盾构过小半径曲线段施工技术总结

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1、盾构过小半径曲线段施工技术总结刘丹林广州盾构地铁项目部摘要：以杨珠盾构区间300m半径转弯为例，分析和探讨盾构掘进过小半径曲线段的技术要点和措施，代以对一年的盾构施工技术作个总结。关键字：盾构施工土压平衡小半径曲线盾构施工是以盾构机盾壳为临时支撑，对土体进行开挖，同时用钢筋混凝土管片对围岩进行衬砌的一种机械化隧道施工方法。杨珠盾构区间采用的是土压平衡盾构，起原理是：刀盘开挖切削下来的渣土进入土仓积累起来，形成土压作用在掌子面上，当渣土积累到一定的数量时，这个压力与开挖面的土压力、地下水压力平衡，从而使掌子面保持稳定而不坍塌。此时

2、只需维持土仓的进土量与螺旋输送机从土仓的输出的渣土量相等，就能持续稳定掘进。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，下面就以杨珠盾构区间的300m半径转弯为例，分析一下小半径转弯的难点和解决措施。一、工程概况杨珠区间盾构掘进于里程YDK14+671.787~+881.969(右线约383环～523环)、ZDK14+658.946~+869.129(左线约381环～521环)范围内通过300m小半径往杨箕站方向为右转弯

3、的圆曲线。右线坡度为7.9‰（YDK14+671.787～+690.0）和25.675‰（YDK14+690.0～881.969），左线坡度为7.901‰（ZDK14+658.946～+685.0）和26.071‰（ZDK14+685.0～+968.129），左右线往杨箕站方向均为下坡。盾构隧道上部及中部主要为<8>红层中等风化粉砂岩、泥质粉砂岩，Ⅳ类围岩和<9>红层微风化泥质粉砂岩、局部砾岩，Ⅴ类围岩；下部主要为<9>红层微风化泥质粉砂岩、局部砾岩，Ⅴ类围岩。隧道洞身围岩综合类别为Ⅳ类。其线路平面图如图1：6　图1杨珠300m

4、半径转弯线路平面图二、难点分析1、隧道轴线不好控制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。其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。每米的施工参数都有所不同，操作难度更大。曲线上盾构机掘进过程中所穿越的孔洞将不再是理论上的圆形，（实际为椭圆形）需要配套使用超挖刀装置进行超挖。2、容易发生管片侵限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。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

5、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。3、对地层扰动大，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：a、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。b、由于纠偏量较大，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。6　三、解决方案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（超挖刀、

6、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。具体措施如下：1、盾构机设备的适应设备的适应主要指的是盾尾铰接连接和超挖刀的应用，中盾和尾盾采用铰接连接，有效地减少了盾构的长径，使盾构在掘进时能灵活的进行姿态调整，顺利通过小半径转弯。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。2、技术参数进入曲线段时提前调整盾构机姿态，使其向曲

7、线内侧（圆心侧）预偏移20~30mm。采用小推力、低扭矩，慢速掘进，减小千斤顶对管片的水平侧向推力，同时减少对地层的扰动。在强、中风化地层中小半径圆曲线掘进的过程中，对土体的扰动会显著降低外围土体的强度及自稳能力，土体具有的蠕变特性以及出现水平方向土体压力不均，管片在长时间承受千斤顶水平分力的等情况下，管片会向外侧整体移动。见图2。图2急转弯施工管片侧向受力分析图小半径曲线掘进管片位移量可用公式表达：6　T：盾构机推力的反作用力P：土体对管片侧面的附加应力R：转弯半径：变形系数由上式得知：当盾构机的推力越大时管片侧向位移也越大，

8、当掘进的转弯半径越小时管片侧向位移也越大。故为了减小在小半径圆曲线段施工引起的管片整体移位所带来的隧道变形，掘进过程中必须减小盾构推力。根据经验，杨珠区间这种<8>、<9>地层，土压平衡模式时推力可控制在800～1300t；半敞开模式时推力可控制在700～120