[發明專利]兩線立交小半徑、淺覆土、大縱坡復雜線型盾構施工方法

有效

• 申請號: 200710050555.7
• 申請日: 2007-11-20
• 公開（公告）號: CN101182772A
• 公開（公告）日: 2008-05-21
• 發明（設計）人: 李林;崔學忠;陳強
• 申請（專利權）人: 中鐵二局股份有限公司
• 主分類號: E21D9/00
• 分類號: E21D9/00;E21D9/093;E02D29/045;E21D11/04
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司
• 代理人: 吳彥峰;熊曉果

1.一種兩線立交小半徑、淺覆土、大縱坡復雜線型盾構施工方法，其特征在于有如下步驟：

(1)數值模擬分析確定兩線立交的推進順序

采用二維數值模擬計算分析后行隧道盾構施工引起的先建隧道位移和結構內力變化，根據模擬試驗結果選擇的盾構施工順序為“先施工下方隧道，后施工上方隧道”；

(2)選擇盾構機型

結合復雜線型具體情況，通過詳細的盾構機方案優化比選，確定以安裝有仿形刀，可控制超挖范圍的土壓平衡鉸接式盾構機進行施工；

(3)對地表、地層采取輔助加強措施

①先建隧道內注漿加固

后建隧道施工前，通過先建隧道內的預埋注漿孔對土體進行注漿加固，加固范圍為管片壁后2m，所述注漿孔每環有5個；

②后建隧道內注漿加固

后建隧道每掘進完成5環，及時通過隧道內的預埋注漿孔對土體進行注漿加固，加固范圍為管片壁后2m，在立交段的注漿孔增設至每環16個；

③已建隧道內壓重

在后建隧道盾構推進前，在先建隧道內采用袋裝鋼渣進行壓重：

壓重范圍：立交交叉點前后各15m，共30m

壓重重量：5t/m

壓重時間：盾構開挖面前3環，后建隧道每推進一段，及時在先建隧道內壓重一段

分期卸載：盾構通過立交段后，待洞內注漿加固土體達到設計強度后，分期卸載，根據監測數據，適時調整分期卸載重量以及卸載時間；

④地表壓重

在淺覆土段盾構掘進時對地表采用袋裝鋼渣壓重：

壓重范圍：橫向以隧道中線為中心，左右兩側各6m，縱向為淺覆土段整段

壓重重量：按W＝1850(6.34-H)計算，式中W為地表單位面積壓重，H為隧道覆土厚度，1850為該段土層平均比重，6.34為盾構直徑，換算覆土厚度≥1D，待滿足覆土要求后方通過盾構

分期卸載：隧道施工完成后，待洞內注漿漿液達到設計強度后，分期卸載上部壓重，同時對隧道變形、隆起進行監測，并據監測結果調整卸載時間和卸載值；

⑤地基加固

隧道頂覆土厚度小于0.6D的淺覆土地段進行覆土措施處理，采用深層攪拌加固，加固范圍為由地面至隧道底下3m，地基加固后的指標為：無側限抗壓強度qu≥0.8MPa，滲透系數K≤1×10^-8cm/s；

⑥設置抗浮板

在淺覆土段地表設混凝土抗浮板，板厚70cm，抗浮板兩側設φ600鉆孔抗拔樁，樁長為板下27m，單樁抗拔力滿足運營時隧道抗浮要求；

(4)選擇管片輔助措施

①管片寬度選擇及排版

管片楔形環采用寬1.0m管片，楔形量為32.34mm，小半徑曲線段設計管片排版采用6環1.0m寬楔形+1環1.2m寬直線環；

小半徑管片配筋率加強，從120kg/m³增加為180kg/m³，增加1.5倍

②隧道內設縱向加勁肋

利用彈性地基梁模型對小半徑曲線地段盾構施工時隧道結構的縱向受力和變形進行研究，確定管片加強肋方案，以加強隧道縱向剛度：

a先建隧道內設加勁肋

針對后建的上方隧道施工對已建的下方隧道的影響，在下方隧道靠近開挖面前20m，后20m，共40m范圍管片設置加強肋，加強肋采用雙拼[18a槽鋼用鋼板焊接成型，然后用螺栓將其與管片的預留注漿孔進行連接；

b后建隧道內設加勁肋

針對后建隧道在立交段全部位于小半徑曲線上，隧道縱向位移較大，在后建隧道靠近開挖面后60m范圍管片設置加強肋以增強隧道縱向剛度，控制其縱向位移，加強肋采用雙拼[18a槽鋼用鋼板焊接成型，然后用螺栓將其與管片的預留注漿孔進行連接；

