[发明专利]两线立交小半径、浅覆土、大纵坡复杂线型盾构施工方法

摘要

本发明公开了一种两线立交小半径、浅覆土、大纵坡复杂线型隧道的盾构施工方法，属隧道施工技术领域。本发明的施工方法包括以下步骤：确定两线立交的推进顺序，选择盾构机型，对地表、地层、管片采取辅助加强措施，盾构推进，轴线控制及施工监测，盾构进洞。本发明由于盾构增加了铰接部分，增加了盾构的灵敏度，对隧道的轴线控制更加方便；选择了合适的加固压重方案、管片排版方式和加劲肋的方案，使管片外弧碎裂和管片渗水等情况得以改善；并通过高频率的监测和信息反馈，严格控制盾构推进参数，通过采取以上措施，有效控制了地表和隧道的变形和位移，有效降低了先建隧道和后建隧道的复杂影响，确保了施工的顺利进行和隧道变形的有效控制。

主权项

1.一种两线立交小半径、浅覆土、大纵坡复杂线型盾构施工方法，其特征在于有如下步骤：(1)数值模拟分析确定两线立交的推进顺序采用二维数值模拟计算分析后行隧道盾构施工引起的先建隧道位移和结构内力变化，根据模拟试验结果选择的盾构施工顺序为“先施工下方隧道，后施工上方隧道”；(2)选择盾构机型结合复杂线型具体情况，通过详细的盾构机方案优化比选，确定以安装有仿形刀，可控制超挖范围的土压平衡铰接式盾构机进行施工；(3)对地表、地层采取辅助加强措施①先建隧道内注浆加固后建隧道施工前，通过先建隧道内的预埋注浆孔对土体进行注浆加固，加固范围为管片壁后2m，所述注浆孔每环有5个；②后建隧道内注浆加固后建隧道每掘进完成5环，及时通过隧道内的预埋注浆孔对土体进行注浆加固，加固范围为管片壁后2m，在立交段的注浆孔增设至每环16个；③已建隧道内压重在后建隧道盾构推进前，在先建隧道内采用袋装钢渣进行压重：压重范围：立交交叉点前后各15m，共30m压重重量：5t/m压重时间：盾构开挖面前3环，后建隧道每推进一段，及时在先建隧道内压重一段分期卸载：盾构通过立交段后，待洞内注浆加固土体达到设计强度后，分期卸载，根据监测数据，适时调整分期卸载重量以及卸载时间；④地表压重在浅覆土段盾构掘进时对地表采用袋装钢渣压重：压重范围：横向以隧道中线为中心，左右两侧各6m，纵向为浅覆土段整段压重重量：按W＝1850(6.34-H)计算，式中W为地表单位面积压重，H为隧道覆土厚度，1850为该段土层平均比重，6.34为盾构直径，换算覆土厚度≥1D，待满足覆土要求后方通过盾构分期卸载：隧道施工完成后，待洞内注浆浆液达到设计强度后，分期卸载上部压重，同时对隧道变形、隆起进行监测，并据监测结果调整卸载时间和卸载值；⑤地基加固隧道顶覆土厚度小于0.6D的浅覆土地段进行覆土措施处理，采用深层搅拌加固，加固范围为由地面至隧道底下3m，地基加固后的指标为：无侧限抗压强度qu≥0.8MPa，渗透系数K≤1×10-8cm/s；⑥设置抗浮板在浅覆土段地表设混凝土抗浮板，板厚70cm，抗浮板两侧设φ600钻孔抗拔桩，桩长为板下27m，单桩抗拔力满足运营时隧道抗浮要求；(4)选择管片辅助措施①管片宽度选择及排版管片楔形环采用宽1.0m管片，楔形量为32.34mm，小半径曲线段设计管片排版采用6环1.0m宽楔形+1环1.2m宽直线环；小半径管片配筋率加强，从120kg/m3增加为180kg/m3，增加1.5倍②隧道内设纵向加劲肋利用弹性地基梁模型对小半径曲线地段盾构施工时隧道结构的纵向受力和变形进行研究，确定管片加强肋方案，以加强隧道纵向刚度：a先建隧道内设加劲肋针对后建的上方隧道施工对已建的下方隧道的影响，在下方隧道靠近开挖面前20m，后20m，共40m范围管片设置加强肋，加强肋采用双拼[18a槽钢用钢板焊接成型，然后用螺栓将其与管片的预留注浆孔进行连接；b后建隧道内设加劲肋针对后建隧道在立交段全部位于小半径曲线上，隧道纵向位移较大，在后建隧道靠近开挖面后60m