小曲线半径上盾构进洞技术-题目

论文导读：
摘要盾构进洞技术在地铁施工中是工程的一大难点，但在平曲线半径350米进洞更是难上加难，本文通过现场实践对这一施工难点提出一些小曲线盾构测量技术要点及掘进中突发事件的一些针对性措施。
关键词盾构进洞；小曲线；盾构测量

1. 工程概况

本工程“上海西站站～铜川路站”区间隧道工程是上海市地铁11号线工程的一个组成部分。本工程位于上海市普陀区内，起始于铜川路站北端头井，全长约1225.681m。线路平面最小曲线半径350m，最大竖曲线半径5000m。线路纵断面程“V”字型，最小坡度3‰，最大坡度28‰；隧道覆土最小约8.5m，最大约为18.6m。
本区间上、下行线隧道盾构推进采用二台日本小松公司产的外径为6340mm，长度为76的土压平衡式盾构掘进机，隧道上下行线均从铜川路站北端头井沿向上海西站站东端头井推进。
盾构主要在第④层流塑的淤泥质黏土层和第⑤1-1层粉质粘土层中推进。本工程的重点是盾构进洞在350m平曲线半径上。
2．盾构进洞施工

2. 1盾构进洞前的测量

盾构机进洞前，由测量班组对洞内所有控制点进行一次整体系统的控制测量复测，对所有控制点的坐标进行精密准确的平差计算。在隧道贯通前的最后一次系统换站时，以测设的地面导线点和水准点为基准，以测量二等控制点的办法精确测量测站、后视点的坐标和高程，要求每一测量点的测量不少于6个测回。并时刻掌握盾构机在掘进中的姿态。
为了做到对盾构机姿态的实时控制，盾构机掘进中采用盾构姿态自动测量系统。该系统是日本小松盾构机公司自行开发，具有国际先进水平，适用于隧道工程施工控制的自动测量系统。采用该系统能够确保实时、准确地控制隧道掘进，保证贯通的精度。
本系统原理独特，采用全自动跟踪全站仪及相应的系统配件，结合自行开发的系统软件，在工业控制计算机（IPC，以下简IPC机）的控制下，完成盾构实时姿态跟踪监测（单机模式）。盾构隧道支导线的基准点与基准线由固定在两个吊篮上的一台自动天宝全站仪T和一个后视点Ba组成。自动全站仪T测量固定棱镜P1、P2、P3的三维坐标，这三个棱镜被事先安置于盾构机内（如图1）。通过三维向量归算求得当前盾构机切口和盾尾的特征部位——中心点P01、P02的三维坐标（X01、Y01、Z01）、（X02、Y02、Z02）。
图1（自动测量系统简图）
本系统的测量方式仍是传统的连续支导线测量，通过测站的前后视转角和水平距离的测量，最后测得盾构机内棱镜的坐标。
全自动测量系统由安装在测站点T的一台自动全站仪与IPC机组成。除了开关IPC机，系统运行时无须人员操作。只要IPC机进入测量模式，则系统的测量将连续循环进行，直到退出测量模式或关机为止。
盾构机到达前50米地段即加强盾构姿态和隧道线形测量，及时纠正偏差确保盾构顺利地从到达口进入车站。并根据实测的车站洞门位置进行必要的调整隧道贯通时的盾构机刀盘位置。隧道贯通时其刀盘平面偏差允许值：平面≤±20mm、高程≤±30mm，盾构坡度较设计坡度略大0.2%。

2.2盾构进洞前的姿态复核测量

2.2.1盾构贯通前的测量是复核盾构所处的方位、确认盾构姿态、评估盾构进洞时的姿态和拟定盾构进洞段的施工轴线、推进坡度的控制值和施工方案等的重要依据，以使盾构在此阶段的施工中始终按预定的方案实施，以良好的姿态进洞，准确就位在盾构接收基座上。
2.2.2在进洞前100环，应精确做好轴线贯通测量工作，根据机器测量为基础，人工测量为复核的办法来计算和确定盾构推进的轴线偏差情况，每推20～30m，复核一次。最后50环的推进，盾构轴线与设计轴线的偏差，应尽可能控制在3cm内，使盾构达到最佳状态。（如图2）
图2（盾构机进洞计算姿态图）

2.3盾构机基座摆放及定位

安装盾构接收机座，要严格控制托架的中线与盾构机上托架之前的姿态与趋势相匹配，托架轴线与盾构机轴线之间的夹角不大于1.5‰，托架上的导轨最好比盾构机的底部高1～2cm，一方面保证盾构机盾尾在最后脱离最后一环管片时，不会突然向下跌落；另一方面避免盾构机在始发台上往前推进时产生盾构机低头现象，从而避免破坏托架或损坏刀盘、盾壳等现象的发生。

2.4进洞阶段的掘进

2.4.1小曲线施工特点：

2.4.

1.1小曲线隧道轴线比较难于控制；

2.4.

1.2隧道整体因侧向分力向弧线外侧偏移；

2.4.

