专利名称：：两线立交小半径、浅覆土、大纵坡复杂线型盾构施工方法
技术领域：
：本发明涉及隧道施工
技术领域：
，具体地说涉及一种两线立交小半径、浅覆土、大纵坡复杂线型隧道的盾构施工方法。
背景技术：
：盾构施工过程中会引起土体内应力的变化，改变土体结构强度，引起隧道周边一定范围内的地层移动。当两线隧道近接施工时，必然存在复杂的相互影响，尤其是先建隧道将会受到后建隧道施工的影响；而且隧道先后施工存在对地层的多次扰动和影响的叠加，容易使地表沉降超限。若同时存在小半径、大纵坡、浅覆土的复合线型情况，必将存在更为复杂的相互影响，地表位移更易超限，极大地增加施工的难度。小半径隧道盾构推进时轴线控制难度大，隧道时时处于急转弯状态，管片超装量较大，施工人员如不能很好控制，将造成超装滞后、盾构与管片之间卡壳、管片碎裂等情形；并且曲线的半径过小，盾构作用于管片后座的侧向分力很容易使成环管片外移，产生管片环的高差，同时，已经建成的隧道在盾构的推力作用下，极易产生偏移。隧道上方覆土层浅，盾构推进对地表的影响极大，机头容易上飘，易造成地表沉降、窜浆或塌方冒顶。大纵坡区段盾构施工过程中容易发生动力车脱车自走、盾构滑出台架等危险。从既有工程实例来看，有两线立交掘进、小半径曲线掘进、大纵坡掘进、浅覆土掘进等单个线形和简单立交的盾构掘进的施工方法，还未见有在两线立交小半径、浅覆土、大纵坡复杂线型情况下盾构施工方法的文献报道。
发明内容本发明的目的在于提供一种两线立交、小半径、浅覆土、大纵坡复杂线型隧道的盾构施工方法，使复杂线型情况下的地表位移和隧道结构变形控制在限定范围内，以保障隧道施工和周围环境的安全。为了实现上述目的，本发明通过二维有限元数值模拟试验和离心试验预测技术，分析了小半径及立交相关工况，确定了以下技术方案，两线立交小半径、浅覆土、大纵坡复杂线型盾构施工方法，包括有以下步骤1)、数值模拟分析确定两线立交的推进顺序采用二维数值模拟，根据隧道推进顺序的不同模拟两个工况，即"先施工上方隧道，后施工下方隧道"(工况1)和"先施工下方隧道，后施工上方隧道"(工况2)两个顺序，计算分析两工况下后行隧道盾构施工引起的先建隧道位移和结构内力变化。根据模拟试验结果选择的盾构施工顺序为"先施工下方隧道，后施工上方隧道"，该工况条件下后行盾构施工引起的先建隧道位移和结构内力增量均较小。2)、选择盾构机型结合复杂线型具体情况，通过详细的盾构机方案优化比选，确定了安装有仿形刀，可控制超挖范围的土压平衡铰接式盾构机进行施工。盾构机最好选择安装2把仿形刀，超挖范围达100mm，水平铰接角度可达+1.5°的土压平衡铰接式盾构机。由于盾构增加了铰接部分，使盾构切口至支撑环，支撑环至盾尾都形成活体，增加了盾构的灵敏度，使其在施工过程中，对隧道的轴线控制更加方便，管片外弧碎裂和管片渗水等情况可得以改善，并且可根据推进轴线情况进行超挖量的控制，便于施工的顺利进行和隧道变形的有效控制。3)、对地表、地层采取辅助加强措施(1)隧道管片壁后注浆加固①先建隧道内注浆加固后建隧道施工前，通过先建隧道内的预埋注浆孔对土体进行注浆加固，加固范围为管片壁后2m，以加强隧道两侧的土体强度，待土体达到一定强度后，才进行后建隧道的施工。②后建隧道内注浆加固后建隧道每掘进完成5环，及时通过隧道内的预埋注浆孔对土体进行注浆加固，加固范围为管片壁后2m，每环有5个注浆孔；在立交段增设注浆孔管片，每环有16个注浆孔。(2)己建隧道内压重在两线立交段，后建隧道开挖后，先建隧道上方由于应力释放而使其失去原有的平衡状态，引起隧道及周围土体一定程度上的"回弹"。因此在后建隧道盾构推进前，在先建隧道内采用袋装钢渣进行压重压重范围立交交叉点前后各15m，共30m;压重重量5t/m;压重时间盾构开挖面前3环，后建隧道每推进一段，及时在先建隧道内压重一段；分期卸载盾构通过立交段后，待洞内注浆加固土体达到设计强度后，分期卸载，根据监测数据，适时调整分期卸载重量以及卸载时间。