《小半径曲线盾构工程施工设计方案(DOC 18页)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《小半径曲线盾构工程施工设计方案(DOC 18页)（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、无锡地铁1号线第10标段小半径曲线盾构施工方案中国铁建编写:审核：审批：中铁十九集团有限公司无锡地铁1号线土建工程10标项目经理部2011年12月4日目录1、工程概况 12、盾构小半径曲线施工工艺 12.1工艺流程图 12.2盾构机的适用性 12.3隧道辅助措施 22.4推进轴线预偏设置 22.5盾构施工参数选择 32.6 土体损失及二次注浆 42.7严格控制盾构纠偏量 42.8盾尾与管片间的间隙控制 42.9盾构纠偏及测量姿态调整 52.10监控量测及信息反馈 73、重难点分析 93.1盾构机掘进时隧道轴线控制难度大，纠偏困难 93.2管片容易在水平分离作用下发生较大的移位，造成管片侵陷现象
2、 .93.3对地层扰动大，容易产生较大的地面沉降 93.4管片之间易发生错台，管片易产生开裂和破损 103.5漏水现象严重 104、重难点解决方案 104.1纠偏与隧道轴线控制 114.2控制管片水平移动和侵限 114.3减小对地层的扰动，避免大的沉降 124.4尽量避免大的错台和破损 124.5减少漏水 135、劳动力组织 136、机具设备配置 137、质量控制要点 14&安全注意事项 151、工程概况无锡地铁1号线土建工程10标一共包含一站三区间的施工任务。其中永丰路站 太湖广场站区间包括1个R430m（ 400m和一个R430m勺平曲线，南禅寺站永丰路站 区间到达段有1个R350m（36
3、0m的曲线，三阳广场站南禅寺站区间在三阳广场段是 1个R300m的曲线。10标的曲线特点是转弯半径小、且大部分在（6）层土中掘进且穿 越大量的建筑物。盾构曲线掘进是施工控制的重点，为了保证有效的进行纠偏、保证隧 道拼装质量（错台、碎裂、漏水）、减小地面沉降，特制定本方案。2、盾构小半径曲线施工工艺2.1工艺流程图工艺流程如图2-1所示图2-1小半径曲线施工工艺流程图2.2盾构机的适用性采用铰接式盾构进行施工。由于盾构增加了铰接部分，使盾构切口至支撑环，支撑 环至盾尾都形成活体，增加了盾构的灵敏度，对隧道的轴线控制更加方便以及管片外弧 碎裂和管片渗水等情况得以大大改善。2.2.1适当的超挖量盾构
4、大刀盘上安装有仿形刀，具有一定的超挖范围。在曲线施工时可根据推进轴线 情况进行部分超挖，超挖量越大，曲线施工越容易。但另一方面，超挖会使同步注浆浆 液因土体的松动绕入开挖面，加上曲线推进时反力下降的因素，会产生隧道变形增大的 问题。因此，超挖量最好控制在超挖范围的最小限度内。2.2.2铰接角度满足要求盾构机增加铰接部分，使盾构切口至支撑环，支撑环至盾尾都形成活体，增加了盾 构的灵敏度，可以在推进时减少超挖量的同时产生推进分力，确保曲线施工的推进轴线控制。管片外弧碎裂和管片渗水等情况得以大大改善。铰接角度a= (L1+ L2 )X 180/nX R其中L1、L2分别为铰接盾构的前体和后体，R为曲
5、线半径，a为盾构机在小半径 曲线上的铰接角度，此角度应小于盾构机自身的最大铰接角度。通过固定铰接千斤顶行 程差来固定盾构机的铰接角度，从而使盾构机适应相应得曲线半径。铰接千斤顶行程差 mm千斤顶最大行程差x(左右铰接角度 deg) /最大左右铰接角度deg。2.3隧道辅助措施2.3.1隧道管片壁后注浆加固隧道每掘进完成2环，对脱出盾尾10环的管片通过管片的拼装孔对土体进行二次 压注加固，范围为管片壁后2.4m。2.3.2隧道内设纵向加强肋针对小半径曲线上隧道纵向位移较大，在隧道靠近开挖面后5060m范围管片设置加强肋以增强隧道纵向刚度，控制其纵向位移。加强肋采用双拼22a槽钢用钢板焊接成 型，
