[發(fā)明專利]一種小半徑多曲線地鐵盾構(gòu)施工中盾構(gòu)姿態(tài)的控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111485674.1
• 申請(qǐng)日: 2021-12-07
• 公開（公告）號(hào): CN114183152B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉亞輝;王亞飛;王磊;黃運(yùn)生;張育崧;劉超;董新浩;杜春浪;李彤彤;張軍;施銳哲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中鐵隧道局集團(tuán)有限公司;安徽建筑大學(xué)
• 主分類號(hào): E21D9/06
• 分類號(hào): E21D9/06;E21D9/093;E21D11/08;E21D11/10;E21D11/40
• 代理公司: 合肥昊晟德專利代理事務(wù)所(普通合伙) 34153
• 代理人: 何梓秋

本發(fā)明公開了一種小半徑多曲線地鐵盾構(gòu)施工中盾構(gòu)姿態(tài)的控制方法，屬于盾構(gòu)姿態(tài)控制技術(shù)領(lǐng)域，包括以下步驟：S1：盾構(gòu)姿態(tài)模擬；S2：施工準(zhǔn)備；S3：盾構(gòu)掘進(jìn)；S4：管片拼裝；S5：同步注漿；S6：盾構(gòu)、管片姿態(tài)量測(cè)；S7：盾構(gòu)姿態(tài)模擬；S8：調(diào)整管片姿態(tài)；S9：二次注漿。本發(fā)明采用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)調(diào)整盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)的方式，最大程度的減少了超挖量，從而減少地面沉降；采用注漿量控制的方式，隧道頂部設(shè)置注漿口，由上往下對(duì)稱注漿，相比較傳統(tǒng)直接注漿的方式，減少了注漿量和因管片錯(cuò)臺(tái)等導(dǎo)致的原材料消耗；每個(gè)掘進(jìn)循環(huán)均模擬盾構(gòu)姿態(tài)，盾構(gòu)掘進(jìn)做到環(huán)環(huán)糾偏，糾偏后需對(duì)盾構(gòu)姿態(tài)進(jìn)行重新模擬，盾構(gòu)姿態(tài)正確方可繼續(xù)掘進(jìn)，避免誤差積累。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及盾構(gòu)姿態(tài)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種小半徑多曲線地鐵盾構(gòu)施工中盾構(gòu)姿態(tài)的控制方法。

背景技術(shù)

隧道是埋置于地層內(nèi)的工程建筑物，是人類利用地下空間的一種形式。隧道可分為交通隧道、水工隧道、市政隧道、礦山隧道、軍事隧道。

相比于傳統(tǒng)直線隧道，小半徑多曲線隧道姿態(tài)控制難度更大，超挖、地表沉降超預(yù)警等情況出現(xiàn)的幾率更高。在地鐵建設(shè)的盾構(gòu)施工曲線段的掘進(jìn)過程中，由于隧道轉(zhuǎn)彎半徑小，施工時(shí)盾構(gòu)掘進(jìn)轉(zhuǎn)向幅度較大，隧道內(nèi)部空間較小，頂推油缸的推力與隧道曲線相切，盾尾和管片會(huì)發(fā)生擠壓，它會(huì)帶著隧道往外側(cè)偏移。由于軸線偏差大，盾構(gòu)糾偏和姿態(tài)不良的時(shí)候較多，隨之造成一系列管片錯(cuò)臺(tái)、管片碎裂、滲漏水等問題。

小半徑地鐵隧道采用盾構(gòu)法施工時(shí)，常遇到因注漿量不合理而導(dǎo)致的各種問題，具體問題及措施如下：

①使用超挖裝置進(jìn)行超挖時(shí)，當(dāng)超挖量過大易造成地表沉降明顯甚至發(fā)生塌方危險(xiǎn)，應(yīng)將每環(huán)隧道平均分為15段，每段掘進(jìn)長度100mm，適當(dāng)增加漿液注入量；

②盾尾同步注漿和二次注漿壓力過大，導(dǎo)致盾尾或管片擊穿，產(chǎn)生錯(cuò)臺(tái)和涌水涌砂時(shí)，設(shè)定合適注漿壓力；

③盾構(gòu)施工過程中穿越風(fēng)險(xiǎn)地質(zhì)或復(fù)雜環(huán)境時(shí)，應(yīng)及時(shí)注漿，避免注漿量不足；另一方面，也要避免注漿量過大劈裂土體造成地面冒漿；

④聯(lián)絡(luò)通道開挖過程中發(fā)生塌方引起地面坍塌時(shí)，應(yīng)結(jié)合地質(zhì)情況及周邊震動(dòng)荷載的影響，在施工時(shí)采取超前小導(dǎo)管注漿加固，加強(qiáng)動(dòng)態(tài)監(jiān)控量測(cè)；

⑤盾構(gòu)隧道掘進(jìn)過程中發(fā)生地面沉降、塌方時(shí)，需加強(qiáng)盾構(gòu)施工參數(shù)控制，及時(shí)進(jìn)行壁后注漿并選擇質(zhì)量較好盾尾油脂；

⑥成形管片脫出盾尾后若上浮，應(yīng)降低下部注漿孔的注漿量。

注漿量根據(jù)公式：Q＝V×a，V＝[π(D12-D22)/4]×L來計(jì)算，(式中，V-計(jì)算空隙量，D1-刀盤最大直徑，D2-管片外徑，L-管片長度，a-注漿率)。

小半徑隧道施工時(shí)土體位移的控制非常重要。地鐵施工常遇到彎曲隧道盾構(gòu)施工，小半徑掘進(jìn)易出現(xiàn)超挖、地層損失和地表沉降大等現(xiàn)象，因此對(duì)小半徑隧道施工引起的土體位移規(guī)律仍需深入研究。在施工時(shí)，盾構(gòu)機(jī)需穿越不同的地質(zhì)層和承受不同的掘削阻力，來確保管片的安裝軸線與隧道的設(shè)計(jì)軸線一致。在開挖過程中嚴(yán)格做好隧道內(nèi)部和地面的監(jiān)測(cè)，掌握隧道施工時(shí)和建成后對(duì)周圍環(huán)境及對(duì)隧道本身的影響，動(dòng)態(tài)調(diào)整小半徑軸線的曲率與轉(zhuǎn)彎半徑，減少擠壓。并根據(jù)管片的實(shí)際情況與盾尾間隙來動(dòng)態(tài)確定每環(huán)的糾偏量，防止錯(cuò)臺(tái)及管片擠壓破損。為此，提出一種小半徑多曲線地鐵盾構(gòu)施工中盾構(gòu)姿態(tài)的控制方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于：如何解決現(xiàn)有技術(shù)中小半徑掘進(jìn)易出現(xiàn)超挖、地層損失和地表沉降大等問題，提供了一種小半徑多曲線地鐵盾構(gòu)施工中盾構(gòu)姿態(tài)的控制方法。

如圖1所示，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題的，本發(fā)明包括以下步驟：

S1：盾構(gòu)姿態(tài)模擬

運(yùn)用軟件模擬先將采集數(shù)據(jù)錄入進(jìn)行模擬；