1.3盾构掘进时，纠偏量较大，对土体扰动的增加易发生较大沉降量；

盾构在隧道曲线段推进时，根据推进速度、出土量和地层形变的信息数据，及时调整各种施工参数，以期在尽量短的时间内将平衡压力和各部位的注浆量调至曲线推进的最佳状态。施工时要着重加强对推进轴线的控制，这其中关键是对盾构姿态的控制，由于曲线推进盾构环环都在纠偏，因此必须做到勤纠，而每次的纠偏量应尽量符合曲线要求值，确保楔形块的环面始终处于曲率半径的径向面内；在注浆量方面盾构外侧注浆量应大于内侧，以加固外侧土体，使盾构沿设计曲线方向运动。

2.4.2到站掘进控制

2.4.1盾构机到站掘进参数控制

盾构机进入进洞段后，首先减小推力、降低推进速度和刀盘转速，控制出土量并时刻监视土仓压力值，避免较大的地表隆陷。贯通前5～6环，进一步降低盾构掘进推力，掘进推力维持在500t左右，推进油缸压力不大于4 MPa；在掘进的同时，要注意维持土仓内的压力值摘自：7彩论文网毕业论文免费下载www.7ctime.com
，一般情况下，土压不低于0.06 MPa。在盾构机刀盘刚接触到加固区的时候要加大推力到800t左右，离洞门剩下1～2环时，推力要继续减小，控制在200t之内，土压力设定在0.03～0.05之间。无论何种情况下，推进油缸压力均不能大于5MPa（特别是在管片正在安装时）。在贯通前的最后3环，要求掘进速度控制在1～3mm/min。盾构机刀盘距离贯通里程小于10米时，在掘进过程中，派专人对车站时刻观察洞口加固段的情况。如发现加固土体有较大的震动时，立即通知洞内盾构机论文导读：
进一步降低推力、刀盘转速以及推进速度，避免由于刀盘前部土体太薄，造成刀盘前部形成坍塌。
在进洞阶段要密切关注盾构机推进系统的推进速度和推进压力以及掘进出土情况，当发现推力突然降低，碴土粒径突然变大，推进速度同时加大的情况时，必须立即停机。

2.4.2盾构机在端头位置的处理

在盾构机刀盘距离贯通小于5米时，在条件允许的情况下，由盾壳上的预留孔向盾壳外部注入化学聚合物或膨润土，用于阻止盾构机后部管片上部水向洞口流动。
尽量使盾构机刀盘抵拢预留钢筋层，然后清除碴土，再切割钢筋，切割顺序为先切割底部，后切割上部。
盾构机掘进露出刀盘时停止掘进，彻底拆洞门支撑结构，视漏浆情况用棉纱或装有泥土的编织袋进行堵漏。将洞门口清理干净之后，开始安装盾构机托架需要在预备洞安装水平导轨。

2.4.3管片安装

盾构机进入车站时，因为刀盘前端阻力几乎为零，故千斤顶推力将逐渐减少，千斤顶施加在管片上的力也相应减少，因此此处若干管片连接不够紧，存在较大缝隙，影响了注浆质量，从而导致渗水。根据火车站站左右线进洞段施工情况，采用以下对应措施：
2.4.3.1通过在第一节拖车与轨道之间设置夹轨器或其它固定装置，在盾构推力的作用下管片之间产生足够的反力，使管片间的密封条压紧，达到防水的要求；
2.4.3.2使用特殊设计的专门高强度螺栓，使单纯依靠螺栓紧固力即可将管片间的止水压缩到位；
2.4.3.3安装管片完毕需用风动扳手拧紧所有纵向和横向螺栓，且在下一环掘进至

1.5m左右时再次紧固螺栓；

2.4.3.4严格按照操作规程拼装管片，同时防止出现管片之间出现错缝、台阶差；
2.4.3.5每一环应在掘进大于

1.2m时开始安装管片，保证管片特别是封顶块的安装质量；

2.4.3.6管片安装完毕应拧牢固注浆塞，对损坏的及时处理并报注浆司机。

2.4.4隧道贯通时可能遇到的问题及应急处理措施

2.4.4.1盾构机打滑上飘事故

由于端头井和车站施工影响使端头地层受到扰动，盾构机到达时容易打滑上飘。为避免发生事故，在盾构机到达前加强对端头地表隆陷的监控量测，绘制时间位移曲线。发现异常变形情况盾构机立即停止推进，可以一方面对端头地层从地表进行反压，另一方面从竖井内对端头地层进行二次补充压浆加固.
2.4.4.2连续墙彻底拆除后，土体坍塌源于：7彩论文网论文 格式www.7ctime.com
涌水事故
连续墙彻底拆除后，由于隧道洞身范围内的土体未进行加固，工作面土体可能发生坍塌、涌水。为避免发生事故，拆除后立即推进盾构机，减少暴露时间，必要时对隧道洞身以上土体进行补充压浆加固。

2.

4.3进洞段施工的注意事项

a 进洞段的推进 到达口的临时墙，一般不具备可使盾构机一直用通常开挖方法到近前的强度。应根据临时墙结构来调整土仓压力、推力、掘进速度，注意不使临时墙损伤。
b临时墙拆去墙的确认
进洞后，拆去临时墙，肯定会破坏到达部的地质改良，因此，拆去临时墙前要确认管片周围的水是否被截断。
c盾构机外周的防水处理
临时墙拆去后，盾构机如停在所定位置，就要立即实施盾构机与临时墙间的止水措施。
在盾构施工工程中盾构测量是控制盾构机掘进的灵魂，所以精度必须要控制的最高，误差控制在最小。本工程因采取了上述技术措施两台盾构都已顺利进洞，没有出现任何险情，地面建筑物没有出现破坏现象。在以后的工程中会再接再厉不断的探询和研究最佳的工作方法和技术。
参考文献
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