6、用螺栓将其与管片的预留注浆孔进行连接，从而将隧道纵向连接起来，以加强隧道 纵向刚度。2.3.3加强螺栓复紧每环推进结束后，须拧紧当前环管片的连接螺栓，并在下环推进时进行复紧，克服 作用于管片推力产生的垂直分力，减少成环隧道浮动。每掘进完成3环，对10环以内的管片连接螺栓复拧一次。2.4推进轴线预偏设置在盾构掘进过程中，要加强对推进轴线的控制。曲线推进时盾构实际上应处于曲线 的切线上，因此推进的关键是确保对盾构机姿态的控制。由于盾构掘进过程的同步注浆及跟踪补注的双液浆效果不能根本上保证管片后土 体的承载强度，管片在承受侧向压力后，将向弧线外侧偏移。为了确保隧道轴线最终偏差控制在规范允许的范围内，
7、盾构掘进时给隧道预留一定的偏移量。根据理论计算和相 关施工实践经验的综合分析，同时需考虑掘进区域所处的地层情况，在小半经曲线隧道 掘进过程中，将设置预偏量2040mm如图2-2所示，施工中通过对小半径段隧道偏移 监测，适当调整预偏量。图2-2小半径曲线段盾构推进轴线预偏示意图2.5盾构施工参数选择2.5.1严格控制盾构的推进速度推进时速度应控制在12cm/min。即避免因推力过大而引起的侧向压力的增大，又 减小盾构推进过程中对周围土体的扰动。2.5.2严格控制盾构正面平衡压力盾构在穿越过程中须严格控制切口平衡土压力，使得盾构切口处的地层有微小的隆起量（0.51mm来平衡盾构背土时的地层沉降量。
8、同时也必须严格控制与切口平衡压 力有关的施工参数，如出土量、推进速度、总推力、实际土压力围绕设定土压力波动的 差值等。防止过量超挖、欠挖，尽量减少平衡压力的波动。其波动值控制在0.02MPa以内。2.5.3严格控制同步注浆量和浆液质量由于曲线段推进增加了曲线推进引起的地层损失量及纠偏次数的增加导致了对土 体的扰动的增加，因此在曲线段推进时应严格控制同步注浆量和浆液质量，在施工过程 中采用推进和注浆联动的方式，确保每环注浆总量到位，确保盾构推进每一箱土的过程 中，浆液均匀合理地压注，确保浆液的配比符合质量标准。通过同步注浆及时充填建筑 空隙，减少施工过程中的土体变形。注浆未达到要求时盾构暂停推进
9、，以防止土体变形。每环的压浆量一般为建筑空隙的120%180%，为2.54m3环，采用厚浆，浆液 稠度1214cm泵送出口处的压力不大于0.5MPa左右。具体压浆量和压浆点视压浆时 的压力值和地层变形监测数据选定。根据施工中的变形监测情况，随时调整注浆参数， 从而有效地控制轴线。2.6 土体损失及二次注浆由于设计轴线为小半径的圆滑曲线，而盾构是一条直线，故在实际推进过程中，实 际掘进轴线必然为一段段折线，且曲线外侧出土量又大。这样必然造成曲线外侧土体的 损失，并存在施工空隙。因此在曲线段推进过程中在进行同步注浆的工程中须加强对曲 线段外侧的压浆量，以填补施工空隙。每拼装两环即对后面两环管片进行
10、复合早凝浆液 二次压注，以加固隧道外侧土体，保证盾构顺利沿设计轴线推进。 浆液配比采用：水泥: 水玻璃=30 :1，水灰比为0.6。二次注浆压力控制在0.3Mpa以下；注浆流量控制在10 15L/min，注浆量约0.5m3/环。2.7严格控制盾构纠偏量盾构的曲线推进实际上是处于曲线的切线上，推进的关键是确保对盾构的头部的控 制，由于曲线推进盾构环环都在纠偏，须做到勤测勤纠，而每次的纠偏量应尽量小，确 保楔形块的环面始终处于曲率半径的径向竖直面内。除了采用楔型管片，为控制管片的 位移量，管片纠偏在适当时候采用楔形低压棉胶板，从而达到有效地控制轴线和地层变 形的目的。盾构推进的纠偏量控制在 23m
