1、小半徑曲線隧道盾構(gòu)施工工藝1 刖呂1.1 工藝工法概況小半徑曲線盾構(gòu)隧道是指曲線半徑在 250400 米的曲線隧道，山于施工采用盾 構(gòu)法施工，盾構(gòu)機的設(shè)計轉(zhuǎn)彎能力直接影響到隧道的施丄難易程度，U 前使用較 多的德國海瑞克 e6280mm 的土壓平衡盾構(gòu)機的最小水平轉(zhuǎn)彎半徑為 200 米、 日 本小松 TM625PMD盾構(gòu)機最小水平轉(zhuǎn)彎半徑為 150 米，可以滿足小半徑曲線的施 工要求。但施工過程中需采用相應(yīng)的輔助措施及加強施工各個方面的控制才能有 力確保小半徑曲線隧道施工質(zhì)量。1.2 工藝原理1.2.1 盾構(gòu)掘進過程中通過刀盤的超挖刀，推進油缸的壓力、行程差、錢接油缸 的行程差使盾構(gòu)機根據(jù)隧道

2、的設(shè)計曲線前行以完成曲線段的隧道施工1. 2. 2 通過增大每環(huán)管片的楔型量、減少環(huán)寬以增大管片轉(zhuǎn)彎的能力來擬合隧道 較小的設(shè)計曲線。2 工藝工法特點有效減小了建筑物密集區(qū)等特殊條件下隧道選線的難度，適用于較小半徑曲 線眉構(gòu)隧道的施工，施工具有安全、經(jīng)濟、高效的特點。3 適用范圍適用于小半徑曲線盾構(gòu)隧道。4 主要引用標(biāo)準(zhǔn)地鐵設(shè)計規(guī)范（GB30157）地下鐵道工程施工及驗收規(guī)范（GB30299）混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50010）混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范（GB30204）地下防水工程質(zhì)量驗收規(guī)范（GB30208）建筑防腐蝕工程施工及驗收規(guī)范（GB50212） 5 施工方法小半徑曲線盾構(gòu)隧道

3、施工是在土壓平衡的前提下，采用 VMT 導(dǎo)向系統(tǒng)控制掘進方 向、通過刀盤的超挖刀擴挖掌子面、推進油缸壓力差使盾構(gòu)機沿曲線方向前行、 JS 構(gòu)狡接油缸行程差使 JS 體與盾尾有效的擬合曲線，最后通過楔型量較大的管片 拼裝來擬合盾構(gòu)機開挖的曲線形成小半徑曲線隧道。6 工藝流程及操作要點6. 1 施工工藝流程.盾構(gòu)機選型特殊管片的準(zhǔn)備盾構(gòu)掘進同步注漿管片拼裝一次注漿管片姿態(tài)復(fù)測糾偏施工工藝流程圖圖16. 2 操作要點 6. 2. 1 施丄準(zhǔn)備丄程開工前了解隧道地質(zhì)悄況、地面建筑物情況, 做好屑構(gòu)機的選型工作，個月前做 2 確保使用盾構(gòu)機滿足小半徑曲線的施工能力。 進入4.14.24.34.44.5小

4、半徑曲線掘進前好施工的各項準(zhǔn)備工作，準(zhǔn)備工作的重點為小半徑曲線 使用管片的生產(chǎn)。掘進控制 6. 2.2 進入小半徑曲線啟用超挖刀、仿形刀，使開 挖空間滿足盾構(gòu)機轉(zhuǎn)彎的能力。1。裝有超挖刀 50mm掘進過程中根據(jù)掘進參數(shù) 選擇合適的超挖量，一般超挖量 20：2 的刀盤如圖所示在小半徑曲線隧道中盾構(gòu)機每推進一環(huán)，山于推進油缸與管片 受力面不垂 2 直，在油缸的推力作用下產(chǎn)生一個水平分力，使管片拖出盾尾后， 受到側(cè)向分力2 2的影響向曲線外側(cè)偏移，因此盾構(gòu)機提前進入小半徑曲線掘進，盾構(gòu)機水平姿態(tài) 管片受力分析圖所示“如圖 3 向曲線內(nèi)側(cè)偏 2040mm 邊緣刮刀.戲刃滾刀.雙刃齒刀.超挖刀.單刃齒刀

