大連地鐵盾構(gòu)300m小半徑曲線始發(fā)施工技術(shù)

1、地鐵盾構(gòu)300m小半徑曲線始發(fā)施工技術(shù)摘要：文章針對(duì)大連地鐵2號(hào)線盾工程300m半徑曲線始發(fā)段的測(cè)量控制問題，從盾構(gòu)機(jī)始發(fā)姿態(tài)控制、掘進(jìn)控制、管片姿態(tài)控制三個(gè)方面進(jìn)行技術(shù)總結(jié)。關(guān)鍵詞：盾構(gòu)；小半徑曲線隧道；曲線始發(fā)1工程概況大連市地鐵二號(hào)線西安路站交通大學(xué)站區(qū)間，本區(qū)間隧道起訖里程為DK16+803.630CK18+462.893。本區(qū)間主要采用盾構(gòu)法施工，在靠近交通大學(xué)站一端采用礦山法。本盾構(gòu)區(qū)間隧道起訖里程為DK16+803.630DK18+130.000,右線全長(zhǎng)1326.370m,區(qū)間在DK16+796.63處設(shè)盾構(gòu)始發(fā)井，在DK18+135.5處設(shè)盾構(gòu)接收井。西安路站至交通大學(xué)站區(qū)間

2、平面線路出西安路站后沿南北向向南，通過(guò)半徑為300m的曲線轉(zhuǎn)入偏東西方向，再通過(guò)半徑450m曲線接入黃河路，到達(dá)交通大學(xué)站。區(qū)間縱斷布置形式呈"V'字形，最大縱坡為25%。區(qū)間為雙線地下隧道，左右線路為上下重疊至區(qū)間終點(diǎn)左右線逐漸分離并行。盾狗松下井苜叫防圖1西安路站至交通大學(xué)站區(qū)間平面圖2盾構(gòu)機(jī)始發(fā)姿態(tài)盾構(gòu)始發(fā)時(shí)，為提供足夠的推力并保持反力架、負(fù)環(huán)管片穩(wěn)定，盾構(gòu)機(jī)必須沿直線推進(jìn)。從始發(fā)洞門開始其中心路徑前10m沿隧道設(shè)計(jì)中心線(R300m曲線)的割線(該割線通過(guò)始發(fā)洞門中心線)推進(jìn)，待盾尾脫離基座后逐步調(diào)整盾構(gòu)姿態(tài)使盾構(gòu)沿隧道設(shè)計(jì)線路推進(jìn)。盾構(gòu)沿內(nèi)弦線掘進(jìn)最大偏移量：l-3

3、00-3002-52工.00417m=41.7mm盾構(gòu)機(jī)軸線與始發(fā)井軸線夾角：/0=Za+Zb=2.6°其中/a=arcsin(8625.1/299916)=1.65°,/b=arcsin(5000/299916)=0.95°圖2割線與始發(fā)井結(jié)構(gòu)中心線角度計(jì)算圖氮圖3盾構(gòu)曲線始發(fā)示意圖由于在盾體離開始發(fā)架前盾構(gòu)不宜或不能轉(zhuǎn)向，只能直線推進(jìn)，因而小半徑曲線段盾構(gòu)機(jī)始發(fā)主要是通過(guò)對(duì)盾構(gòu)機(jī)始發(fā)軸線向曲線內(nèi)側(cè)的旋轉(zhuǎn)和偏移在盾構(gòu)機(jī)長(zhǎng)度范圍內(nèi)直線推進(jìn)，該直線段后用比設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)彎半徑小的實(shí)際推進(jìn)曲線來(lái)擬合設(shè)計(jì)曲線，因此盾構(gòu)應(yīng)采用割線姿態(tài)始發(fā)。經(jīng)計(jì)算盾構(gòu)機(jī)按偏轉(zhuǎn)2.6。始發(fā)，最大偏差

4、為41mm小于50mm滿足規(guī)范要求。盾構(gòu)進(jìn)入洞門即采用擴(kuò)挖刀進(jìn)行擴(kuò)挖，以便留出初始轉(zhuǎn)向空隙，在盾尾完全進(jìn)入洞門后即開始轉(zhuǎn)向，保證盾構(gòu)由直線掘進(jìn)狀態(tài)順利進(jìn)入曲線狀態(tài)掘進(jìn)。避免在曲線外側(cè)超挖。本工程盾構(gòu)選型采用被動(dòng)鍍接結(jié)構(gòu)，具備260m半徑轉(zhuǎn)向能力，同時(shí)配置擴(kuò)挖刀，其伸縮量可以調(diào)節(jié)。3盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)控制技術(shù)盾構(gòu)機(jī)沿小半徑曲線掘進(jìn)時(shí)，會(huì)在掘進(jìn)方向的垂直方向產(chǎn)生一個(gè)較大的側(cè)向分力。為將隧道軸線最終偏差控制在規(guī)范要求范圍內(nèi)，盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)應(yīng)給隧道預(yù)留一定的偏移量。盾構(gòu)機(jī)沿曲線的割線方向掘進(jìn)，管片拼裝時(shí)軸線位于弧線內(nèi)側(cè)，以使管片出盾尾后受側(cè)向分力，向弧線外側(cè)偏移時(shí)留有預(yù)偏量。在本工程隧道掘進(jìn)過(guò)程中預(yù)偏量為1525

