工艺工法qcqc盾构法施工小曲率转弯隧道管片成环质量控制

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1、年度论文盾构法施工小曲率转弯隧道管片成环质量控制摘要：盾构法施工小曲率半径隧道时，掘进施工轴线控制较难，很容易造成盾构偏离轴线以及纠偏困难等问题，影响隧道施工速度及管片拼装及隧道结构质量。针对这一施工技术与质量控制难点，本文以武汉轨道交通二号线洪中区间为例深入探究小曲率转弯隧道施工技术与管片成环质量控制要点。关键词：盾构施工小曲率半径管片错台管片碎裂防治措施正文：0前言在盾构施工中，盾构管片是盾构施工的主要装配构件，是隧道的最外层屏障，承担着抵抗土层压力、地下水压力以及一些特殊荷载的作用。盾构管片质量直接关系到隧道的整体质量和安全，影响隧道

2、的防水性能及耐久性能。在盾构施工中，常常会遇到盾构管片结构上浮、隧道轴线偏移和管片错台等问题。此类问题除了会影响隧道走向、净空外，还会引起管片破裂并破坏管片结构，从而给隧道的防水带来隐患。地铁成型隧道管片的上浮和错台以及由其引起的管片破裂一直是困扰盾构隧道施工的技术难题。本文以武汉市轨道交通二号线一期工程18B标洪中区间小曲率转弯施工时出现的管片碎裂和错台为研究对象，就产生管片碎裂和错台原因进行了总结分析，并就避免管片破损碎裂和错台的应对措施进行了探讨研究。第10页共10页年度论文1工程概况武汉市轨道交通二号线一期工程洪~中区间隧道结构采用

3、预制装配式钢筋混凝土单层内衬，错缝拼装，环片内径5.4米，厚度0.3米，宽1.5米。管片强度等级C50、螺栓强度等级8.8级。管片为通用型管片，单环楔形量45mm。管片纵向和环向均采用单排弯螺栓(达克罗六角螺栓)连接。管片衬砌体接头面采用平面式，在环缝和纵缝靠近外弧侧设止水条槽，在内弧侧设嵌缝槽。洪山广场站～中南路站区间二号线隧道左线703.258ｍ、右线700.24ｍ。全线最小平曲线半径为R＝350m（国内通常认定R<500m的平曲线为小曲率），纵断面呈节约型“V”坡，最大纵坡为-28.350‰，区间隧道顶部埋深在8.2～24.6m之间。

4、本工程洪山广场站～中南路站区间左右线从洪山广场站始发后便是一段R350m曲线推进。本隧道主要穿越土层有：洪山广场站～中南路站区间二号线主要穿越（10-2）层碎石粘土、(11-1)粉砂、(11-2a)粉质粘土、(16a-3)石灰岩、（18b-2）泥灰岩、（18c-2）泥岩、（18d-2）石灰岩、（18b-4）溶洞。2施工与质量控制难点分析2.1小曲率半径转弯推进轴线控制较难，纠偏较难本工程所采用的盾构机为德国海瑞克S601土压平衡式盾构机，盾构机外径6250mm，管片拼装后平均盾尾间隙约为75mm，采用被动连接式铰接油缸拉伸控制转弯时盾尾间隙

5、。盾构机本身为直线形刚体，不第10页共10页年度论文能与曲线完全拟合，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；盾构机掘进时，总是在进行蛇行，难免出现姿态偏差；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，所以加大了隧道轴线控制和纠偏的难度。同时，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。2.2管片在千斤顶推力水平分力作用下易产生垂直轴线位移隧道管片衬砌轴线因推进水平分力

6、而向圆曲线外侧（背向圆心一侧）偏移，如图1。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。千斤顶推力图1转弯处管片受千斤顶推力示意图第10页共10页年度论文盾构开始推进状态，管片在盾尾中盾构推进方向推进完成管片即将脱出盾尾图2转弯时盾构机与管片位置示意图如图2所示，千斤顶开始推进时,管片受到来自盾构机的作用力有：A点的接触力(因此时管片刚安装上,虽然有作用力,但较小)；左、右部分钢丝刷的作用力及油脂压力,由于盾尾间隙右部远大于左

7、部,所以左部钢丝刷作用力较大，此时测量盾尾间隙右侧应大于左侧。随着盾构机掘进1环完成，千斤顶开始回收，此时管片受到盾构机作用力为：C点的接触力,此时由于管片抵御盾构机的偏离,导致机壳对管片产生极大的作用力；由于右部盾尾间隙减小,管片此时脱出盾尾，这也是造成C点作用力的垂直于轴线的主要原因，此原因主要造成了管片环向错台。在小曲率转弯时错台外弧线向内，而内弧线向外错台。第10页共10页年度论文图3外弧线向内错台内弧线向外错台2.3管片之间易发生错台，管片易产生碎裂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，还会导致管片之间

8、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，使得相当多的管片因此破裂。还有一个破裂原因就是因为