(3)地表压重在浅覆土段盾构掘进时对地表采用袋装钢渣压重，压重范围，横向以隧道中线为中心，左右两侧各6m，共宽12m;纵向浅覆土段整段。该段土层平均比重为1850kg/m3，盾构直径为6.34m，地表压重重量(kg/m2)按下式计算W-1850(6.34-H)，式中W为地表单位面积压重，H为隧道覆土厚度，换算覆土厚度应》1D(D为盾构直径)。待满足覆土要求后方可通过盾构。隧道施工完成后，待洞内注浆浆液达到设计强度后，分期卸载上部压重，同时对隧道变形、隆起进行监测，并据监测结果调整卸载时间和卸载值。(4)地基加固隧道顶覆土厚度小于0.6D(3.8m)的浅覆土地段须进行覆土措施处理，采用深层搅拌加固，加固范围为由地面至隧道底下3m。地基加固后的指标为无侧限抗压强度qu》0.8MPa，渗透系数K《lXl(T8cm/s。(5)设置抗浮板在浅覆土段地表设混凝土抗浮板，板厚70cm，抗浮板两侧设d)600钻孔抗拔桩，桩长为板下27m，单桩抗拔力350KN，以满足运营时隧道抗浮要求。4)、选择管片辅助措施(1)管片宽度选择及排版管片楔形环采用宽l.Om管片，楔形量为32.34mm，小半径曲线段设计管片排版采用6环1.Om宽楔形+1环1.2m宽直线环。通过计算对小半径曲线地段的管片楔形量进行检算.-半径R=230mL1/R1=L2/R2即Ll/233.l=L2/226.9得Ll二l.027325L2内、外弧长差值为AL二LI-L2=0.027325L2当管片宽度为1.0m时，L2&1.0m时，AL=27.32mm设计楔形量AL'=32.34ram>AL=27.32mmR=230m小半径圆曲线段设计管片排版采用6环1.0m宽楔形+1环1.2m宽直线环7.2AL=196.70rnm，6AL，=194.04mm,7.2AL—6AL，=2.66腿以上计算可知，6环1.Om宽楔形+1环1.2m宽直线环的排版方式很好的拟合了!^230m小半径圆曲线。小半径管片配筋从120kg/n^增加为180kg/m3，增大1.5倍。(2)隧道内设纵向加劲肋利用弹性地基梁模型对小半径曲线地段盾构施工时隧道结构的纵向受力和变形进行研究，确定管片加强肋方案，以加强隧道纵向刚度。①先建隧道内设加劲肋针对后建上方隧道施工对己建下方隧道的影响，在下方隧道靠近开挖面前20m，后20m，共40m范围管片设置加强肋。加强肋采用双拼[18a槽钢用钢板焊接成型，然后用螺栓将其与管片的预留注浆孔进行连接，从而将隧道纵向连接起来，以加强隧道纵向刚度。②后建隧道内设加劲肋针对后建隧道在立交段全部位于小半径曲线上，隧道纵向位移较大，在后建隧道靠近开挖面后60m范围管片设置加强肋以增强隧道纵向刚度，控制其纵向位移。加强肋采用双拼[18a槽钢用钢板焊接成型，然后用螺栓将其与管片的预留注浆孔进行连接，从而将隧道纵向连接起来，以加强隧道纵向刚度。5)、盾构推进过程设定合适的初始盾构参数进行施工，在施工过程中根据监测结果进行调整，优化盾构参数。先行隧道盾构施工完成后通过隧道内预埋注浆孔进行注浆加固，隧道内设加劲肋、横向支撑体系，加强螺栓复紧，为后行隧道盾构施工提供有利条件；后行隧道盾构施工时，通过采取洞内注浆加固、设置加劲肋、抗浮板、地表压重等措施，以减小对先建隧道影响。(1)土压力设定值以开挖面前端土体略微隆起0.51.0mm为宜。(2)出土量控制控制盾构出土量为理论计算量的98%，同时视监测情况合理调整出土量。(3)推进速度推进速度控制在2cm/min，既可避免因推力过大而引起的侧向压力的增大，又能减小盾构推进过程中对周围土体的扰动。(4)注浆量同步注浆量为2.62.8mV环，浆液稠度911cm。