一種非平衡孔隙水壓施工條件下盾構(gòu)隧道軸線控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種非平衡孔隙水壓施工條件下盾構(gòu)隧道軸線控制方法，包括以下步驟：步驟一、對(duì)施工過程中控制隧道軸線的各指標(biāo)進(jìn)行精確測(cè)量，精確測(cè)量具體為地面測(cè)量、盾構(gòu)姿態(tài)測(cè)量、管片測(cè)量；步驟二、通過步驟一中反饋的測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)隧道軸線質(zhì)量進(jìn)行預(yù)控、調(diào)整，具體操作包括：（1）在盾構(gòu)和臨近地下結(jié)構(gòu)之間的土體中插入若干豎向布置的塑料排水板；（2）對(duì)盾構(gòu)施工中的各參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，參數(shù)包括：倉內(nèi)壓力、掘進(jìn)速度、出土量、千斤頂推力注漿壓力和注漿量；（3）注漿液的配合比調(diào)整。采用本發(fā)明的控制方法后，能有效解決非平衡孔隙水壓施工條件對(duì)盾構(gòu)隧道軸線的影響，保證了隧道軸線的質(zhì)量。
【專利說明】一種非平衡孔隙水壓施工條件下盾構(gòu)隧道軸線控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明設(shè)計(jì)一種建筑工程【技術(shù)領(lǐng)域】的方法，尤其涉及盾構(gòu)施工法，具體為一種非平衡孔隙水壓施工條件下盾構(gòu)隧道軸線控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]盾構(gòu)法隧道施工是一邊使用盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行開挖、推進(jìn)，一邊使用盾構(gòu)防止土砂的坍塌，并在盾尾進(jìn)行襯砌作業(yè)從而修建隧道的方法，是目前地鐵建設(shè)和市政工程建設(shè)中的主要施工方法。盾構(gòu)推進(jìn)是采用盾構(gòu)法建造隧道施工發(fā)案中很重要的一道工序，其中盾構(gòu)軸線的控制是盾構(gòu)推進(jìn)施工的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。一條優(yōu)質(zhì)的隧道需要滿足其使用功能，減小對(duì)周圍環(huán)境的影響，隧道軸線的控制質(zhì)量是主要技術(shù)指標(biāo)之一。在非平衡孔隙水壓施工條件下，如何確保盾構(gòu)隧道軸線質(zhì)量并對(duì)其進(jìn)行預(yù)控、調(diào)整，這一問題的解決，對(duì)于加強(qiáng)我國的地鐵建設(shè)和城市地下空間開發(fā)利用，具有非常重要的指導(dǎo)作用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供了一種非平衡孔隙水壓施工條件下盾構(gòu)隧道軸線控制方法，其能有效解決非平衡孔隙水壓施工條件對(duì)盾構(gòu)隧道軸線的影響，保證了隧道軸線的質(zhì)量。
[0004]一種非平衡孔隙水壓施工條件下盾構(gòu)隧道軸線控制方法，其特征在于:包括以下步驟:
步驟一、對(duì)施工過程中控制隧道軸線的各指標(biāo)進(jìn)行精確測(cè)量，所述精確測(cè)量具體為:
(1)地面測(cè)量，在盾構(gòu)隧道地表布置沉降測(cè)點(diǎn)，在臨近地下結(jié)構(gòu)上布置能反映其受盾構(gòu)掘進(jìn)影響的應(yīng)力和變形性狀的測(cè)點(diǎn)，地表及構(gòu)筑物沉隆控制范圍為-30mm?+1mm ；
(2)盾構(gòu)姿態(tài)測(cè)量，包括平面控制測(cè)量，高程控制測(cè)量和轉(zhuǎn)角控制測(cè)量；
(3)管片測(cè)量，對(duì)每環(huán)管片的里程進(jìn)行精確復(fù)測(cè)，并且管片環(huán)面不平整度<3mm，相鄰環(huán)高差< 4mm ；
步驟二、通過步驟一中反饋的測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)隧道軸線質(zhì)量進(jìn)行預(yù)控、調(diào)整，具體操作包括:
