[发明专利]一种小半径多曲线地铁盾构施工中盾构姿态的控制方法

说明书

本发明公开了一种小半径多曲线地铁盾构施工中盾构姿态的控制方法，属于盾构姿态控制技术领域，包括以下步骤：S1：盾构姿态模拟；S2：施工准备；S3：盾构掘进；S4：管片拼装；S5：同步注浆；S6：盾构、管片姿态量测；S7：盾构姿态模拟；S8：调整管片姿态；S9：二次注浆。本发明采用动态监测调整盾构机姿态的方式，最大程度的减少了超挖量，从而减少地面沉降；采用注浆量控制的方式，隧道顶部设置注浆口，由上往下对称注浆，相比较传统直接注浆的方式，减少了注浆量和因管片错台等导致的原材料消耗；每个掘进循环均模拟盾构姿态，盾构掘进做到环环纠偏，纠偏后需对盾构姿态进行重新模拟，盾构姿态正确方可继续掘进，避免误差积累。

技术领域

本发明涉及盾构姿态控制技术领域，具体涉及一种小半径多曲线地铁盾构施工中盾构姿态的控制方法。

背景技术

隧道是埋置于地层内的工程建筑物，是人类利用地下空间的一种形式。隧道可分为交通隧道、水工隧道、市政隧道、矿山隧道、军事隧道。

相比于传统直线隧道，小半径多曲线隧道姿态控制难度更大，超挖、地表沉降超预警等情况出现的几率更高。在地铁建设的盾构施工曲线段的掘进过程中，由于隧道转弯半径小，施工时盾构掘进转向幅度较大，隧道内部空间较小，顶推油缸的推力与隧道曲线相切，盾尾和管片会发生挤压，它会带着隧道往外侧偏移。由于轴线偏差大，盾构纠偏和姿态不良的时候较多，随之造成一系列管片错台、管片碎裂、渗漏水等问题。

小半径地铁隧道采用盾构法施工时，常遇到因注浆量不合理而导致的各种问题，具体问题及措施如下：

①使用超挖装置进行超挖时，当超挖量过大易造成地表沉降明显甚至发生塌方危险，应将每环隧道平均分为15段，每段掘进长度100mm，适当增加浆液注入量；

②盾尾同步注浆和二次注浆压力过大，导致盾尾或管片击穿，产生错台和涌水涌砂时，设定合适注浆压力；

③盾构施工过程中穿越风险地质或复杂环境时，应及时注浆，避免注浆量不足；另一方面，也要避免注浆量过大劈裂土体造成地面冒浆；

④联络通道开挖过程中发生塌方引起地面坍塌时，应结合地质情况及周边震动荷载的影响，在施工时采取超前小导管注浆加固，加强动态监控量测；

⑤盾构隧道掘进过程中发生地面沉降、塌方时，需加强盾构施工参数控制，及时进行壁后注浆并选择质量较好盾尾油脂；

⑥成形管片脱出盾尾后若上浮，应降低下部注浆孔的注浆量。

注浆量根据公式：Q＝V×a，V＝[π(D12-D22)/4]×L来计算，(式中，V-计算空隙量，D1-刀盘最大直径，D2-管片外径，L-管片长度，a-注浆率)。

小半径隧道施工时土体位移的控制非常重要。地铁施工常遇到弯曲隧道盾构施工，小半径掘进易出现超挖、地层损失和地表沉降大等现象，因此对小半径隧道施工引起的土体位移规律仍需深入研究。在施工时，盾构机需穿越不同的地质层和承受不同的掘削阻力，来确保管片的安装轴线与隧道的设计轴线一致。在开挖过程中严格做好隧道内部和地面的监测，掌握隧道施工时和建成后对周围环境及对隧道本身的影响，动态调整小半径轴线的曲率与转弯半径，减少挤压。并根据管片的实际情况与盾尾间隙来动态确定每环的纠偏量，防止错台及管片挤压破损。为此，提出一种小半径多曲线地铁盾构施工中盾构姿态的控制方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：如何解决现有技术中小半径掘进易出现超挖、地层损失和地表沉降大等问题，提供了一种小半径多曲线地铁盾构施工中盾构姿态的控制方法。

如图1所示，本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括以下步骤：

S1：盾构姿态模拟

运用软件模拟先将采集数据录入进行模拟；