[发明专利]单洞双线大直径铁路盾构隧道掘进施工定位方法

说明书

本发明公开了一种单洞双线大直径铁路盾构隧道掘进施工定位方法，通过拟合方法原理、各自的假设条件及各方法计算结果验证对比，综合精度要求、通用性及可操作性，经工程实践验证，采用了逐点偏移法或公式法，对单洞双线大直径铁路盾构隧道掘进施工进行定位。本发明的施工定位方法使用方便、定位精度高、施工成本低，可适用于单洞双线大直径盾构隧道的掘进施工定位。

技术领域

本发明涉及一种单洞双线大直径铁路盾构隧道掘进施工定位方法，应用于单洞双线大直径铁路盾构掘进施工过程中的平面及高程定位。

背景技术

随着城市轨道交通、铁路建设的快速发展，单洞双线大直径盾构隧道在城市地下工程中的应用越来越广泛。该类隧道设计时，由于线路左线中线与线路右线中线在曲线段线路长度的不同，导致左右线的直缓点（缓直点）、缓圆点（圆缓点）里程不同，相应的线路左右线中线之间的间距也在没有规律的变化，隧道中线与线路左（右）线中线的关系也在不断的变化。隧道在曲线地段掘进时，由于缓和曲线、圆曲线的存在，隧道掘进定位困难，常常导致盾构掘进过程中轴线出现较大偏差。为使盾构掘进过程中线路平面和高程定位满足设计要求，有必要研究单洞双线大直径盾构掘进施工定位方法，从而简化盾构隧道掘进定位程序，提高效率，确保掘进线路准确，提高管片拼装质量。

发明内容

本发明为了解决上述现有技术中存在的问题，提供了一种高效精准的单洞双线大直径铁路盾构隧道掘进施工定位方法。

本发明为解决这一问题所采取的技术方案是：

一种单洞双线大直径铁路盾构隧道掘进施工定位方法，关键是曲线段，特别是缓和曲线段的掘进定位比较复杂。竖向高程确定比较简单，平面坐标比较麻烦。该方法包括如下步骤：

首先，拟定盾构隧道内轮廓。根据铁路建筑限界轮廓、施工误差、隧道内设备管线布设及测量误差，并考虑工程经济性，拟定盾构隧道结构内轮廓；

其次，推算直线段隧道中线坐标。在直线段，隧道中线与线路左（右）线中线是定值，根据直线段的线间距及左、右线中线坐标，推算直线段隧道中线坐标；

再次，推算圆曲线段隧道中线坐标。根据左（右）线线路曲线要素、左右线中线之间的线间距、曲线段轨道超高设计值，结合盾构隧道建筑限界及内轮廓、隧道内设备管线布设情况，确定圆曲线段隧道中线与线路左（右）线中线之间的距离，并推算圆曲线段隧道中线坐标；

最后，计算缓和曲线段隧道中线坐标。根据直线段、圆曲线段隧道中线与线路左（右）线中线之间的距离、线路左（右）线中线坐标，采用公式法或逐点偏移法，计算确定缓和曲线段隧道中线的平面坐标；结合线路竖向曲线，根据轨面线与隧道中线的竖向距离，计算盾构隧道中线的竖向高程。

盾构隧道掘进施工定位的竖向高程推算比较简单，平面坐标的推算比较麻烦。对平面坐标的推算：在直线段和圆曲线段，根据隧道总线与线路左（右）线中线的距离，即可推算隧道中线的平面坐标；在缓和曲线段，隧道中线与线路左右线中线的距离是变化的，采用公式法或逐点坐标法，可推算隧道中线坐标。

公式法是根据隧道中线与线路左（右）线中线的位置关系，利用积分形式，推导偏移后，确定盾构隧道缓和曲线段的隧道中线坐标；隧道中线坐标的计算公式为：

l—计算点到缓和曲线ZH点的曲线长，

α=atan((本计算点中线坐标x-上一计算点中线坐标x’)/( 本计算点中线坐标y-上一计算点中线坐标y’))。

逐点偏移法是对线路左（右）线中线在缓和曲线段及圆曲线段进行逐点分割，分割需要满足盾构掘进控制点的距离要求，然后按照偏移原则，对各控制点进行逐点偏移，偏移后的坐标即为曲线地段隧道中线的坐标。

本发明具有的优点和积极效果是：