本發(fā)明涉及一種采用小半徑曲線盾構(gòu)推進減少管片破損和偏移變形的施工方法。

背景技術：

城市的發(fā)展帶動了軌道交通建設的發(fā)展，在軌道交通線路的選擇上，由于受規(guī)劃及建、構(gòu)筑物的制約使得軌道交通的線形越來越復雜。小半徑曲線和大坡度隧道線形雖不屬良好，但在應用上將會越來越多。盾構(gòu)區(qū)間極限半徑推進施工屬于城市軌道施工中的重難點問題，采用何種方法減少管片破損和偏移變形尤為重要。目前，國內(nèi)對小半徑推進通常采用選擇轉(zhuǎn)彎環(huán)結(jié)合調(diào)整千斤頂推力的方法，該方法主要適用于半徑較大盾構(gòu)區(qū)間線型，但是既不能消除盾構(gòu)轉(zhuǎn)彎過程中產(chǎn)生的側(cè)分力，又無法定量盾構(gòu)管片破損和偏移變形的程度，因此經(jīng)常會因為施工操作不當，而導致盾構(gòu)線型偏移過大、糾偏過狠、線路變形過大、管片破損嚴重，且推進過程對周圍環(huán)境影響程度，無法定性判斷，從而將造成隧道滲漏水，影響運行車輛的安全性。

因傳統(tǒng)的于針對極限小半徑盾構(gòu)施工方法，效果不理想、效率低、盾構(gòu)線型偏移過大、管片破損嚴重，推進過程對周圍環(huán)境影響程度，無法定性判斷。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就在于克服上述現(xiàn)有技術中存在的不足，而提供一種采用小半徑曲線盾構(gòu)推進減少管片破損和偏移變形的施工方法，該方法可有效地避免盾構(gòu)線型偏移過大、管片破損嚴重的現(xiàn)象，并且在推進過程可定性判斷對周圍環(huán)境的影響程度。

如上構(gòu)思，本發(fā)明的技術方案是：一種采用小半徑曲線盾構(gòu)推進減少管片破損和偏移變形的施工方法，其特征在于：在每環(huán)盾構(gòu)管片掘進過程中，停機2次，每掘進40cm停止推進，置換到管片安裝模式，快速收回所有推進油缸，只要靴撐脫離管片即可，然后又把所有油缸靴撐全部頂在管片上，繼續(xù)掘進，消除側(cè)向力。

本發(fā)明采用收放靴撐法，對盾構(gòu)管片進行受力分析，選擇合理的時機進行收放靴撐施工，減少推力的側(cè)向分力，減少千斤頂推力的負作用，對施工過程中管片的完整度和偏移變形進行控制，不僅提高了盾構(gòu)糾偏的效率，同時確保了成型隧道的質(zhì)量，

技術安全可靠。

附圖說明

圖1是轉(zhuǎn)彎處管片受盾構(gòu)機推力分解示意圖；

圖2是盾構(gòu)推進一環(huán)水平位移變化示意圖。

具體實施方式：

1、小半徑曲線段管片破損分析

盾構(gòu)在直線、緩和曲線和大半徑曲線段上掘進時，推進油缸的靴撐通常不容易擠碎管片，但是當盾構(gòu)機在半徑為R305m的曲線段上掘進時，推進油缸的靴撐破壞管片的幾率遠遠高于其他線段。這主要是因為小半徑曲線段盾尾間隙過小造成盾尾與管片卡殼和管片在推力的水平分力作用下發(fā)生較大的位移，造成千斤頂與管片之間、管片與管片之間成線或面接觸從而導致管片受力后破損。下面詳細分析。

1.1管片在水平分力作用下發(fā)生較大的位移從而造成管片侵限導致破損。

盾構(gòu)本身是個龐大的剛性實體，R305m幾乎是它的最小極限轉(zhuǎn)彎半徑。盾構(gòu)在接近設計極限轉(zhuǎn)彎半徑曲線段上掘進時，會造成推進油缸受力不均，并且懸殊很大。在水平方向轉(zhuǎn)彎時，轉(zhuǎn)彎的外側(cè)油缸受力最大，內(nèi)側(cè)油缸受力最小。外側(cè)油缸的油壓在掘進時會達到很高的壓力，而內(nèi)側(cè)部分油缸的壓力卻極低，靴撐與管片接觸的推力極小，這時，盾構(gòu)的掘進推力全部集中在外側(cè)油缸上，而不是圓周均衡分布。因此，外側(cè)管片局部承受的反推力也會超過管片的允許載荷。同時，在小半徑曲線隧道中盾構(gòu)每掘進一環(huán)，由于管片端面與該處軸線產(chǎn)生夾角，在千斤頂?shù)耐屏ψ饔孟庐a(chǎn)生一個水平分力，這個分力會隨著盾構(gòu)的繼續(xù)推進而逐步加大，使管環(huán)脫出盾尾后，受到側(cè)向分力的影響而向曲線外側(cè)偏移，導致管片破裂。如圖1。

1.2由于盾構(gòu)姿態(tài)的變化較大引起管片裂紋或崩裂。

從另一個方面來說在小半徑曲線段上掘進時，盾構(gòu)的姿態(tài)變化較大，這就在推進油缸靴撐與管片之間產(chǎn)生一個微小的側(cè)向滑移量或側(cè)向滑移的趨勢，導致管片局部受力過大而產(chǎn)生裂紋或崩裂。這種側(cè)向滑移趨勢隨著盾構(gòu)的推進而逐步加大。如圖2所示。由圖可知，在左向轉(zhuǎn)彎R305m曲線上掘進時，盾構(gòu)總是要保持一個向左的夾角(約0.50°)向前推進，推進1環(huán)(1.2m)盾構(gòu)向左發(fā)生的位移量為線段BC(10.5mm)。在圖中可以把弧線AB看作線段AB，AB可以視為推進油缸的總推力，BC和AC則是它的分力，BC是側(cè)向力，AC是盾構(gòu)機推進方向的正推力。根據(jù)直角三角形中線是底線的1/2的原理，圖中的線段DE應是線段BC的1/2。也就是說，盾構(gòu)機在R305m曲線段上的推進，推進油缸的側(cè)向分力是隨著盾構(gòu)機推進長度的增加而增加的，并且側(cè)向推力與盾構(gòu)連續(xù)推進的行程成正比，產(chǎn)生最大的側(cè)向分力是在掘進一個循環(huán)長度終了 時。如圖2。

2、基于上述對盾構(gòu)管片的受力分析，通過分析管片破損的原因得知：盾構(gòu)在小半徑305m曲線段上掘進，推進油缸的靴撐對管片產(chǎn)生的側(cè)向分力是隨著推進油缸的行程成正比變化。根據(jù)這一特性，采取預防措施，在每環(huán)(1.2m)掘進過程中，停機2次，每掘進40cm停止推進，置換到管片安裝模式，快速收回所有推進油缸，只要靴撐脫離管片即可，然后又把所有油缸靴撐全部頂在管片上，繼續(xù)掘進，消除側(cè)向力。這樣在同等推力的前提下，產(chǎn)生的側(cè)向力只有一次性推進1.2m時的1/3左右。這樣管片受到的側(cè)向力減小，管片被擠壞的幾率大大降低，甚至為零。在推進時，對盾構(gòu)姿態(tài)做到勤糾少糾，同時嚴格控制管片選型就可以避免由于盾尾間隙過小導致管片破損的發(fā)生。