盾構(gòu)小曲率轉(zhuǎn)彎段掘進技術分析與研究

1、盾構(gòu)小曲率轉(zhuǎn)彎段掘進技術分析與研究盾構(gòu)小曲率轉(zhuǎn)彎段掘進技術分析與研究劉文豪劉文豪高鋒張林摘要本文主要介紹盾構(gòu)機在小曲率半徑轉(zhuǎn)彎段的掘進技術以及參數(shù)控制，通過研究盾構(gòu)機主動和被動鉸接系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點、工作原理及鉸接系統(tǒng)在盾構(gòu)姿態(tài)調(diào)整中的應用來控制盾構(gòu)機的掘進姿態(tài)，并通過研究盾構(gòu)施工過程中管片選型的原則和方法，詳細闡述盾構(gòu)機與管片姿態(tài)調(diào)整的具體方法和科學依據(jù)。通過姿態(tài)調(diào)整和管片合理選型，防止因推進控制不當或管環(huán)選型不當而引起的管片破損，提高盾

2、構(gòu)施工質(zhì)量。關鍵詞關鍵詞盾構(gòu)機小曲率半徑鉸接系統(tǒng)管片選型掘進技術1引言盾構(gòu)機是集多個學科技術于一體、專門用于開挖地下隧道工程的工程機械，它反映了一個國家的綜合國力和科技水平。成型隧道的質(zhì)量是隧道的生命，對于快速、一次成型的盾構(gòu)法隧道則更為突出，掘進姿態(tài)的合理與否不僅影響成型隧道軸線控制是否達標，也會影響管片拼裝質(zhì)量，控制不當，可能引起滲漏水，直接影響隧道的整體防水效果及隧道的耐久性。依據(jù)設計要求調(diào)整和保持盾構(gòu)機姿態(tài)是小曲率半徑施工的重難

3、點之一，本文以深圳地鐵7#線為依托，主要研究鉸接系統(tǒng)的特點、工作原理以及在小曲率半徑掘進時的施工方法。2適用性分析適用性分析2.1盾構(gòu)機由于盾構(gòu)機中盾與尾盾之間通過鉸接連接，增加了盾構(gòu)主機的靈活度，可以更好地使盾構(gòu)機機身擬合隧道設計軸線，使隧道的軸線成型、管片碎裂預防和滲水控制等得以改善。西西區(qū)間左線采用海瑞克被動鉸接盾構(gòu)機，可適應的最小轉(zhuǎn)彎半徑為250m；右線采用中鐵主動鉸接盾構(gòu)機，可適應的最小轉(zhuǎn)彎半徑為200m，均滿足本區(qū)間300m

4、最小轉(zhuǎn)彎半徑的需求。2.2管片的適用性對小半徑轉(zhuǎn)彎段的管片楔形量檢算：按管片外徑6.0m，曲線半徑R=300m圓曲線段進行計算，設轉(zhuǎn)彎段外弧長為L1，外弧半徑為R1，內(nèi)弧長為L2，內(nèi)弧半徑為R2。則：L1R1=L2R2即L1303=L2297，得L1=1.0202020202L2內(nèi)、外弧長差值為：△L=L1L2=0.02020202L2當管片寬度為1.5m時，L2≈1.5m時，△L=30.30303mm本區(qū)間管環(huán)設計楔形量△L′=38m

5、m＞△L=30.303030mm圖2轉(zhuǎn)彎處管片因斜向受力破損示意圖轉(zhuǎn)彎處管片因斜向受力破損示意圖4小曲率半徑掘進技術控制小曲率半徑掘進技術控制對于小曲率半徑轉(zhuǎn)彎的難點，除了常規(guī)的掘進參數(shù)控制外，主要是通過掘進方向參數(shù)控制、管片選型和拼裝、同步及二次注漿相結(jié)合等施工措施來解決問題，以保證小半徑曲線段成型隧道滿足設計軸線要求、防止管片破損和滲水等不良現(xiàn)象。4.1掘進方向參數(shù)控制（1）盾構(gòu)掘進方向控制的基本原則①偏離量增大之前及早修正；②遵循

6、偏離量的管理值（50mm）和允許值（80mm），確定偏離修正方針；③避免蛇形糾偏；④根據(jù)實際情況實時調(diào)整總推力，同時掌握好左、右兩側(cè)主推進油缸的推力差，盡量地減小整體推力，避免因推力過大而引起側(cè)向壓力的增大，減小盾構(gòu)推進過程中對周圍土體的擾動。（2）盾構(gòu)掘進方向控制措施盾構(gòu)機主司機應隨時了解當前掘進段的地質(zhì)狀況，熟悉盾構(gòu)的掘進位置，提前預判和調(diào)整，在進入轉(zhuǎn)彎段之前預先調(diào)節(jié)盾構(gòu)機的掘進姿態(tài)和趨勢，為了確保隧道軸線最終偏差控制在規(guī)范允許的范

7、圍內(nèi)，盾構(gòu)掘進時給隧道預留一定的偏移量，根據(jù)理論計算和類似工程實踐經(jīng)驗，在小半經(jīng)曲線隧道掘進過程中，一般向轉(zhuǎn)彎段內(nèi)側(cè)設置預偏量10～20mm。盾構(gòu)的曲線推進實際上是處于曲線的切線上，推進的關鍵是確保對盾構(gòu)的切口環(huán)處的姿態(tài)控制，由于盾構(gòu)在曲線段推進過程中時刻都在糾偏，必須做到勤測勤糾，而且每次的糾偏量應盡量小，盡量保持切口環(huán)的環(huán)面始終處于與曲線徑向相垂直的平面內(nèi)，由于曲線段掘進時姿態(tài)跳動較大，綜合分析將糾偏量控制在2～3mmm。根據(jù)掘進轉(zhuǎn)