盾構(gòu)小曲率轉(zhuǎn)彎段掘進(jìn)技術(shù)分析與研究

1、盾構(gòu)小曲率轉(zhuǎn)彎段掘進(jìn)技術(shù)分析與研究盾構(gòu)小曲率轉(zhuǎn)彎段掘進(jìn)技術(shù)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(jī)在小曲率半徑轉(zhuǎn)彎段的掘進(jìn)技術(shù)以及參數(shù)控制，通過研究盾構(gòu)機(jī)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(yīng)用來控制盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)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(xì)闡述盾構(gòu)機(jī)與管片姿態(tài)調(diào)整的具體方法和科學(xué)依據(jù)。通過姿態(tài)調(diào)整和管片合理選型，防止因推進(jìn)控制不當(dāng)或管環(huán)選型不當(dāng)而引起的管片破損，提高盾

2、構(gòu)施工質(zhì)量。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞盾構(gòu)機(jī)小曲率半徑鉸接系統(tǒng)管片選型掘進(jìn)技術(shù)1引言盾構(gòu)機(jī)是集多個學(xué)科技術(shù)于一體、專門用于開挖地下隧道工程的工程機(jī)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(jìn)姿態(tài)的合理與否不僅影響成型隧道軸線控制是否達(dá)標(biāo)，也會影響管片拼裝質(zhì)量，控制不當(dāng)，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(shè)計要求調(diào)整和保持盾構(gòu)機(jī)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(jìn)時的施工方法。2適用性分析適用性分析2.1盾構(gòu)機(jī)由于盾構(gòu)機(jī)中盾與尾盾之間通過鉸接連接，增加了盾構(gòu)主機(jī)的靈活度，可以更好地使盾構(gòu)機(jī)機(jī)身擬合隧道設(shè)計軸線，使隧道的軸線成型、管片碎裂預(yù)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(jī)，可適應(yīng)的最小轉(zhuǎn)彎半徑為250m；右線采用中鐵主動鉸接盾構(gòu)機(jī)，可適應(yīng)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(jìn)行計算，設(shè)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(dāng)管片寬度為1.5m時，L2≈1.5m時，△L=30.30303mm本區(qū)間管環(huán)設(shè)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(jìn)技術(shù)控制小曲率半徑掘進(jìn)技術(shù)控制對于小曲率半徑轉(zhuǎn)彎的難點，除了常規(guī)的掘進(jìn)參數(shù)控制外，主要是通過掘進(jìn)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(shè)計軸線要求、防止管片破損和滲水等不良現(xiàn)象。4.1掘進(jìn)方向參數(shù)控制（1）盾構(gòu)掘進(jìn)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(jìn)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(jìn)過程中對周圍土體的擾動。（2）盾構(gòu)掘進(jìn)方向控制措施盾構(gòu)機(jī)主司機(jī)應(yīng)隨時了解當(dāng)前掘進(jìn)段的地質(zhì)狀況，熟悉盾構(gòu)的掘進(jìn)位置，提前預(yù)判和調(diào)整，在進(jìn)入轉(zhuǎn)彎段之前預(yù)先調(diào)節(jié)盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)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(jìn)時給隧道預(yù)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(jìn)過程中，一般向轉(zhuǎn)彎段內(nèi)側(cè)設(shè)置預(yù)偏量10～20mm。盾構(gòu)的曲線推進(jìn)實際上是處于曲線的切線上，推進(jìn)的關(guān)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(jìn)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(yīng)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(jìn)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(jìn)轉(zhuǎn)