每拼装两环即对后面两环管片进行复合早凝浆液二次压注，二次注浆压力控制在0.3Mpa以下；注浆流量控制在1015L/min，注浆量0.5mV环。浆液配比采用水泥氯化钙水玻璃二30:1:1，水灰比为0.6。(5)管片拼装管片采用通缝拼装。为控制盾构推进轴线，管片拼装严格采取"居中拼装"。若管片无法居中拼装，且曲线管片无法满足纠偏时，应采用软木楔子进行调整，使管片处于较理想状态。同时管片拼装中加强螺栓紧固检查，及时做好复拧工作，必要时对隧道内凸面纵向螺栓采用槽钢进行固定。(6)盾构推进每环推进结束后，必须拧紧当前环管片的连接螺栓，并在下环推进时进行复紧，克服作用于管片推力产生的垂直分力，减少成环隧道浮动。盾构上坡推进时，盾构很容易发生"上抛"现象。故盾构坡度每次向上纠偏小于0.2%，调整好土压力设定值，以切口土体不隆起或少隆起为主。(7)隧道内水平运输施工过程中采用电机车作为水平运输的牵引动力，该机车在32.5。；坡度上运行时仅搭载3块管片上坡，满车下坡。该段电机车运行速度控制在3km/h内，设置具有安全、可靠的制动装置。6)、轴线控制及施工监测(1)轴线控制在盾构掘进过程中，要加强对推进轴线的控制。曲线推进时盾构实际上应处于曲线的切线上，因此推进的关键是确保对盾构机姿态的控制。为了使隧道轴线最终偏差控制在规范要求的范围内，盾构掘进时，考虑给隧道预留一定的偏移量。根据理论计算和和上海相关施工实践经验的综合分析，同时需考虑掘进区域所处的地层情况，在两条出入段线隧道掘进过程中，设置向曲线内侧的预偏量为30mm左右。曲线推进时做到勤测勤纠，而每次的纠偏量应尽量小，确保楔形块的环面始终处于曲率半径的径向竖直面内，管片纠偏采用低压石棉橡胶板，以减少位移和管片碎裂现象的发生，从而达到有效控制轴线和地层变形的目的。由于线路的急转弯，测量吊篮间距(25环)较小，靠近开挖面的管片在侧向压力的作用下可能发生位移，为确保导线点的精确性，每推进5环复测一次导线点。盾构隧道推进采用自动测量系统，推进时每3min自动测量一次盾构姿态。(2)测量控制①隧道施工轴线控制测量建立高精度导线控制网，采取强制归心，将点位建立在区间隧道附近较稳定的建筑物上。高程控制点为II等水准网，远离施工区。通过控制网，用方向线法或投点法，将地面坐标向井下传递，并在井内组成小控制网向隧道内传递。隧道内一定间隔2530m距离设置一个测量吊篮，测量点位强制归心，作为隧道导线传递点。②地面沉降控制测量采用地表和深层观测相结合的方法。沿盾构推进轴线，在地表布设沉降观测点。出洞区30m范围内每环设一观测点，正常推进段，每5环设一观测点。每间隔50环设一沉降观测断面，30m出洞区增加二条断面，每断面布设七个观测点。在线路两侧重要建筑物上，每侧各设若干个沉降观察标志。重点保护建筑物上除设置沉降观测点外，还设置位移和倾角观测点，采用测斜仪、倾角观测仪等进行监控。每天两次测量盾构机刀盘前20m、盾尾后30m地面监测点的沉降量，经计算分析后，作为设定盾构推进参数的依据。每月将已施工线路监测点联测一遍。③盾构推进测量盾构机拼装后，应进行盾构纵向轴线和径向轴线测量，其主要测量内容包括刀口、机头与机尾连接中心、盾尾之间的长度测量；盾构外壳长度测量；盾构刀口、盾尾和支承环的直径测量。盾构机掘进时姿态测量应包括其与线路中线的平面偏离、高程偏离、纵向坡度、横向旋转和切口里程的测量，各项测量误差满足以下要求平面、高程偏离值士5mm，里程偏离值土5mm，横向旋转角±3"，纵向坡度±1%。，切口里程土10mm。以盾构中心轴线作为X轴、垂直于轴线方向为Y轴、Z轴即为高程方向，刀盘中心作为坐标圆点。在刀盘后面固定螺杆盾构姿态的测量前点。利用激光站支架置镜在盾构主机支架上设一个支导线点、然后置镜支导线点后视激光站导线点测出A、B、C三点的大地坐标。