5、 刮刀裝有超挖刀適應(yīng)于軟土地層的刀盤布置2圖.管片受力分析圖圖33 33 采用 VMT 自動導(dǎo)向系統(tǒng)和人工測量輔助進行盾構(gòu)姿態(tài)監(jiān)測，采用分區(qū)操作盾構(gòu) 機推進油缸控制盾構(gòu)掘進方向，被動較接裝置在曲線掘進過程中形成油缸行程差, 使盾構(gòu)機有效擬合曲線，小半徑（250400 米）曲線段主要控制參數(shù)如下：農(nóng)1小半徑曲線段掘進控制參數(shù)序項單控制數(shù)備根據(jù)地層和應(yīng)調(diào)110掘進速innvmin2根據(jù)地層相應(yīng)調(diào)10021500總推T60推進油缸行程3nm推進油缸壓4bar4200bar5100推進油缸氏力53bar6200狡接圧力油缸總行程110mm7 ram 50較接行程差808刀盤轉(zhuǎn)速1.8 1. er/in

6、in50刀盤超挖量9 mm 20偏向曲線外側(cè)30 nun 10水平姿態(tài)20抬頭掘進Oram11垂直姿態(tài)20曲線內(nèi)側(cè)較小55mm12質(zhì)尾間隙954 小半徑曲線段掘進嚴(yán)格做好渣土改良，采用加注水、泡沫劑、膨脹土等混合物 增加渣上的和易性、降低渣溫.減少盾體與地層的摩擦力使盾構(gòu)掘進平穩(wěn)、順暢 的進行。6. 2. 3 管片選型與拼裝1 管片選型根據(jù)小半徑曲線線路選擇合適的管片寬度和管片楔形量，管片的環(huán)寬越小、楔形 量越大管片所適用的曲線半徑也就越小。以通用管片為例可以計算管片理論上能 實現(xiàn)的最小轉(zhuǎn)彎半徑：管片每環(huán)寬度為 B,管片外徑為 D,單面楔形量為,縱向螺栓的分組數(shù)，即拼 裝點位總數(shù) n。采用錯逢

7、拼裝，按照下列公式可計算出理論管片可滿足的最小轉(zhuǎn) 彎半徑 R:R=B*D/(2A(l-sin (n* n )4 4山上公式可知：環(huán)寬 B 越大、R 越大，單面楔形量為越大、R 越小。 根據(jù) U 前國內(nèi)小半徑曲線的施工情況一般半徑為 250400 米可采用環(huán)寬 1.2 米、 楔形量為41mm 的管片。2 管片拼裝1) 作業(yè)班組嚴(yán)格按照管片拼裝操作規(guī)程執(zhí)行，從管片的進場驗收、下井、運輸、 吊運、拼裝過程中嚴(yán)格要求。2) 拼裝前沖洗管片、檢査止水條粘貼密實、盾尾清理干凈后方可進行拼裝。3) 拼裝過程中嚴(yán)格控制管片環(huán)縫、縱縫 V5nmu4) 油缸收縮與拼裝管片同步，禁止油缸過多收縮影響管片成環(huán)質(zhì)量。5

8、) K 塊止水條涂抹黃油，插入 K 塊拼裝機與推進油缸同時使用，嚴(yán)禁用力過大造 成 K塊破損。6. 2. 4 同步注漿及二次注漿曲線段提高同步注漿漿液強度，確保成型管片能夠快速的穩(wěn)固防止成型管片受不 均勻推力側(cè)移。在全斷面碩巖、較軟地層中同步注漿很難達到飽滿、穩(wěn)固成環(huán)管 片的效果，及時采用二次注漿加固。農(nóng)2同步注漿漿液配比配合比水泥(kg)膨潤土(kg)粉煤灰(kg)砂了(250225170800k注漿壓力控制在(1.5-3.5) baro根據(jù)開挖直徑和管片外徑計算：每環(huán)注漿量 V=n/4*K*L* (D1-D2) 2=3.14/496. ImX (6. 282-6. 02)2=6. Im ,

