[發明專利]軟硬不均地層土壓平衡盾構隧道下穿鐵路既有線施工方法

有效

• 申請號: 201410408836.5
• 申請日: 2014-08-19
• 公開（公告）號: CN104265307B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發明（設計）人: 李術才;宋曙光;丁萬濤;陳誠;李利平;石少帥;王旌;周宗青
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: E21D9/08
• 分類號: E21D9/08;E21D11/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司37221
• 代理人: 趙妍

技術領域

本發明涉及一種盾構隧道施工方法，尤其是一種軟硬不均地層土壓平衡盾構隧道下穿鐵路既有線施工方法。

背景技術

隨著我國的經濟快速發展和城市化步伐的日趨加快，高速鐵路、城際鐵路以及城市地下鐵路的建設日益加快，特別是地下軌道交通的建設迅猛發展，有效的緩解了城市交通擁堵，提升了城市現代化水平。據統計，截至2011年3月，我國軌道交通運營里程達到1417公里，“十二五”期間將建近90條地鐵線路，總里程為2500公里左右。中國已經成為大直徑長距離盾構隧道工程的建設強國。

地下軌道交通的施工過程中，不可避免的遇到線路之間的交叉、換乘等現象，以及新建鐵路臨近并下穿既有鐵路施工誘發一系列的新問題，直接關系到既有鐵路線的正常運營和新建鐵路的施工安全。

發明內容

為了解決現有技術中存在的技術問題，本發明的目的是提供一種軟硬不均地層土壓平衡盾構隧道下穿鐵路既有線施工方法，確保鐵路既有線安全運營的同時盾構隧道安全施工并下穿鐵路既有線。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種軟硬不均地層土壓平衡盾構隧道下穿鐵路既有線施工方法，包括以下步驟：

步驟1對軟硬不均地層土壓平衡盾構隧道下穿鐵路的工況進行數學模擬分析；

步驟2.根據步驟1得到的數學模擬結果及檢測數據，設置施工參數，包括設定盾構機的掘進參數；設定盾構機的掘進方向；在盾構機支護的同時對機體與圍巖間的空間進行注漿；根據注漿效果檢測，選擇缺陷區域周邊的注漿孔作為二次注漿的點位進行注漿。

步驟3按照步驟2的施工參數，利用盾構機掘進施工；在施工過程中不斷向盾構機的土倉內注入水和泡沫；

添加水量以土體達到液性指數I_L＝0.5為標準，即：

I_L＝(w-w_p)/(w_L-w_p)，w＝I_L*(w_L-w_p)+w_p，Δw＝w-w₁；

式中w_L為掌子面土體液限，w_p為掌子面土體塑限，w₁為掌子面土體實測含水率，w為理論加水量；Δw為實際加水量；

泡沫的注入量取300～600L/m³；

步驟4利用盾構機在隧道內進行管片拼裝，實現對隧道的支護；

步驟5對盾構機的尾部進行保護。

所述的步驟1的具體過程如下：

以進口工作井至下穿鐵路既有線區段作為試驗段，利用MIDAS/GTS軟件建立盾構隧道開挖三維有限元模型進行計算分析，并根據試驗段監測數據對擬穿越鐵路的各項盾構推進參數進行調校，驗證下穿時各項施工參數；

所述的步驟2的盾構機的掘進參數的設定包括：

(1)掘進速度設定

盾構機下穿過程中，掘進速度控制在30～35mm/min；

(2)土倉壓力設定

按照實際需要，通過調整排土量和掘進速度兩種方法控制土倉壓力；

(3)刀盤轉速設定

刀盤轉速控制在0.75rpm～1rpm；

所述的步驟2中盾構機的掘進方向的設定方法如下：

(1)采用VMT自動導向系統和人工測量輔助進行盾構姿態監測；

(2)通過分區操作盾構機的推進油缸來控制掘進方向。

在上坡段掘進時，加大盾構機下部油缸的推力和速度，掘進線路高于設計線路10～20mm；在急彎和變坡段，利用盾構機的仿形刀進行局部超挖來糾偏；當盾構機滾角過大時，采用盾構刀盤反轉的方法糾正滾動偏差。

所述的在盾構機支護的同時對機體與圍巖間的空間進行注漿，步驟如下：

(1)注漿量的設定

注漿量控制在11.12～15.39m³之間；

(2)注漿壓力的設定

注漿壓力按照該注漿點位置處靜水土壓力與注漿管壓力損失之和計算，根據現場實測數據，注漿管壓力損失取1.2bar。

(3)漿液配比