(1)在盾構(gòu)和臨近地下結(jié)構(gòu)之間的土體中插入若干豎向布置的塑料排水板；
(2)對(duì)盾構(gòu)施工中的各參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，所述參數(shù)包括:倉內(nèi)壓力、掘進(jìn)速度、出土量、千斤頂推力注漿壓力和注漿量；
(3)注漿液的配合比調(diào)整。
[0005]其進(jìn)一步特征在于:
所述步驟二中，對(duì)步驟一中反饋的測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)隧道軸線質(zhì)量進(jìn)行預(yù)控、調(diào)整的具體操作還包括:
(I)盾構(gòu)糾偏，通過利用左右兩側(cè)、上下兩側(cè)千斤頂?shù)男谐坍a(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)力對(duì)盾構(gòu)的平面偏差、高程偏差進(jìn)行控制、調(diào)整，通過反轉(zhuǎn)盾構(gòu)機(jī)的刀盤減小盾構(gòu)的滾角值； (2)管片糾偏，一方面，在同步注漿時(shí)根據(jù)洞內(nèi)管片襯砌姿態(tài)和地面及周圍建筑物變形監(jiān)測(cè)結(jié)果調(diào)控注漿量的分布和注漿壓力，另一方面，通過在管片背對(duì)千斤頂環(huán)縫凹處分段粘貼不同厚度的石棉橡膠板進(jìn)行糾偏，分段粘貼的所述石棉橡膠板經(jīng)掘進(jìn)過程中千斤頂壓縮后，會(huì)成為一平整楔形環(huán)面，進(jìn)而達(dá)到轉(zhuǎn)彎和軸線糾偏的目的。
[0006]本發(fā)明在精確測(cè)量指導(dǎo)下，采取多項(xiàng)有效預(yù)控以及糾偏措施，有效解決了地下連續(xù)墻的存在對(duì)盾構(gòu)隧道軸線控制的影響問題，彌補(bǔ)了已有工藝的不足和缺陷。其中，通過豎向塑料排水板處理軟弱地基，將地基中的水排除，以增加作用于土顆粒的有效應(yīng)力來加速地基固結(jié)沉降，達(dá)到提高強(qiáng)度的目的，并且盾構(gòu)和臨近地下結(jié)構(gòu)之間的土體中插入若干塑料排水板可有效減少壓力的積聚，降低盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)的軸線控制難度。本發(fā)明方法簡單實(shí)用，同時(shí)保證了地下結(jié)構(gòu)的正常使用和盾構(gòu)隧道軸線的質(zhì)量控制，適用于同類工況。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為本發(fā)明方法的流程框圖；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例中盾構(gòu)側(cè)面存在地下連續(xù)墻平面圖；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例中地表沉降測(cè)點(diǎn)和塑料排水板平面布置圖；
圖4為本發(fā)明實(shí)施例中盾構(gòu)糾偏示意圖；
圖5為本發(fā)明實(shí)施例中采用石棉橡膠板進(jìn)行管片糾偏示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0008]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明:本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0009]如圖1至圖5所示，某地鐵區(qū)間隧道4旁有一待建地下通道2，通道地下連續(xù)墻3施工已經(jīng)結(jié)束，從區(qū)間隧道旁側(cè)面近距離穿過。通道地下連續(xù)墻3與端頭盾構(gòu)接受井I呈L型相連接。經(jīng)過三維有限元計(jì)算和盾構(gòu)試推分析，確定需要重點(diǎn)保護(hù)的穿越區(qū)段為離盾構(gòu)接受井130米的范圍。具體實(shí)施步驟如下:
步驟一、對(duì)施工過程中控制隧道軸線的各指標(biāo)進(jìn)行精確測(cè)量，具體操作包括:
(I)地面測(cè)量