9、因此確保注漿量大于 XI. 5X1. 56. 2. 5 施工測量小半徑曲線掘進重點做好地面沉降監(jiān)測、管片姿態(tài)復(fù)測，主要監(jiān)測項 U 見下表: 農(nóng)3施工監(jiān)測項目監(jiān)測項目量測儀器測點布置量測頻率電了水準(zhǔn)儀、每10米布一個斷面，開挖掌r-ifii 10米范禺內(nèi)4次/天：50米范圍內(nèi)地面沉降錮鋼尺每段面7個測點2次/天；50米范 圍外1次/天片:到穩(wěn)定。炳構(gòu)機、管片次天/拆尾后50環(huán)2全站儀 姿態(tài)復(fù)測次米/全站儀 激光靶前移30勞動力 組織7盾構(gòu)施工技術(shù)要求高，專業(yè)性較強，要求工種多，且施工環(huán)境特殊，現(xiàn)場需。小時白、夜班作業(yè)，人員配備見表 4 配備專業(yè)技術(shù)人員。作業(yè)班組 24 盾構(gòu)掘進所 需勞動力表 4

10、序主要作業(yè)內(nèi)容作業(yè)組號 1 施工、技術(shù)指導(dǎo) 技術(shù)組試驗組 2 3眉構(gòu)隊機修班 4各種材料試驗盾構(gòu) 現(xiàn)場施工 設(shè)備維護、 保養(yǎng)地面隊 5盾構(gòu)施工輔助工作技術(shù) 3 32110830 10 1201主要機具設(shè)備 85主要機械設(shè)備表序設(shè)備名稱I數(shù)單規(guī)格型號位號量盾構(gòu)隧道施工專用設(shè)備P: 1764Kff, Tmax: 5300KNm, F: 34200KX EPB6250臺1 1炳構(gòu)機及后配套 軌距：2交a變頻電力機臺2電池3電瓶車番電池組20 17距：0砂漿運輸車6 8 m3 8JXK-45車組12 540V m3 4磴車軌距：節(jié)臺軌 節(jié)6管片車15T軌距：壓:10 KCA-150/380V 7充電機

11、 臺45T門式起重機8 2額定起重量額定起重雖：25T9汽車吊臺2 SRM-S0套2 22Kff冷卻系統(tǒng)10 SFD60-4-N010泵65LS16X4濾油機1套1臺2臺10攪拌機砂漿攪拌站H TS-500P通風(fēng)機12 : 37X2Kff揚程：13揚程：型Q4潛水泵14 8臺15主要工作性能指900m.牽引力98KND-70480V17m3900m.容900m.容8 ni3,載重15T900m380,輸出功率57KW100KW4590Kff25:TS-500609. SKW605. 5Kff6 61617小型泵站內(nèi)燃空壓機臺臺12BH-12/7:2. 2KWPp： 86KW : Q12m3/m

12、in,18二次注漿機臺2F1BY50/70P:6 5 kw19沖擊鉆臺6TE15質(zhì) ft 控制 9易出現(xiàn)的質(zhì)量問題 9.1 9. L1 管片易錯臺、開裂和破損管片存在一個水平方向 的受力，不但會使整段隧道管片發(fā)生水平偏移，還會導(dǎo)致管片之間發(fā)生相對位移, 形成錯臺。山于管片的特殊受力狀態(tài)。管片與管片之間存在著斜向應(yīng)力，使得前 方管片內(nèi)側(cè)角和后方管片外側(cè)角形成兩個薄弱點如管片斜向應(yīng)力分析示意圖所 示，同時相鄰兩環(huán)管片產(chǎn)生了相對位移，使得管 4 圖片螺栓對其附近處混凝土 產(chǎn)生前傾作用，使該處的混凝土破裂。管片斜向應(yīng)力分析示意圖圖49.1.2 管片滲漏水 管片錯臺導(dǎo)致止水膠條銜接不緊密；1 管片裂縫破