因为A、B、C三点相对于OIO坐标轴有固定关系，根据A、B、C三点的实测坐标利用三维坐标转换关系就能定出OIO的实际位置及刀盘中心O的坐标，利用O点的实测坐标就能计算出盾构的实际里程以及前后参考点的俯仰情况，根据A、C两点的理论高差和实测高差就能计算出盾构的具体旋转情况，根据姿态的实测通过调整千斤顶和注浆压力来对盾构进行纠偏以达到盾构能按预定位置掘进。④隧道沉降测量在盾构施工全过程中设立一定数量的隧道沉降观测标志，曲线段每10米设一点，直线段每20米一点，设在拱底块的两肩上。测试频率为离推进面20米范围之内时，l次/天；离推进面20米至50米范围时，l次/2天；离推进距离大于50米范围时，l次/周。隧道贯通后一个月一次，沉降稳定后改为两个月一次，直至验收。与现有技术相比，本发明的有益效果是本发明结合复杂线型具体情况，通过详细的盾构机方案优化比选，确定了可控制超挖量的土压平衡铰接式盾构机进行施工，由于盾构增加了铰接部分，使盾构切口至支撑环，支撑环至盾尾都形成活体，增加了盾构的灵敏度，使其在施工过程中，对隧道的轴线控制更加方便以及管片外弧碎裂和管片渗水等情况得以改善。并且本发明通过数值分析，确立了先下方隧道后上方隧道的施工推进顺序，选择了合适的地基加固、压重方案，采用了合适的管片宽度、排版方式和加劲肋的方案，并通过高频率的监测和信息反馈，严格控制盾构推进参数，有效控制了地表和隧道的变形和位移，有效降低了先建隧道和后建隧道的复杂影响，确保了施工的顺利进行和隧道变形的有效控制。图l为本发明的工艺流程图。具体实施例方式下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。实施例l采用二维数值模拟，根据隧道推进顺序的不同模拟两个工况，即"先施工上方隧道，后施工下方隧道"(工况l)和"先施工下方隧道，后施工上方隧道"(工况2)两个顺序，计算分析两工况下后行隧道盾构施工引起的先建隧道位移和结构内力变化。计算范围取两侧面及底面距最近的隧道边缘为40m，上侧取至地面。边界条件均采用位移边界条件，上边界取自地面，为自由面，两侧面、底面均受法向约束。计算釆用弹塑性模型，屈服准则采用Drucker-Pmger屈服准则。在盾构施工中，地表沉降的产生是由于刀盘挖土过多和盾构推出管片时空隙的闭合引起，位移由地层损失来计算。在计算中，考虑采用接触单元来模拟施工间隙，施工间隙取5cm。结果表明，工况1和工况2的地层位移分别为16咖，6mm;工况1和工况2后建盾构施工引起的先建结构弯矩增量分别为56KN.m和37認.m。从后行盾构引起的先建隧道位移来看，工况1大于工况2，从引起的结构内力增量来看，工况1也大于工况2。因此，对于立交段来说，"先施工下方隧道，后施工上方隧道"优于"先施工上方隧道，后施工下方隧道"的推进顺序。实施例2利用弹性地基梁模型对小半径曲线地段盾构施工时隧道结构的纵向受力和变形迸行研究，确定管片加强肋方案，以加强隧道纵向刚度。根据小半径曲线地段的线路参数，选择其中的最小半径进行计算。由于管片环节采用螺栓连接，因此纵向连接可以模拟为弹性铰，在衬砌刚度方面考虑折减，考虑不同的螺栓强度和紧固程度可考虑折减率分别为0.3、0.5。加强肋位于曲线段左右各30ni，采用两根槽钢用钢板焊接成型，然后用螺栓将其与管片的预留注浆孔进行连接，从而将隧道纵向连接起来，以加强隧道纵向刚度。表1工况组合<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>荷载对于计算模型来说，管片上的作用力为盾构的推进反力，盾构机的推力根据以下公式计算F=F1+F2+F3+F4+F5+F6其中，F"土压平衡模式掘进时土层对盾构机的摩擦阻力；F2，盾构正面推进阻力；F3，盾尾刷与管片之间的摩擦阻力(以2环管片计算)；F4，后部拖车的牵引阻力；F5，切土所需推力；F6，变向阻力各里程断面处推力的计算及模型计算参数见表2、表3:表2各里程处推力计算表<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>从工况2和工况3对比来看，设置60m纵向刚度加强后(加强螺栓或紧固后)，除轴力外，管片位移、弯矩和地层抗力均明显减小，具有较为理想的作用。