[发明专利]小半径盾构隧道施工技术

说明书

技术领域

本发明涉及一种盾构施工技术，特别涉及一种小半径盾构隧道施工技术。

背景技术

在国内外的土压平衡盾构施工中，200m转弯是国内最小的转弯，在日本曾经做过250m的转弯。如此特曲小半径盾构施工项目非常罕见。相关的设计和施工技术研究或技术成果也非常少。曲线半径越小，盾构机越长，则纠偏量越大，纠偏灵敏度越低，轴线就比较难于控制，本工程的以上特点导致施工难度很大，施工时的质量、安全，甚至进度都很难保证，即使采取了措施使质量、安全或进度不受太大影响，也可能由于采用的方案不是很合理而使施工成本大大增加。盾构施工在国外发达国家应该是相当普及，在国内引进时间不长，要根据国内的不同地区地质条件总结盾构施工技术，有利于我国在地下工程领域的发展。

发明内容

小半径地铁隧道为300m以下曲线半径。在小半径急曲线盾构隧道施工中存在的难点：

1、急曲线隧道轴线难以控制

在急曲线段，由于盾构机本身为直线形刚体，不能与曲线完全拟和。曲线半径越小、盾构机身越长，则拟和困难越大。在急曲线段盾构机掘进形成的线形为一段段连续的折线，为了使得折线与急曲线接近吻合，掘进施工时需连续纠偏。曲线半径越小，盾构机越长，则纠偏越大，纠偏灵敏度越低，轴线就比较难于控制。其施工参数需经过计算并结合地质条件等因素综合考虑，并进行试掘进后方可确定。特别在曲线段，每米的施工参数都有所不同，操作难度更大。

2、隧道整体因侧向分力向弧线外侧偏移

急曲线隧道每掘进一环，管片端面与该处轴线的法线方向在平面上将产生一定的角度，在千斤顶的推力下产生一个侧向分力。管片出盾尾后，受到侧向分力的影响，隧道向圆弧外侧偏移。一般在圆曲线半径取定时，已验算侧向作用力对原状土体的影响，管片在侧向作用力下，不足以使原状土体发生塑性破坏，即土体处于弹性变性范围。因此研究侧向分力形成原因和规律就可以有效控制土体的弹性变形范围。由于盾构机外壳与管片外壁存在建筑空隙，在施工过程中，掘进产生的空隙与同步注浆的浆液填充量之间不可能做到完全同步、完全一致。如果存在空隙或同步注浆早期强度不够的现象，则管片在侧向压力作用下将向弧线外侧发生偏移。由此可以看出，同步注浆的浆液宜采用双液浆，因双液浆为瞬凝性浆液，具有较高的早期强度、良好的流动性和填充的均匀性，可以在较短时间内将建筑孔隙填充并达到一定的强度，与原状提提共同作用，有效减小管片受侧向压力影响在建筑空隙范围内向弧线外侧的偏移量。

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

急曲线隧道的施工与直线段施工相比，除直线段隧道施工原有的地层变形因素外，还将增加以下三个因素的影响：

(1)由于沿急曲线掘进，盾构机处于纠偏状态，仿行刀也处于开启状态进行掘进，实际掘进面为一椭圆形，实际挖掘量超出理论挖掘量；

(2)在采用适当技术和良好操作的施工条件下，急曲线掘进将增加地层损失，在软土地区施工时，地层损失达0.5～1.0％；

(3)纠偏量较大，对土体的扰动亦大，容易造成交叉时间的后期沉降。相应的对策为进行动态管理与信息化施工，控制好同步注浆的注浆时间及注浆量，视具体情况，必要时进行二次补浆。

本发明采用的技术方案是：为保证急转弯段顺利掘进，从盾构设备(超挖刀、铰接装置、盾构机改造)、管片选型和拼装、施工措施等方面采取必要措施，特别是对较软的<6>、<7>地层采取了同步注浆和二次双液注浆相结合的措施，以保证小半径圆曲线段成型管片不出现侧向移动。

附图说明

图1是曲线掘进时的盾构机状态；

图2是盾构超挖计算示意图；

图3是急转弯施工管片侧向受力分析图；

图4隧道在左转弯时注浆方式。

图5是动物园站～杨箕站区间的200m小半径圆曲线段平面线路图。

具体实施方式

1、超挖刀应用

在该地段施工中盾尾间隙、超挖刀超挖量、最小转弯半径的计算见表1。

表1