盾构施工中大角度割线始发技术.docx

盾构施工中大角度割线始发技术李茂松摘要：盾构始发是盾构施工中的重点与难点，特别是对于大角度曲线而言，这一问题 则更加突出结合兰州市轨道交通1号线文西区段的施工，对盾构施工中大角度 割线始发技术进行研究，内容包括盾构始发关键技术控制、盾构始发姿态控制、 盾构始发参数设置以及大角度割线始发时的注意事项等其中盾构始发关键技术 控制包括始发割线确定、始发托架安装、反力架安装、负环管片安装以及洞门凿 除等内容;盾构始发姿态控制包括始发引导轨设置、负环段盾构机参数设置以及 正环开始后盾构机姿态控制;盾构始发参数设置内容包括土压设置、注浆参数设 置以及掘进参数设置;大角度割线始发时的注意事项则包括始发架、反力架的定 位及加固、始发洞门的防水以及掘进控制等研究内容对相同类型的隧道施工具 有一定的指导作用关键词：隧道工程;盾构施工;曲线始发;人角度割线;作者简介：李茂松(1965—),男，高级工程师E-mail: lmszgr66@126. com收稿日期:2017-05-24基金：甘肃省联合基金(148RJZA042)Technologies for Large-angle SecantLaunching in Shield TunnelingLI MaosongChina Railway Cons true tion Corpora tion Limited;Abstract：Shield launching is the most critical and difficult part in shield tunneling. This issue becomes more prominent especially for large-angle curves. Taking the const rue tion of Wenxi section of Lanzhou urban t ransit Line 1 as an example, this paper stu dies the t ech no logy for large-angle secant launching in shield tunneling, which consists of the key control technologies, position control, parameter setting as well as the key points. The key control technologies include launching secant determination, launching bracket installation, reaction frame installation, partial segment installation and portal cutting, etc.The shield launching position control ineludes guiding rail installation， partial segment shield parameter setting and shield machine position control after the initialization of positive ring. The parameter settings for shield launching include the settings for earth pressure, grouting parameter and dri1 ling parameter. The key points for special attention inelude the locating and fixing of the launching bracket and rcaction frame, water resistance at launching portal as well the drilling control, etc.The research results can serve as a guideline for the same kind tunneling works.Keyword：tunnel cn ginccr ing; shield const rue tion; launching at curve; largc-anglc secant;Received： 2017-05-241概述兰州市轨道交通1号线隧道文化宫一西关什字区间（简称文西区间）最大曲线 半径为1200m,最小曲线半径为400m。

区间纵断面采用单面坡，从文化宫出站 后分别以25.000%7. 184%的下坡到达西关什字车站始发时盾构处于强风化 砂岩中，随后穿越泥岩、卵石土，并在卵石土中完成接收区间地下水位埋深为 7. 10^10. 60m,相应地下水位高程为1 515.72~1517.37m结合国内外关于隧道施 工时盾构始发技术研究成果及应用状况旦卫1，确定了兰州轨道交通1号线隧道 文西区间采用大角度割线始发技术的具体步骤和技术要求2始发关键技术控制2.1始发割线确定由于盾体在未全部进入土体z前无法转向，只能沿直线进洞，割线始发具有在 盾体全部进入土体后盾构姿态偏差最小、管片不侵限、盾构纠偏容易等优点，所 以盾构始发段位于曲线上时，都采用割线始发文西区间不仅盾构始发段位于曲线上，盾构始发井也全部位于曲线上文西区间 右线为1000m半径曲线，左线为600ni半径曲线，设计线路与始发井侧墙呈夹角 状态（左线为7. 403 ,右线为4.674 ）按常规割线始发，始发点位于曲线 外侧（见图1）,会导致反力架与负3层站台板边沿干涉（文西区间始发站为4 层结构），并且考虑到连接桥与1号台车摆放位置问题（偏角过大易与底板立柱 桩干涉）和始发圆曲线长度（13.026m）,故文西区间始发割线未按常规考虑。

以左线为例，设计割线始发点位于曲线内侧15mm （见图2）该设计在不影响盾 构掘进姿态的前提下，避免了盾构台车和车站承重柱干涉等问题图1常规割线始发线性示意图 下载原图图2文西区间左线始发线性示意图 下载原图2. 2始发托架安装大角度割线始发施工，始发托架（简称托架）坐标一定要精准考虑到托架制作 有可能存在误差，在定位时除中心轴线坐标外，需另外计算岀2条托架轨道的 中心线坐标，增加定位准确性始发架的中心线与始发割线重合，托架的坡度与 隧道设计坡度均为7%托架要固定牢固，在浇筑车站底板始发端头时预埋钢板, 以保证托架底部与预埋钢板焊接在一起，增加稳固性2. 3反力架安装文西区间始发段与车站侧墙夹角较大，尤其是左线（左线为7. 403 ,右线为 4.674 ）反力架与始发割线垂直，导致反力架与车站侧墙也成相应角度，反 力架支撑与车站侧墙不垂直，始发推进吋，盾体会给反力架一个侧向力，易使 反力架变形或侧斜所以需在反力架侧边增加支撑，以增加大角度曲线始发时反 力架的稳固性和安全性2. 4负环管片大角度割线始发，负环管片应选择整环拼装，拼装完的负环则应及时用钢丝绳 整环加固，钢丝绳底部与始发架连接在一起，既增加负环管片的稳定性，又保 证了负环的正圆度。