从三工况来看，工况4的弯矩和地层反力最大，最为不利，但对地层的压力均未超过被动土压，因此可以认为无需设置反力壁。但盾构推进反力期待着管片或反力壁的刚度，为了确保合理的推进反力，有必要增大管片的纵向刚度，最为经济的就是对螺栓进行紧固。可采用预偏量为3cm的预偏措施消除轴线偏移。实施例3以某地下隧道两线立交小半径、浅覆土、大纵坡复杂线型的盾构施工为例该工程立交段部分同时存在小半径曲线、两线立交、浅覆土、大纵坡的复杂线型及复合近接情况，其中立交处的上下净距最小2.05m，交角19°，最小半径为R=230m，是目前国内地铁盾构隧道最小的曲线半径，此段最浅覆土仅为1.91m，远远低于1D(盾构直径)覆土厚度的规范要求。该项目的盾构施工的方法如下1)、选择安装有2把仿形刀，超挖范围为100iM，O为6340mm，千斤顶行程为170mm，水平铰接角度为+1.5°的土压平衡铰接式盾构机，按照先施工下方隧道，后施工上方隧道的方案，依次推进。2)、对地表、地层采取辅助加强措施(1)隧道管片壁后注浆加固①先建隧道内注浆加固后建隧道施工前，通过先建隧道内的预埋注浆孔对土体进行注浆加固，加固范围为管片壁后2m，待土体达到一定强度后，才进行后建隧道的施工。②后建隧道内注浆加固后建隧道每掘进完成5环，及时通过隧道内的预埋注浆孔对土体进行注浆加固，加固范围为管片壁后2m;在立交段外每环有5个注浆孔，在立交段每环有16个注浆孔。(2)已建隧道内压重在后建隧道盾构推进前，在先建隧道内采用袋装钢渣进行压重压重范围立交交叉点前后各15m，共30m;压重重量5t/m;压重时间盾构开挖面前3环，后建隧道每推进一段，及时在先建隧道内压重一段；分期卸载盾构通过立交段后，待洞内注浆加固土体达到设计强度后，分期卸载，根据监测数据，适时调整分期卸载重量以及卸载时间。(3)地表压重在浅覆土段盾构掘进时对地表采用袋装钢渣压重压重范围横向以隧道中线为中心，左右两侧各6m，共宽12m;纵向为浅覆土段整段；压重重量按W=1850(6.34-H)进行计算，式中W为地表单位面积，H为隧道覆土厚度，1850(kg/m3)为该段土层平均比重，6.34(m)为盾构直径。换算覆土厚度应^1D，待满足覆土要求后方可通过盾构。隧道施工完成后，待洞内注浆浆液达到设计强度后，分期卸载上部压重，同时对隧道变形、隆起进行监测，并据监测结果调整卸载时间和卸载值。(4)地基加固隧道顶覆土厚度小于0.6DG.8m)的浅覆土地段进行覆土措施处理，采用深层搅拌加固，加固范围为由地面至隧道底下3m。地基加固后的指标为无侧限抗压强度quX).8MPa，渗透系数K《lXl(T8cm/s。(5)设置抗浮板在浅覆土段地表设混凝土抗浮板，板厚70cm，抗浮板两侧设小600钻孔抗拔桩，桩长为板下27m，单桩抗拔力350KN，以满足运营时隧道抗浮要求。3)、管片辅助措施(1)管片宽度选择及排版管片楔形环采用宽l.Om管片，楔形量为32.34mm，小半径曲线段设计管片排版采用6环l.Om宽楔形+1环1.2m宽直线环。小半径管片配筋率加强，从120kg/m3增加为180kg/m3，增加1.5倍。(2)隧道内设纵向加劲肋①先建隧道内设加劲肋在下方隧道靠近开挖面前20m，后20m，共40m范围管片设置加强肋，加强肋采用双拼[18a槽钢用钢板焊接成型，然后用螺栓将其与管片的预留注浆孔进行连接，从而将隧道纵向连接起来，以加强隧道纵向刚度。