在隧道軸線及其兩側(cè)各6米的范圍內(nèi)沿隧道軸線每隔5米布置地表沉降測(cè)點(diǎn)5。在地下連續(xù)墻3內(nèi)布置測(cè)斜管以及鋼筋應(yīng)力計(jì)，保證其安全性。
[0010](2)盾構(gòu)姿態(tài)測(cè)量
用激光測(cè)量儀、陀螺儀進(jìn)行盾構(gòu)姿態(tài)自動(dòng)跟蹤測(cè)量控制。對(duì)每一環(huán)都必須提交切口、盾尾高程及平面偏差、盾構(gòu)轉(zhuǎn)角實(shí)測(cè)結(jié)果，并由此計(jì)算出盾構(gòu)姿態(tài)及成環(huán)隧道中心軸線與設(shè)計(jì)軸線的偏差，將測(cè)量的成果繪制成隧道施工軸線與設(shè)計(jì)軸線偏差圖，發(fā)現(xiàn)有偏離軸線的趨勢(shì)及時(shí)指導(dǎo)施工。
[0011](3)管片測(cè)量
管片的上下法面(俯仰度)，利用吊鉛錘線的方法來量測(cè)，左右法面可采用反射片測(cè)出該環(huán)管片左右兩邊對(duì)稱點(diǎn)坐標(biāo)，并計(jì)算出其實(shí)際方位角與理論方位角的偏差的方式進(jìn)行測(cè)量。
[0012]步驟二、通過步驟一中反饋的測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)隧道軸線質(zhì)量進(jìn)行預(yù)控、調(diào)整，具體操作包括:
(I)在盾構(gòu)隧道與地下連續(xù)墻3之間每隔5米布置一塑料排水板6，排水板6插入深度為相應(yīng)位置隧道埋深底部。
[0013](2)通過對(duì)步驟I測(cè)量數(shù)據(jù)總結(jié)分析，盾構(gòu)的合理施工參數(shù):土壓力設(shè)定值:210kPa，正常推進(jìn)過程中實(shí)際土壓力控制在200kPa以下；推進(jìn)速度:2.0厘米/分鐘；出土量:37.88立方米；盾構(gòu)機(jī)總推力:12750kN ;注漿壓力:0.56MPa，注漿量:3.0立方米。
[0014](3)漿液的配合比以實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，并進(jìn)行固結(jié)后的強(qiáng)度指標(biāo)試驗(yàn)，最后才能確定漿液的最佳設(shè)計(jì)配合比。
[0015](4)盾構(gòu)糾偏
在盾構(gòu)施工過程中，根據(jù)步驟一反饋的數(shù)據(jù)及時(shí)分析，若有軸線偏差產(chǎn)生及時(shí)作出調(diào)整。盾構(gòu)掘進(jìn)中，采用調(diào)整盾構(gòu)千斤頂?shù)慕M合來實(shí)現(xiàn)糾偏，保證盾構(gòu)推進(jìn)軌跡和隧道設(shè)計(jì)中心線的偏差在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)。盾構(gòu)共有22個(gè)千斤頂7，按上、下、左、右四個(gè)扇形分布，分別為A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)和D區(qū)，推進(jìn)千斤頂?shù)挠捅脼樽兞勘茫?dāng)盾構(gòu)需要調(diào)整方向時(shí)，可通過調(diào)整四個(gè)區(qū)域千斤頂調(diào)節(jié)泵的流量，來調(diào)節(jié)千斤頂?shù)捻斄?。盾?gòu)推進(jìn)過程中，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，平面偏差最大偏差為480毫米，高程最大偏差為60_。通過調(diào)整附圖3中C區(qū)和D區(qū)的千斤頂行程，平面偏差可調(diào)整到15毫米；調(diào)整高程偏差時(shí)調(diào)整圖3中A區(qū)和B區(qū)的千斤頂行程，平面偏差可調(diào)整到10毫米。
[0016](5)管片糾偏
①注漿糾偏
管片8與機(jī)殼上部無縫隙時(shí)，增大上部的注漿孔注漿量及注漿壓力，下部注漿孔不注，通過漿液將管片8往下壓；如管片8與機(jī)殼下部無縫隙時(shí)則反之。正常推進(jìn)時(shí)，在總注漿量不變的前提下，減少管片8下部注漿孔的注漿量，可以減少管片8的上浮。在曲線段推進(jìn)和糾偏時(shí)通過有目的地選擇盾尾同步注漿孔，改變各個(gè)注漿孔的注漿量分配和注漿壓力，來調(diào)整管片8姿態(tài)。槻