(5)盾構推進過程

設定合適的初始盾構參數進行施工，先行隧道盾構施工完成后通過隧道內預埋注漿孔進行注漿加固，隧道內設加勁肋、橫向支撐體系，加強螺栓復緊，為后行隧道盾構施工提供有利條件；后行隧道盾構施工時，通過采取洞內注漿加固、設置加勁肋、抗浮板、地表壓重等措施，以減小對先建隧道影響：

①土壓力

以開挖面前端土體隆起0.5～1.0mm進行控制；

②出土量控制

控制盾構出土量為理論計算量的98％，同時視監測情況合理調整出土量；

③推進速度

推進速度控制在2cm/min；

④注漿量

同步注漿量為2.6～2.8m³/環，漿液稠度9～11cm；

每拼裝兩環即對后面兩環管片進行復合早凝漿液二次壓注，二次注漿壓力控制在0.3Mpa以下，注漿流量控制在10～15L/min，注漿量0.5m³/環，漿液配比：水泥∶氯化鈣∶水玻璃＝30∶1∶1，水灰比為0.6；

⑤管片拼裝

管片采用通縫拼裝，“居中拼裝”，若管片無法居中拼裝，且曲線管片無法滿足糾偏時，應采用軟木楔子進行調整，同時管片拼裝中加強螺栓緊固檢查，及時做好復擰工作，必要時對隧道內凸面縱向螺栓采用槽鋼進行固定；

⑥盾構推進

每環推進結束后，擰緊當前環管片的連接螺栓，并在下環推進時進行復緊，以克服作用于管片推力產生的垂直分力，減少成環隧道浮動；

盾構上坡推進時，盾構坡度每次向上糾偏小于0.2％，調整好土壓力設定值，以切口土體不隆起或少隆起為主；

⑦隧道內水平運輸

采用電機車作為水平運輸的牽引動力，電機車運行速度控制在3km/h內，在32.5‰坡度上運行時僅搭載3塊管片上坡，滿車下坡；

(6)軸線控制及施工監測

①軸線控制

盾構掘進時，給隧道設置向曲線內側偏移30mm的預偏量，在盾構掘進過程中，采用自動測量系統，每3min自動測量一次盾構姿態，每推進5環復測一次導線點，采用低壓石棉橡膠板糾偏，每次的糾偏量應盡量小，確保楔形塊的環面始終處于曲率半徑的徑向豎直面內；

②測量控制

a隧道施工軸線控制測量

建立高精度導線控制網，采取強制歸心，將點位建立在區間隧道附近較穩定的建筑物上，高程控制點為II等水準網，遠離施工區；

通過控制網，用方向線法或投點法，將地面坐標向井下傳遞，并在井內組成小控制網向隧道內傳遞；

隧道內一定間隔25～30m設置一個測量吊籃，測量點位強制歸心，作為隧道導線傳遞點；

b地面沉降控制測量

地面沉降監控采用地表和深層觀測相結合的方法：沿盾構推進軸線，在地表布設沉降觀測點，出洞區30m范圍內每環設一觀測點，正常推進段每5環設一觀測點，每間隔50環設一沉降觀測斷面，出洞區30m范圍內增加二條斷面，每斷面布設七個觀測點；在線路兩側重要建筑物上，每側各設若干個沉降觀察標志，并設置位移和傾角觀測點，采用測斜儀、傾角觀測儀進行監控；

每天兩次測量盾構機刀盤前20m、盾尾后30m地面監測點的沉降量，經計算分析后，作為設定盾構推進參數的依據，每月將已施工線路監測點聯測一遍；

c盾構推進測量

盾構機拼裝后進行盾構縱向軸線和徑向軸線測量，包括刀口、機頭與機尾連接中心、盾尾之間的長度測量，盾構外殼長度測量，盾構刀口、盾尾和支承環的直徑測量；盾構機掘進時姿態測量包括其與線路中線的平面偏離、高程偏離、縱向坡度、橫向旋轉和切口里程的測量，各項測量誤差滿足以下要求：平面、高程偏離值±5mm，里程偏離值±5mm，橫向旋轉角±3″，縱向坡度±1‰，切口里程±10mm；

d隧道沉降測量

在盾構施工全過程中設立隧道沉降觀測點，曲線段每10米設一點，直線段每20米一點，設在拱底塊的兩肩上，測試頻率為：離推進面20米范圍之內時，1次/天；離推進面20米至50米范圍時，1次/2天；離推進距離大于50米范圍時，1次/周；隧道貫通后1次/月，沉降穩定后改為1次/2個月，直至驗收；

2.根據權利要求1所述的兩線立交小半徑、淺覆土、大縱坡復雜線型盾構施工方法，其特征在于所選擇的土壓平衡鉸接式盾構機安裝有2把仿形刀，超挖范圍為100mm，水平鉸接角度可達+1.5°。