②后建隧道内设加劲肋在后建隧道靠近开挖面后60m范围管片设置加强肋以增强隧道纵向刚度，控制其纵向位移。加强肋采用双拼[18a槽钢用钢板焊接成型，然后用螺栓将其与管片的预留注浆孔进行连接，从而将隧道纵向连接起来，以加强隧道纵向刚度。4)、盾构推进过程参数设定(1)土压力设定值为开挖面前端土体略微隆起0.5~1.0mm。(2)出土量控制控制盾构出土量为理论计算量的98%，同时视监测情况合理调整出土量。(3)推进速度推进速度控制在2cm/min。(4)注浆量同步注浆量为2.62.8mV环，浆液稠度911cm。每拼装两环即对后面两环管片进行复合早凝浆液二次压注，浆液配比采用水泥氯化钙水玻璃二30:1:1，水灰比为0.6。二次注浆压力控制在0.3Mpa以下；注浆流量控制在1015L/min，注浆量约0.5mV环。(5)管片拼装管片采用通缝拼装。为控制盾构推进轴线，管片拼装严格采取"居中拼装"。若管片无法居中拼装，且曲线管片无法满足纠偏时，则采用软木楔子进行调整，使管片处于较理想状态。同时管片拼装中加强螺栓紧固检查，及时做好复拧工作，必要时对隧道内凸面纵向螺栓采用槽钢进行固定。(6)盾构推进每环推进结束后，拧紧当前环管片的连接螺栓，并在下环推进时进行复紧。盾构上坡推进时，盾构很容易发生"上抛"现象。故盾构坡度每次向上纠偏小于0.2%，调整好土压力设定值，以切口土体不隆起或少隆起为主。(7)隧道内水平运输施工过程中采用电机车作为水平运输的牵引动力，该机车在32.5。%。坡度上运行时仅搭载3块管片上坡，满车下坡。该段电机车运行速度控制在3km/h内，设置具有安全、可靠的制动装置。5)、轴线控制及施工监测(1)轴线控在两条线隧道掘进过程中，设置向曲线内侧的预偏量为30mm左右，管片纠偏采用低压石棉橡胶板，每推进5环复测一次导线点。采用自动测量系统，推进时每3min自动测量一次盾构姿态，确保对盾构机姿态的控制。(2)测量控制①隧道施工轴线控制测量建立高精度导线控制网，采取强制归心，将点位建立在区间隧道附近较稳定的建筑物上。高程控制点为II等水准网，远离施工区。通过控制网，用方向线法或投点法，将地面坐标向井下传递，并在井内组成小控制网向隧道内传递。隧道内一定距离间隔设置一个测量吊篮，测量点位强制归心，作为隧道导线传递点。②地面沉降控制测量采用地表和深层观测相结合的方法。沿盾构推进轴线，在地表布设沉降观测点。出洞区30m范围内每环设一观测点，正常推进段，每5环设一观测点。每间隔50环设一沉降观测断面，30m出洞区增加二条断面，每断面布设七个观测点。在线路两侧重要建筑物上，每侧各设若干个沉降观察标志。重点保护建筑物上除设置沉降观测点外，还设置位移和倾角观测点，采用测斜仪、倾角观测仪等进行监控。每天二次测量盾构机刀盘前20m、盾尾后30m地面监测点的沉降量，经计算分析后，作为设定盾构推进参数的依据。每月将已施工线路监测点联测一遍。③盾构推进测量盾构机拼装后，进行盾构纵向轴线和径向轴线测量，主要测量内容包括刀口、机头与机尾连接中心、盾尾之间的长度测量；盾构外壳长度测量；盾构刀口、盾尾和支承环的直径测量。盾构机掘进时姿态测量包括其与线路中线的平面偏离、高程偏离、纵向坡度、横向旋转和切口里程的测量，各项测量误差满足以下要求平面、高程偏离值士5mm，里程偏离值士5mm，横向旋转角士3"，纵向坡度±1%。，切口里程士10mm。以盾构中心轴线作为X轴、垂直于轴线方向为Y轴、Z轴即为高程方向，刀盘中心作为坐标圆点。在刀盘后面固定螺杆盾构姿态的测量前点。利用激光站支架置镜在盾构主机支架上设一个支导线点、然后置镜支导线点后视激光站导线点测出A、B、C三点的大地坐标。