②石棉橡膠板糾偏
若法面前傾(或隧道上坡時(shí))，則可采取附圖4的貼片方式進(jìn)行。石棉橡膠板9厚度要求呈階梯形分布，以免因楔形量突變而使管片8集中受力。法面后仰(或隧道下坡)時(shí)，可在封頂塊、鄰接塊及標(biāo)準(zhǔn)塊(適量弧度范圍內(nèi))上貼片，石棉橡膠板9厚度分布與法面前傾(或隧道上坡時(shí))相反。向右糾偏時(shí)貼片方式如圖4所示，向左時(shí)相反，石棉橡膠板9厚度同樣要求呈階梯形分布。
【權(quán)利要求】
1.一種非平衡孔隙水壓施工條件下盾構(gòu)隧道軸線控制方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟一、對(duì)施工過程中控制隧道軸線的各指標(biāo)進(jìn)行精確測(cè)量，所述精確測(cè)量具體為: (1)地面測(cè)量，在盾構(gòu)隧道地表布置沉降測(cè)點(diǎn)，在臨近地下結(jié)構(gòu)上布置能反映其受盾構(gòu)掘進(jìn)影響的應(yīng)力和變形性狀的測(cè)點(diǎn)，地表及構(gòu)筑物沉隆控制范圍為-30mm?+1mm ； (2)盾構(gòu)姿態(tài)測(cè)量，包括平面控制測(cè)量，高程控制測(cè)量和轉(zhuǎn)角控制測(cè)量； (3)管片測(cè)量，對(duì)每環(huán)管片的里程進(jìn)行精確復(fù)測(cè)，并且管片環(huán)面不平整度<3mm，相鄰環(huán)高差< 4mm ； 步驟二、通過步驟一中反饋的測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)隧道軸線質(zhì)量進(jìn)行預(yù)控、調(diào)整，具體操作包括: (1)在盾構(gòu)和臨近地下結(jié)構(gòu)之間的土體中插入若干豎向布置的塑料排水板； (2)對(duì)盾構(gòu)施工中的各參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，所述參數(shù)包括:倉內(nèi)壓力、掘進(jìn)速度、出土量、千斤頂推力注漿壓力和注漿量； (3)注漿液的配合比調(diào)整。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非平衡孔隙水壓施工條件下盾構(gòu)隧道軸線控制方法，其特征在于:所述步驟二中，對(duì)步驟一中反饋的測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)隧道軸線質(zhì)量進(jìn)行預(yù)控、調(diào)整的具體操作還包括盾構(gòu)糾偏，所述盾構(gòu)糾偏是通過利用左右兩側(cè)、上下兩側(cè)千斤頂?shù)男谐坍a(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)力對(duì)盾構(gòu)的平面偏差、高程偏差進(jìn)行控制、調(diào)整，通過反轉(zhuǎn)盾構(gòu)機(jī)的刀盤減小盾構(gòu)的滾角值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非平衡孔隙水壓施工條件下盾構(gòu)隧道軸線控制方法，其特征在于:所述步驟二中，對(duì)步驟一中反饋的測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)隧道軸線質(zhì)量進(jìn)行預(yù)控、調(diào)整的具體操作還包括管片糾偏，所述管片糾偏包括同步注漿糾偏和石棉橡膠板糾偏，所述同步注漿糾偏為同步注漿時(shí)根據(jù)洞內(nèi)管片襯砌姿態(tài)和地面及周圍建筑物變形監(jiān)測(cè)結(jié)果調(diào)控注漿量的分布和注漿壓力；通過在管片背對(duì)千斤頂環(huán)縫凹處分段粘貼不同厚度的石棉橡膠板進(jìn)行糾偏。
【文檔編號(hào)】E21D9/093GK104514564SQ201310443757
【公開日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】周棟 申請(qǐng)人:無錫瑞銀信科技有限公司