此产生的轴线误差。由于我们是将短距离的曲线看成是直线段来指导盾构机掘进，如果不短距离移站测量，则相当把长距离的弧线当作直线，故轴线偏差自然会相差很大。(6)做好管片选型。三、解决措施转弯环偏转角的计算公式：θ

7、=2γ=2arctgδ/D式中：θ―――转弯环的偏转角δ―――转弯环的最大楔形量的一半D―――管片直径将数据代入得出θ＝0.3629根据圆心角的计算公式：α＝180L/πR式中：L―――一段线路中心线的长度R―――曲线半径，取350m而θ＝α，将之代入，得出L＝2.215m上式表明，在350m的圆曲线上，每隔2.215m要用一环转弯环。成都地铁350m小半径采用的管片长度为1.2m，即在350m的圆曲线上，加上纠偏管片拼装点位变化，标准环与转弯环的拼装关系为：2环标准环+1环转弯