因为A、B、C三点相对于OIO坐标轴有固定关系，根据A、B、C三点的实测坐标利用三维坐标转换关系就能定出OIO的实际位置及刀盘中心O的坐标，利用O点的实测坐标就能计算出盾构的实际里程以及前后参考点的俯仰情况，根据A、C两点的理论高差和实测高差就能计算出盾构的具体旋转情况，根据姿态的实测通过调整千斤顶和注浆压力来对盾构进行纠偏以达到盾构能按预定位置掘进。④隧道沉降测量在盾构施工全过程中设立一定数量的隧道沉降观测标志，曲线段每10米设一点，直线段每20米一点，设在拱底块的两肩上。测试频率为离推进面20米范围之内时，测l次/天；离推进面20米至50米范围时，测l次/2天；离推进距离大于50米范围时，l次/周。隧道贯通后一个月一次，沉降稳定后改为两个月一次，直至验收。权利要求1、一种两线立交小半径、浅覆土、大纵坡复杂线型盾构施工方法，其特征在于有如下步骤(1)数值模拟分析确定两线立交的推进顺序采用二维数值模拟计算分析后行隧道盾构施工引起的先建隧道位移和结构内力变化，根据模拟试验结果选择的盾构施工顺序为“先施工下方隧道，后施工上方隧道”；(2)选择盾构机型结合复杂线型具体情况，通过详细的盾构机方案优化比选，确定以安装有仿形刀，可控制超挖范围的土压平衡铰接式盾构机进行施工；(3)对地表、地层采取辅助加强措施①先建隧道内注浆加固后建隧道施工前，通过先建隧道内的预埋注浆孔对土体进行注浆加固，加固范围为管片壁后2m，所述注浆孔每环有5个；②后建隧道内注浆加固后建隧道每掘进完成5环，及时通过隧道内的预埋注浆孔对土体进行注浆加固，加固范围为管片壁后2m，在立交段的注浆孔增设至每环16个；③已建隧道内压重在后建隧道盾构推进前，在先建隧道内采用袋装钢渣进行压重压重范围立交交叉点前后各15m，共30m压重重量5t/m压重时间盾构开挖面前3环，后建隧道每推进一段，及时在先建隧道内压重一段分期卸载盾构通过立交段后，待洞内注浆加固土体达到设计强度后，分期卸载，根据监测数据，适时调整分期卸载重量以及卸载时间；④地表压重在浅覆土段盾构掘进时对地表采用袋装钢渣压重压重范围横向以隧道中线为中心，左右两侧各6m，纵向为浅覆土段整段压重重量按W＝1850(6.34-H)计算，式中W为地表单位面积压重，H为隧道覆土厚度，1850为该段土层平均比重，6.34为盾构直径，换算覆土厚度≥1D，待满足覆土要求后方通过盾构分期卸载隧道施工完成后，待洞内注浆浆液达到设计强度后，分期卸载上部压重，同时对隧道变形、隆起进行监测，并据监测结果调整卸载时间和卸载值；⑤地基加固隧道顶覆土厚度小于0.6D的浅覆土地段进行覆土措施处理，采用深层搅拌加固，加固范围为由地面至隧道底下3m，地基加固后的指标为无侧限抗压强度qu≥0.8MPa，渗透系数K≤1×10-8cm/s；⑥设置抗浮板在浅覆土段地表设混凝土抗浮板，板厚70cm，抗浮板两侧设φ600钻孔抗拔桩，桩长为板下27m，单桩抗拔力满足运营时隧道抗浮要求；(4)选择管片辅助措施①管片宽度选择及排版管片楔形环采用宽1.0m管片，楔形量为32.34mm，小半径曲线段设计管片排版采用6环1.0m宽楔形+1环1.2m宽直线环；小半径管片配筋率加强，从120kg/m3增加为180kg/m3，增加1.5倍②隧道内设纵向加劲肋利用弹性地基梁模型对小半径曲线地段盾构施工时隧道结构的纵向受力和变形进行研究，确定管片加强肋方案，以加强隧道纵向刚度a先建隧道内设加劲肋针对后建的上方隧道施工对已建的下方隧道的影响，在下方隧道靠近开挖面前20m，后20m，共40m范围管片设置加强肋，加强肋采用双拼[18a槽钢用钢板焊接成型，然后用螺栓将其与管片的预留注浆孔进行连接；b后建隧道内设加劲肋针对后建隧道在立交段全部位于小半径曲线上，隧道纵向位移较大，在后建隧道靠近开挖面后60m范围管片设置加强肋以增强隧道纵向刚度，控制其纵向位移，加强肋采用双拼[18a槽钢用钢板焊接成型，然后用螺栓将其与管片的预留注浆孔进行连接；(5)盾构推进过程设定合适的初始盾构参数进