5、mm可根據(jù)管片姿態(tài)監(jiān)測(cè)情況作適時(shí)調(diào)整。盾構(gòu)機(jī)在巖層中掘進(jìn)時(shí)，由于隧道頂部同步注漿漿液流失及地下水浮力作用，管片在脫出盾尾后會(huì)有一定量的上浮。因此在盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)垂直方向上也預(yù)留上浮量，即將盾構(gòu)機(jī)按設(shè)計(jì)線路下壓一定量，以保證管片上浮后隧道高程不超出規(guī)范要求。本工程盾構(gòu)機(jī)下壓量為2030mm在不同的地層中，可根據(jù)管片姿態(tài)監(jiān)測(cè)情況作適時(shí)調(diào)整。為了保證盾構(gòu)機(jī)按設(shè)計(jì)軸線掘進(jìn)，首先要將設(shè)計(jì)軸線數(shù)據(jù)（DTA表單）輸入到導(dǎo)向并根據(jù)人工對(duì)盾構(gòu)姿態(tài)的圖4隧道設(shè)計(jì)軸線數(shù)據(jù)（DTA表單）圖5根據(jù)人工復(fù)測(cè)結(jié)果修正盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)設(shè)置系統(tǒng)的電腦中，同時(shí)輸入全站儀、后視棱鏡所在測(cè)站的三維坐標(biāo),復(fù)測(cè)結(jié)果修正盾構(gòu)姿態(tài)。在300n#徑曲線

6、上推進(jìn)時(shí),統(tǒng)測(cè)量移站頻繁。本工程中，在4管片姿態(tài)控制技術(shù)由于隧道曲率大，前方的可視距離短，導(dǎo)致盾構(gòu)ZE4向系R=300淵圓曲線隧道上，平均約16環(huán)（19.2m）換站一次。每次換站完成后，進(jìn)行一次測(cè)量復(fù)核，調(diào)整ZE晾統(tǒng)的數(shù)據(jù)。由于測(cè)量距離短，測(cè)量站安裝在尚未完全穩(wěn)定的管片上，所以每次換站完成后，高程數(shù)據(jù)都會(huì)有一定的變化。為了保證測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，建議每天進(jìn)行一次復(fù)核，及時(shí)調(diào)整ZE廢統(tǒng)的數(shù)據(jù)。為了第一時(shí)間掌握成型隧道的情況，及時(shí)優(yōu)化掘進(jìn)參數(shù)，需每隔10環(huán)測(cè)量一次管片的姿態(tài)，每環(huán)管片從拼裝完成到最后穩(wěn)定至少測(cè)量3次；根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，對(duì)管片的側(cè)移、上浮規(guī)律進(jìn)行分析，選擇最優(yōu)的掘進(jìn)參數(shù)和最合適的二次注漿位置。根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，本工程始發(fā)段的管片已經(jīng)穩(wěn)定，其最終水平、垂直姿態(tài)均符合規(guī)范要求，管片沒有崩邊、裂角情況，最大錯(cuò)臺(tái)為5mm也未出現(xiàn)接縫漏水現(xiàn)象，施工效果良好。圖6管片姿態(tài)測(cè)量示意圖圖7施工現(xiàn)場(chǎng)管片姿態(tài)測(cè)量圖5總結(jié)本工程實(shí)施效果表明：在300m上徑曲線隧道盾構(gòu)始發(fā)施工中，要抓住軸線曲率大、半徑小、盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)難控制、成型隧道水平位移大的特點(diǎn)，選擇好合適的始發(fā)方向來(lái)控制盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)，管片拼裝過(guò)程中及時(shí)復(fù)測(cè)盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)，在管片拼裝完成后，結(jié)合同步注漿、二次注漿來(lái)穩(wěn)定成型隧道，通過(guò)加強(qiáng)管片姿態(tài)監(jiān)測(cè)來(lái)及時(shí)調(diào)整掘進(jìn)