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[18a槽钢用钢板焊接成型，然后用螺栓将其与管片的预留注浆孔进行连接；(5)盾构推进过程设定合适的初始盾构参数进行施工，先行隧道盾构施工完成后通过隧道内预埋注浆孔进行注浆加固，隧道内设加劲肋、横向支撑体系，加强螺栓复紧，为后行隧道盾构施工提供有利条件；后行隧道盾构施工时，通过采取洞内注浆加固、设置加劲肋、抗浮板、地表压重等措施，以减小对先建隧道影响：①土压力以开挖面前端土体隆起0.5～1.0mm进行控制；②出土量控制控制盾构出土量为理论计算量的98％，同时视监测情况合理调整出土量；③推进速度推进速度控制在2cm/min；④注浆量同步注浆量为2.6～2.8m3/环，浆液稠度9～11cm；每拼装两环即对后面两环管片进行复合早凝浆液二次压注，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0.5m3/环，浆液配比：水泥∶氯化钙∶水玻璃＝30∶1∶1，水灰比为0.6；⑤管片拼装管片采用通缝拼装，“居中拼装”，若管片无法居中拼装，且曲线管片无法满足纠偏时，应采用软木楔子进行调整，同时管片拼装中加强螺栓紧固检查，及时做好复拧工作，必要时对隧道内凸面纵向螺栓采用槽钢进行固定；⑥盾构推进每环推进结束后，拧紧当前环管片的连接螺栓，并在下环推进时进行复紧，以克服作用于管片推力产生的垂直分力，减少成环隧道浮动；盾构上坡推进时，盾构坡度每次向上纠偏小于0.2％，调整好土压力设定值，以切口土体不隆起或少隆起为主；⑦隧道内水平运输采用电机车作为水平运输的牵引动力，电机车运行速度控制在3km/h内，在32.5‰坡度上运行时仅搭载3块管片上坡，满车下坡；(6)轴线控制及施工监测①轴线控制盾构掘进时，给隧道设置向曲线内侧偏移30mm的预偏量，在盾构掘进过程中，采用自动测量系统，每3min自动测量一次盾构姿态，每推进5环复测一次导线点，采用低压石棉橡胶板纠偏，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；②测量控制a隧道施工轴线控制测量建立高精度导线控制网，采取强制归心，将点位建立在区间隧道附近较稳定的建筑物上，高程控制点为II等水准网，远离施工区；通过控制网，用方向线法或投点法，将地面坐标向井下传递，并在井内组成小控制网向隧道内传递；隧道内一定间隔25～30m设置一个测量吊篮，测量点位强制归心，作为隧道导线传递点；b地面沉降控制测量地面沉降监控采用地表和深层观测相结合的方法：沿盾构推进轴线，在地表布设沉降观测点，出洞区30m范围内每环设一观测点，正常推进段每5环设一观测点，每间隔50环设一沉降观测断面，出洞区30m范围内增加二条断面，每断面布设七个观测点；在线路两侧重要建筑物上，每侧各设若干个沉降观察标志，并设置位移和倾角观测点，采用测斜仪、倾角观测仪进行监控；每天两次测量盾构机刀盘前20m、盾尾后30m地面监测点的沉降量，经计算分析后，作为设定盾构推进参数的依据，每月将已施工线路监测点联测一遍；c盾构推进测量盾构机拼装后进行盾构纵向轴线和径向轴线测量，包括刀口、机头与机尾连接中心、盾尾之间的长度测量，盾构外壳长度测量，盾构刀口、盾尾和支承环的直径测量；盾构机掘进时姿态测量包括其与线路中线的平面偏离、高程偏离、纵向坡度、横向旋转和切口里程的测量，各项测量误差满足以下要求：平面、高程偏离值±5mm，里程偏离值±5mm，横向旋转角±3″，纵向坡度±1‰，切口里程±10mm；d隧道沉降测量在盾构施工全过程中设立隧道沉降观测点，曲线段每10米设一点，直线段每20米一点，设在拱底块的两肩上，测试频率为：离推进面20米范围之内时，1次/天；离推进面20米至50米范围时，1次/2天；离推进距离大于50米范围时，1次/周；隧道贯通后1次/月，沉降稳定后改为1次/2个月，直至验收；