7盾构小半径曲线掘进工艺作业指南Word下载.docx

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在小半径曲线隧道中盾构机每推进一环，由于推进油缸与管片受力面不垂直，在油缸的推力作用下产生一个水平分力，使管片拖出盾尾后，受到侧向分力（见图1.5.2），该分力会使管片产生一定的位移。

图1.5.2小曲线段管片受盾构机推力分解示意图

根据管片位移量和盾构机推力关系公式：

其中：

—小曲线掘进可能带来的管片位移量

—变形系数

T—盾构机推力的反作用力

R—转弯半径

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。

因此为了减小在小曲线段施工引起的管片侧向移位，掘进过程中必须减小盾构机推力，掘进采用“气压辅助法”代替土压平衡掘进，尽量降低土仓土位，减少反力。

1.5.3.铰接形程差设定

（1）铰接形程差计算

根据设计曲线半径及盾构直径、盾体长度计算前盾与中盾之间的夹角，设定盾构机铰接形程差。

使得盾构机的前盾与中尾盾夹角与曲线夹角吻合，如图1.5.3所示。

图1.5.3小半径曲线段主动铰接夹角示意图

根据图1.5.3可知，前盾和中盾夹角B等于曲线夹角A，而曲线夹角A计算公式为：

式中：

L1—前盾及刀盘长度4818mm

L2—中盾及尾盾长度8572mm

R—设计转弯半径600m

通过计算得出夹角A=B=0.64°

，铰接油缸安装位置的直径为8m，可以计算出左右铰接油缸行程差为89.36mm，取90mm。

（2）铰接形程调整

设定铰接油缸行程差时，按照右区大于左区，底区大于顶区的原则设定，一般情况下，将右区和右下区的铰接伸长量设定为同一个值且最大，左区最短，左下区大于顶区和左区，使盾构机前盾朝着左上方的趋势行走。

1.5.4.盾构掘进参数设定

盾构掘进参数的设定和方法见表1.5.4所示；

表1.5.4小半径曲线段掘进控制参数

序号

项目

单位

控制数值

备注

1

掘进速度

mm/min

20～30

根据地层相应调整，较正常掘进速度小

2

总推力

T

2000～3000

根据地层相应调整

参考盾构掘进控制工艺中的推进设定

3

推进油缸行程差

mm

0～90

4

推进油缸压力

bar

45～300

根据盾构机性能参数确定

5

推进油缸压力差

50～200

6

铰接压力

≤300

7

铰接行程差

80～95

8

刀盘转速

r/min

1.5～1.6

较正常掘进时刀盘转速小，多选择反转

9

水平姿态

-20～-30

左转弯，右转弯为20～30

10

垂直姿态

0～20

11

盾尾间隙

20～75

根据盾构机参数确定，曲线内侧较小

最小间隙不少于20mm

渣土改良剂和出渣量控制方法详见盾构机掘进控制工艺。

1.5.5.其他辅助工序

（1）轴线预偏量设置

在盾构机进入小半径曲线隧道缓圆点之前，将盾构机姿态设置预偏量﹣30～﹣40mm（左转弯，右转弯预偏30～40mm）。

如图1.5.5-1所示，

图1.5.5-1盾构机姿态预偏量设置

（2）管片壁后注浆调整

左转弯时，同步注浆尽量采取单边（右侧）注浆，注浆流量和掘进速度相配合。

掘进中，采用二次注浆对管片进行加固，当管片拖出盾尾5环时，立即实施二次注浆；

并环环注浆，注浆点位选择在右侧，即3点位和1点位交替注浆；

同时每隔5环（可根据地层含水率，及时调整），制作一个止水环。

注浆工艺详见同步注浆及二次注浆施工工艺

1.5.6.掘进

完成铰接形程差调整和盾构预偏量调整后，按照设定的掘进参数掘进，若发现盾构姿态难以控制，及时调整掘进参数。

同时注意以下事项：

（1）掘进过程中，尽量拉长右侧铰接油缸的行程，扩大左右两侧铰接油缸行程差，并始终保持铰接左右行程差不小于90mm。

（2）在盾构机进入R600小曲线半径前，保持盾构机水平姿态在-30至+20之间，当盾构机姿态超过-10时，及时加大铰接行程差，同时调整推进油缸左右区油压差，将盾构机姿态调整至-20。