13、損示管片 外側(cè)的混凝土開裂，裂縫繞過止水膠條，具體見圖 5 2 意圖所示：7反矗力曲油1肚功傳 匕 ”嚴(yán)動P _1|_、丫 - 、管易破輙壕片管片裂縫破損示意圖圖5盾構(gòu)機姿態(tài)控制困難 9. 1. 3 在小半徑掘進過程中易出現(xiàn)/S 構(gòu)機姿態(tài)向曲線外側(cè) 偏離線路設(shè)計軸線，導(dǎo)致成型隧道與設(shè)計軸線偏差較大。9. 2 保證措施針對小半徑曲線掘進易出現(xiàn)的管 片錯臺、破損、滲漏水等問題，主要從盾構(gòu) 機掘進參數(shù)，盾構(gòu)設(shè)備（較接裝置）、 管片選型與拼裝等施工方面考慮、解決。9. 2.1 避免管片錯臺和破損做好管片 點位的選擇管片姿態(tài)與/S 構(gòu)機、盾尾姿態(tài)相符，保證盾尾間 1。隙55mm ill 于曲 線外側(cè)的油

14、缸推力大，滿足盾構(gòu)機轉(zhuǎn)彎的同時減少左右油缸壓力差，2 O 一般左 右油缸壓力差100bar 控制好較接油缸確保盾構(gòu)機與地層、JS 尾與管片姿態(tài)相符, 狡接壓力 3100mm、較接油缸行程差。150bdr 4 管片螺栓嚴(yán)格執(zhí)行三次復(fù)緊， 確保管片連接緊密。 避免因拼裝不到位產(chǎn)生的錯臺。 提烏管片拼裝質(zhì)量， 0 加 強施工人員教育培訓(xùn)、管片滲漏水 9. 2.2 每環(huán)拼裝前做好止水條的檢査、沖洗， 確保粘貼質(zhì) ft 合格。12減少錯臺、擰緊螺栓，確保止水膠條對接緊密，達到良 好的止水效果。使裂縫繞避免 JS 尾擠裂管片，3 嚴(yán)格控制盾構(gòu)機的姿態(tài)，確保盾 尾間隙均勻，過止水條形成漏水。如有滲漏水出現(xiàn)及

15、時采用二次注漿封堵處理。 489. 2. 3 管片姿態(tài)控制措施1 提高盾構(gòu)機操作司機操作水平，掘進過程中通過參數(shù)、渣土分析及時進行盾構(gòu) 機掘進參數(shù)調(diào)整、控制。2 盾構(gòu)施丄技術(shù)管理人員及時了解前方掘進地層控制土艙壓力、優(yōu)化掘進參數(shù), 達到精確控制盾構(gòu)機姿態(tài)的 U 標(biāo)。10 安全措施10.1 主要安全風(fēng)險分析根據(jù)隧道工程施工特點，安全風(fēng)險防范重點有以兒個方面：10.1. 1 防觸電靂擊事故；10.1.2 水平、垂直運輸事故；10.1.3 管片吊運、拼裝撞擊。10.2 保證措施針對盾構(gòu)法施工在特定的地質(zhì)條件和作業(yè)條件下可能遇到的風(fēng)險問題，施工前必 須仔細(xì)研究并制定防止發(fā)生災(zāi)害的安全措施，主要包括以下

16、幾個方面：10. 2. 1 施工前應(yīng)作全面的安全技術(shù)交底。10. 2. 2 堅持一機、一閘、一漏保原則，加強臨時用電管理，做好觸電防范、應(yīng) 急措施。10. 2. 3 運輸設(shè)施的運輸能力應(yīng)與盾構(gòu)施工所需的材料、設(shè)備供應(yīng)量相適應(yīng)。所 有的起重機械、機具要按安全規(guī)程要求定期檢查維修與保養(yǎng)。10.2. 4 管片拼裝落實專人負(fù)貴指揮，盾構(gòu)機司機按照指揮人員的指令操作，嚴(yán) 禁擅自轉(zhuǎn)動拼裝機，以免發(fā)生傷亡事故。11 環(huán)保措施11.1 施工場界噪聲按建筑施工場界噪聲限值(GB12923-90)的要求控制。保 證在各施工階段盡量選用低噪聲的機械設(shè)備和工法。并且在滿足施工要求的條件 下，盡量選擇低噪聲的機具。11.2 在施工前做好各類市政管線調(diào)査，施工中做好保護，防止施工破壞管線。 市政管線的遷移和保護按法規(guī)要求進行，腹行報批手續(xù)付費