负环管片与反力架基准环用螺栓连接，负环与负环Z间的螺 栓要及时复紧，避免负环管片产生位移，影响后续管片的拼装质量或产生安全 隐患2.5洞门凿除 因大角度割线始发，盾构机刀盘接触掌子面时会产生一侧先接触，另一侧悬空 的状况，这会导致盾构机受到的反作用力不均等，使盾构机、始发架、反力架产 生侧移，割线始发方向发生变动，所以洞门凿除吋，凿除完的洞门平面必须与 刀盘平面平行（见图3）文西区间使用的是玻璃纤维桩，按图3-凿除Z后，剩 余的部分桩体使用盾构机破除图3大角度割线始发洞门凿除示意图 下载原图3盾构始发姿态控制3.1始发引导轨的设置为防止盾构机始发时发生“磕头”现象，在始发架和洞门钢环之间设置引导轨 引导轨与始发架端头连接，轨面和始发架轨道面平齐，引导轨下部用20#工字 钢加固支撑在钢环下部加焊引导块，引导块使用43轨，长度为15cm,距离洞 门凿除而70^80cm （以刀盘接触掌子而时不影响刀盘旋转为宜）3. 2负环段盾构机参数控制在负环阶段，盾构机主机在始发托架上，掘进方向只能直线前进，掘进段为加 固区，地层稳定此时，盾构机掘进以低速、低压、稳定为原则较接不动，刀盘 转速控制在0. 8"1.0r/min,掘进速度控制在10mm/min, 土仓压力控制在0. 8 bar左右。

3. 3正环开始后盾构机姿态控制从正1环开始，盾构机盾体已完全进入土体，盾构掘进方向开始调整，向设计 隧道轴线靠拢调整方向时以推进油缸为主，以较接油缸为辅，稳定、缓慢调节, 逐步靠拢另外，在曲线段掘进时，盾构机有盾尾离心现象，盾构掘进方向--般 控制在曲线内侧10~20価4盾构始发参数设置4. 1 土压设置文西区间始发吋处于强风化红砂岩中，隧道顶部埋深为20m土压计算示意见图4o4.1. 1盾构顶部土压土压与水压之和为：式中:P为地面超载,取20k N/m;Pe为竖直土压，k N/m;Ps为水压,k N/m;qel为 盾顶水平土压，MPa; 丫为土的容重，取20k N/m;H为隧道顶部埋深，取20m;K 为土层的静侧压力系数，取0.324. 1.2盾构中部土压式中：q2为盾中水平土压，MPa4. 1. 3盾构底部土压式中：q3为盾底水平土压，MPa4.2注浆参数设置4. 2. 1理论注浆压力取静水压力的1. T1.2倍，静水压力为0. 12MPa,则注浆压力为0. 12X(1. Pl. 2) =0. 132〜0. 144MPao下部孔的压力比上部孔略大(0. 5M P a左右)为 0. 182~0・ 194 MPa o4. 2. 2每环理论注浆量4. 2. 3扩大注浆量计算扩大注浆量时砂岩土层考虑1. 3~1・8扩大系数。

4. 3掘进参数设置掘进参数设置见表1表1盾构始发掘进参数下载原表5大角度割线始发时的注意事项5.1始发架、反力架的定位及加固大角度割线始发因其情况特殊，始发架和反力架定位要比一般始发更精准，定 位误差要更小，尤其是始发架，定位时除中心线外，还需再测量2个轨道中心 线;反力架定位时一定要保证反力架基准环和最后一环负环起始坐标相同，反力 架垂直度和高度可以用薄钢板调节加固前根据始发架、反力架的受力验算结果采取合适的加固方案，确保反力架有 足够的支撑力和稳定性5.2始发洞门的防水大角度割线始发时，盾构机与洞门成一定夹角，盾构机与洞门的防水装置（橡 胶帘布和折页板）两侧距离不同（见图5）在进行洞门加固注浆时，在折页板 外另加一层止水环形钢板，保证浆液不外露图5盾构机与洞门钢环位置关系 下载原图5. 3掘进控制在盾体完全进入土体后，即可开始向设计隧道中心线靠拢此时，由于盾体仍在 加固区，转向不易，但是不能急切，以稳为主，逐步靠拢，每环纠偏量控制在 5 mm以内o6结束语在进行隧道施工时，大角度割线始发比一般割线始发复杂因此，在进行兰州轨 道交通1号线文西段隧道施工吋，采取了严格的控制措施，不但在总体上进行 了严格把控，同时在对始发架、反力架的定位时要求的更精准，在对其加固时进 行了严格验算，控制加固质量，确保了盾构机顺利始发。

从文西段隧道的施工效果来看，由于采用了大角度割线始发及控制技术，姿态 偏差满足规。