[发明专利]超小半径缓和曲线段盾构割线始发施工方法

说明书

本发明公开了一种超小半径缓和曲线段盾构割线始发施工方法，以解决现有的超小半径缓和曲线段盾构始发姿态超限的技术问题。本发明包括以下步骤：1）盾构割线始发线路设计，2）端头冷冻加固，3）始发台、反力架定位安装，4）负环管片安装，5）洞门凿除，6）盾构始发掘进，7）盾构机纠偏线路拟合。本发明的有益技术效果在于：有效解决超小半径缓和曲线段盾构始发姿态难以控制、调整的问题，减少小半径缓和曲线段对盾构始发施工的影响。

技术领域

本发明涉及盾构始发技术领域，具体涉及一种超小半径缓和曲线段盾构割线始发施工方法。

背景技术

在地下城市轨道交通建设过程中，盾构始发通常采用直线或者切线始发。但是，当盾构始发处于小半径曲线段时，应用直线始发或者切线始发方法极易导致盾构始发姿态难以控制、管片安装质量差、地表沉降超限等问题的出现。同时，盾构始发过程中，受到洞门密封影响在封堵洞门的前土仓或泥水仓无法正常建压，导致推力较小无法满足姿态调整要求。因此在洞门封堵前盾构始发水平姿态均为直线推进。尤其遇到小半径曲线段始发情况，极易发生盾构机姿态超过设计要求的现象，甚至需要调整设计线路来保证盾构隧道后续正常使用。

发明内容

本发明提供一种超小半径缓和曲线段盾构割线始发施工方法，以解决现有的超小半径缓和曲线段盾构始发姿态超限的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

设计一种超小半径缓和曲线段盾构割线始发施工方法，包括以下步骤：

1)盾构割线始发线路设计：以洞门中心位置作为割线始发线路起点，以盾尾完全进入加固区为割线始发线路终点，两点之间的直线即为割线始发线路；根据盾构机参数、始发托架长度、冻结管布设角度，盾构始发隧道中心坐标拟合确定盾构割线始发线路，根据小半径曲线段盾构割线始发姿态几何关系，建立数学计算模型，计算确定始发割线与设计隧道中线预偏角、最大偏移量、盾尾预偏角；

2)始发端头冷冻加固：盾构始发端头采用“杯型”水平冻结加固方式，“杯底”厚度不小于3.5m，“杯壁”厚度2.0m，纵向长度不小于12.0m。进行冷冻加固前，根据步骤1设计的盾构割线始发线路冷冻管布设的空间位置，经加固的土体无侧限抗压强度不小于3.6MPa，抗拉强度不小于2MPa，抗弯强度不小于1.6MPa；

3)始发台、反力架定位安装：根据步骤1所设计盾构割线始发线路进行始发台、反力架空间位置的定位、放样、复核，确保始发台、反力架安装空间位置满足盾构割线始发线路的要求；

4)负环管片安装：根据盾构机及始发井结构尺寸确定负环管片的数量并进行安装；

5)洞门凿除：始发洞门处围护结构通过人工进行凿除，凿除按照从上往下、从中间往两边的顺序进行，凿除的范围为预留洞门轮廓线内的围护结构，在进行洞门凿除施工时，准备好喷浆机以及喷浆料，一旦工作面出现失稳的迹象，马上进行喷浆以封闭掌子面；

6)盾构始发掘进：根据盾构割线始发线路、不同地质条件、地面情况等设定盾构始发各项参数，确保盾构始发掘进安全。

7)盾构机纠偏线路拟合

根据步骤1确定的盾构割线始发线路，应用最小二乘法对盾构机纠偏线路进行设计拟合，使纠偏线路与隧道设计曲线偏差最小。根据端头冷冻加固参数，盾构机刀盘脱出端头冷冻加固区后开始纠偏。设盾构机开始纠偏时刻为t₁刀盘中心坐标为盾构机纠偏偏移量最大时刻为t₂，刀盘中心坐标为纠偏完成时刻为t₃，刀盘中心坐标为

最小二乘法纠偏线路拟合函数为：

a₀、a₁、a₂、a₃可通过如下法方程求解得到：