11、m/m针对每环的纠偏量，通过计算得出盾构机左右千斤顶的行程差，通过利用盾构机千 斤顶的行程差来控制其纠偏量。同时，分析管片的选型，针对不同的管片需有不同的千 斤顶行程差。2.8盾尾与管片间的间隙控制小曲率半径段内的管片拼装至关重要，而影响管片拼装质量的一个关键问题是管片 与盾尾间的间隙。合理的周边间隙可以便于管片拼装，也便于盾构进行纠偏。1）施工中随时关注盾尾与管片间的间隙，一旦发现单边间隙偏小时，及时通过盾 构推进方向进行调整，使得四周间隙基本相同。2）在管片拼装时，应根据盾尾与管片间的间隙进行合理调整，使管片与盾尾间隙 得以调整，便于下环管片的拼装，也便于在下环管片推进过程中盾构能够有足够
12、的间隙 进行纠偏。3）根据盾尾与管片间的间隙，合理选择楔型管片。小曲率半径段时，盾构机的盾尾与管片间间隙的变化主要体现在水平轴线两侧，管片转弯正常跟随盾构机，当盾构机 转弯过快时，隧道外侧的盾尾间隙就相对较小；当管片因楔子量等原因超前于盾构机转 弯时，隧道内侧的盾尾间隙就相对较小。因此，当无法通过盾构推进和管片拼装来调整 盾尾间隙时，可考虑采用楔型管片和直线型管片互换的方式来调整盾尾间隙。2.9盾构纠偏及测量姿态调整2.9.1盾构及管片纠偏盾构掘进中，由下述方法保证盾构推进轨迹和隧道设计中心线的偏差在设计允许范 围内。（1）采用调整盾构千斤顶的组合来实现纠偏盾构千斤顶按上、下、左、右四个扇形分
13、布，推进千斤顶的油泵为变量泵，当盾构 需要调整方向时，可通过比例阀调整四个区域的油压，来调节千斤顶的顶力。如盾构偏离设计轴线，而需纠偏时，可在偏离方向相反处，调低该区域千斤顶工作 压力，造成两千斤顶的行程差，也可采用停开部分千斤顶获得行程差。但这样易造成衬 砌部分区域受力不匀，使管片损坏。盾构纠偏时要使千斤顶各区域压力分布呈线性状态，如盾构要向右纠，除左区要较 右区有一个较大的压力差外，上、下区域的压力也要适当，一般可取左、右区域压力的 平均值。同理，如需上、下纠偏时，可造成上、下区域千斤顶的压力差。（2）采用微量楔形料进行隧道管片纠偏在曲线段采用管片环面上粘贴楔形低压石棉胶板的方法，使直线段
14、管片成为微量楔 形轴线和设计轴线拟合。石棉橡胶板的压缩率为12%分段粘贴好的石棉橡胶板经推进过程中千斤顶压缩后， 成一平整楔形环面。管片在制造中，会存在微小的误差（特别是环宽的误差），管片在拼装过程中也会产生误差，这些误差的积累和发展会导致盾构虽未偏离设计轴线，但盾尾的管片变得越 来越难拼装，测量管片的偏差，会发现管片中心线已呈偏离设计轴线的趋势，采取以下 预防措施：a、在每一环管片拼装时，测量上一环管片与盾构内壳上、下、左、右各点的间隙， 若各点间隙均在1cm以上，可视作管片轴线与盾构轴线拟合。若测得某点间隙小于1cm 则可视作管片已开始偏离盾构轴线，此时可用微量石棉橡胶楔形料进行纠偏，将最
15、大楔 形量贴于间隙小处的衬面上。b、一次最大楔形量不得大于6mm若超过6mm管片橡胶止水条的压缩量变小，会 失去止水效果。所以在曲线段掘进时当安装楔形管片后仍需粘贴纠偏条时，应分数环粘 贴，不应一环粘贴过厚。c、若最大楔形量为6mm（经压缩后为5.28mm 测得管片与盾构的偏差斜率后，即可算得纠偏的环数。2.9.2盾构测量与姿态控制盾构机的测量是确保隧道轴线的根本，在小曲率半径段是盾构机的测量极为重要。在小曲率段推进时，应适当增加隧道测量的频率，通过多次测量来确保盾构测量数 据的准确性。同时，可以通过测量数据来反馈盾构机的推进和纠偏。在施工时，如有必 要可以实施跟踪测量，促使盾构机形成良好的姿态。由于隧道转弯曲率半径小，隧道内的通视条件相对较差，因此必须多次设置新的测 量点和后视点。在设置新的测量点后，应严格加以复测，确保测量点的准确性，防止造 成误测。同时，由于盾构机转弯的侧向分力较大，可能造成成环隧道的水平位移，所以 必须定期复测后视点，保证其准确性。由于线路的急转弯，间距2030环布置测量吊篮，每推进5环复测一次导线点。 盾构机推进采用自动测量系统，推进时每 2-3min自
