[发明专利]滨海软土地层小半径曲线大坡度盾构施工方法

摘要

本发明公开了一种滨海软土地层小半径曲线大坡度盾构施工方法，本发明施工方法包括以下两大步骤：轴线控制措施、管片位移控制措施，其中在轴线控制措施中需先进行盾构机预纠调整，设置超挖刀，选择合适的管片，进行管片纠偏，在管片位移控制措施中需进行盾构姿态的预纠，减小总推力，设置注浆孔位，最后在掘进过程中及时对管片螺栓进行复紧，本发明方法从各方面全面地阐述了在滨海特殊软土地层中，盾构轴线控制和管片控制措施及方法，从而达到精细化施工的目的，提高盾构隧道施工质量；同时本方法对类似地层及条件下盾构施工提供了指导性意见和参考依据。

主权项

一种滨海软土地层小半径曲线大坡度盾构施工方法，该盾构施工方法的关键工序包括:土压力控制工序、总推力和掘金速度控制工序、出土量控制工序、同步注浆量控制工序、壁后补压双液浆工序、盾构轴线控制工序、管片位移控制工序，其特征是所述的盾构轴线控制工序及管片位移控制工序还包括如下技术特征：（1）盾构轴线控制工序①盾构机预纠调整      操作盾构机须根据地质情况和线路走向趋势，使盾构机提前进入相应的预备姿态，减少之后因不良姿态引起的频繁纠偏，同时控制好左右两侧油缸的推力差，所述的推力差控制在200t以内，减小整体总推力，实现盾构机的慢速急转；②超挖时机及超挖量控置     根据隧道设计轴线情况，当盾构姿态水平偏差或垂直偏差≥±100mm时需要调整垂直或水平姿态，打开超挖刀对土体进行超挖，超挖量越大，曲线施工越容易；超挖量越大，盾构机越不易出现卡壳现象，且容易实现转向；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，加上超挖后推进反力减小，会引起隧道变形增大的问题，因此，超挖量应控制在超挖范围的最小限度内即超挖量不超过地层损失率的1.5‰，引起地表沉降单单日不超过3mm； ③管片型号选择大坡度、小半径曲线中变坡、转弯的管片选型主要依据是线路轴线，故管片的选型在大坡度、小半径曲线上须预先选择较多的对应的纠偏值的管片点位，以满足盾构千斤顶的行程要求使盾构机调整到一个良好掘进方向上，例如：当盾构机法面右侧超前量不够时，可选用一环右超管片； ④管片纠偏取线路圆曲线的半径为R_min，管片的环宽为W，管片环所对应的圆心角为α，隧道半径为r；每环所需的超前量计算推导如下：管片超前量为Δ：根据上述公式可以计算出R_min半径曲线下，平均每环管片所需的超前量，再根据设计轴线的总超前量之和，采用满足曲线转弯要求的管片组合即可；     理论盾尾间隙为25mm，在大坡度和曲线段掘进时，盾尾上、下、左、右间隙随掘进方向是不断变化的，盾构掘进过程中采取选择不同的管片点位来进行纠偏的方式，控制盾尾间隙，盾尾间隙一旦过小，就会拉裂管片，造成管片破碎、渗水；（2）管片位移控制工序①盾构姿态的预纠盾构进入缓和曲线段时，将盾构机姿态往曲线内侧，靠圆心侧偏移2.0～3.0cm，形成反向预偏移，这样可以抵消之后管片的往曲线外侧，背圆心侧的偏移；②减小总推力    管片在长时间承受千斤顶水平分力的情况下，管片会向外侧整体移动；小半径曲线掘进管片位移量δ可用公式表达：T：盾构机推力的反作用力     P：土体对管片侧面的附加应力R：转弯半径：变形系数由上式得知：当盾构机的推力越大时管片侧向位移也越大，当掘进的转弯半径越小时管片侧向位移也越大，故掘进过程中须合理控制盾构总推力；总推力根据推进经验一般控制在800～1000t，为保证管片质量，在盾构机能保证设定土压力和姿态可控的情况下，尽量减小总推力；③合理设置注浆孔位     在管片偏移的方向进行二次注浆填充空隙加固土体，固定和挤压管片以抵抗管片的偏移；注浆的位置选择要看管片位移的方向确定，在管片位移的一边注浆用以抵抗管片水平和垂直偏移； ④掘进过程中及时对管片螺栓进行复紧 每环推进结束后，须拧紧当前环管片的连接螺栓，并在下一环推进时进行复紧，克服作用于管片上的推力所产生的垂直分力，减少造成管环隧道的上浮，每掘进完成3环，对10环以内的管片连接螺栓复拧一次；每块管片都是通过螺栓与周围管片连接，当管片受到上浮力作用时，会通过螺栓孔壁将上浮。