（3）每推进500mm，采用拼装模式伸缩一次推进油缸，以释放盾尾和管片及围岩之间的挤压力，每收缩1个油缸，待伸出顶紧管片以后，再收缩下一个油缸。

（4）出现盾构机水平姿态超过30mm，掘进过程中姿态难以控制时，为了增加纠偏能力，提高纠偏功效，必要时可屏蔽左侧1至3根油缸；

屏蔽左侧油缸时，封顶块对应的油缸禁止屏蔽，且同一块管片中间径向螺栓孔对应的油缸禁止屏蔽。

1.5.7.拼装点位选择

管片拼装点位选择的原理详见管片选型及拼装施工工艺。

在小半径曲线施工中，管片点位选择时，应该计算满足对应曲线段需要的楔形量大小，确定可满足该楔形量的拼装点位。

于外径8500mm，环宽1600mm.，设计楔形量46mm，R600m曲线段施工为例计算需要的管片楔形量和拼装点位。

（1）R600m曲线楔形量计算

根据公式：

C=WD/R

C—楔形量

W—管片环宽1600mm

D—管片外径8500mm

R—曲线半径600m

通过计算得出，在曲线半径为600m条件下，对管片楔形量的要求为：

C=22.67mm。

（2）管片拼装点位角度计算

P=46COS（α）

P—楔形量（左转向为负，右转向为正）

α—直径线所在的角度

46—管片楔形量

图1.5.7管片环设计图

公式说明：

α的确定方式是：

以设计图（图1.5.7）中B2-B3的结合面I-I为0°

，逆时针旋转。

公式中的P值正负是有意义的，对应着管片环的转向趋势（左转向为负，右转向为正）。

整环管片设计19个环向螺栓孔，F块管片拼装点位也就只能选择这19点位，根据公式可以计算出这19个拼装点位对应的楔形量，如表1.5.7所示：

拼装点位油缸号

旋转角度（度）

水平偏向

单环楔形量

1#

360

右偏

2#

341.0532

14.9357

3#

322.1058

28.2534

4#

303.1584

38.5094

5#

284.2110

44.5923

6#

265.2636

45.8429

7#

246.3162

42.1257

8#

227.3688

33.8435

9#

208.4214

21.8938

10#

189.4740

7.5716

11#

170.5266

左偏

-7.5711

12

12#

151.5792

-21.8934

13

13#

132.6318

-33.8432

14

14#

113.6844

-42.1255

15

15#

94.7370

-45.8429

16

16#

75.7896

-44.5924

17

17#

56.8422

-38.5097

18

18#

37.8948

-28.2538

19

19#

18.9474

-14.9362

1.6.注意事项

1.6.1.管片拼装注意事项

（1）做好管片点位的选择管片姿态与盾构机、盾尾姿态相符，保证盾尾间隙>

55mm。

（2）由于曲线外侧的油缸推力大，满足盾构机转弯的同时减少左右油缸压力差，一般左右油缸压力差<

100bar。

（3）控制好铰接油缸确保盾构机与地层、盾尾与管片姿态相符，铰接压力<

150bar、铰接油缸行程差<

100mm。

（4）管片螺栓严格执行三次复紧，确保管片连接紧密。

（5）加强施工人员教育培训、提高管片拼装质量，避免因拼装不到位产生的错台。

1.6.2.管片渗漏水

（1）每环拼装前做好止水条的检查、冲洗，确保粘贴质量合格。

（2）减少错台、拧紧螺栓，确保止水胶条对接紧密，达到良好的止水效果。

（3）严格控制盾构机的姿态，确保盾尾间隙均匀，避免盾尾挤裂管片，使裂缝绕过止水条形成漏水。

（4）如有渗漏水出现及时采用二次注浆封堵处理。

1.7.质量控制标准

（1）地铁成型隧道轴线水平和高程偏差控制在±

50mm以内；

（2）地铁隧道衬砌环管片椭圆度控制在±

5‰；

衬砌环管片环内错台控制在5mm以内；

衬砌环管片环间错台控制在6mm以内。