行施工，先行隧道盾构施工完成后通过隧道内预埋注浆孔进行注浆加固，隧道内设加劲肋、横向支撑体系，加强螺栓复紧，为后行隧道盾构施工提供有利条件；后行隧道盾构施工时，通过采取洞内注浆加固、设置加劲肋、抗浮板、地表压重等措施，以减小对先建隧道影响①土压力以开挖面前端土体隆起0.5～1.0mm进行控制；②出土量控制控制盾构出土量为理论计算量的98％，同时视监测情况合理调整出土量；③推进速度推进速度控制在2cm/min；④注浆量同步注浆量为2.6～2.8m3/环，浆液稠度9～11cm；每拼装两环即对后面两环管片进行复合早凝浆液二次压注，二次注浆压力控制在0.3Mpa以下，注浆流量控制在10～15L/min，注浆量0.5m3/环，浆液配比水泥∶氯化钙∶水玻璃＝30∶1∶1，水灰比为0.6；⑤管片拼装管片采用通缝拼装，“居中拼装”，若管片无法居中拼装，且曲线管片无法满足纠偏时，应采用软木楔子进行调整，同时管片拼装中加强螺栓紧固检查，及时做好复拧工作，必要时对隧道内凸面纵向螺栓采用槽钢进行固定；⑥盾构推进每环推进结束后，拧紧当前环管片的连接螺栓，并在下环推进时进行复紧，以克服作用于管片推力产生的垂直分力，减少成环隧道浮动；盾构上坡推进时，盾构坡度每次向上纠偏小于0.2％，调整好土压力设定值，以切口土体不隆起或少隆起为主；⑦隧道内水平运输采用电机车作为水平运输的牵引动力，电机车运行速度控制在3km/h内，在32.5‰坡度上运行时仅搭载3块管片上坡，满车下坡；(6)轴线控制及施工监测①轴线控制盾构掘进时，给隧道设置向曲线内侧偏移30mm的预偏量，在盾构掘进过程中，采用自动测量系统，每3min自动测量一次盾构姿态，每推进5环复测一次导线点，采用低压石棉橡胶板纠偏，每次的纠偏量应尽量小，确保楔形块的环面始终处于曲率半径的径向竖直面内；②测量控制a隧道施工轴线控制测量建立高精度导线控制网，采取强制归心，将点位建立在区间隧道附近较稳定的建筑物上，高程控制点为II等水准网，远离施工区；通过控制网，用方向线法或投点法，将地面坐标向井下传递，并在井内组成小控制网向隧道内传递；隧道内一定间隔25～30m设置一个测量吊篮，测量点位强制归心，作为隧道导线传递点；b地面沉降控制测量地面沉降监控采用地表和深层观测相结合的方法沿盾构推进轴线，在地表布设沉降观测点，出洞区30m范围内每环设一观测点，正常推进段每5环设一观测点，每间隔50环设一沉降观测断面，出洞区30m范围内增加二条断面，每断面布设七个观测点；在线路两侧重要建筑物上，每侧各设若干个沉降观察标志，并设置位移和倾角观测点，采用测斜仪、倾角观测仪进行监控；每天两次测量盾构机刀盘前20m、盾尾后30m地面监测点的沉降量，经计算分析后，作为设定盾构推进参数的依据，每月将已施工线路监测点联测一遍；c盾构推进测量盾构机拼装后进行盾构纵向轴线和径向轴线测量，包括刀口、机头与机尾连接中心、盾尾之间的长度测量，盾构外壳长度测量，盾构刀口、盾尾和支承环的直径测量；盾构机掘进时姿态测量包括其与线路中线的平面偏离、高程偏离、纵向坡度、横向旋转和切口里程的测量，各项测量误差满足以下要求平面、高程偏离值±5mm，里程偏离值±5mm，横向旋转角±3″，纵向坡度±1‰，切口里程±10mm；d隧道沉降测量在盾构施工全过程中设立隧道沉降观测点，曲线段每10米设一点，直线段每20米一点，设在拱底块的两肩上，测试频率为离推进面20米范围之内时，1次/天；离推进面20米至50米范围时，1次/2天；离推进距离大于50米范围时，1次/周；隧道贯通后1次/月，沉降稳定后改为1次/2个月，直至验收；2、根据权利要求1所述的两线立交小半径、浅覆土、大纵坡复杂线型盾构施工方法，其特征在于所选择的土压平衡铰接式盾构机安装有2把仿形刀，超挖范围为100inm，水平铰接角度可达+1,5°。全文摘要本发明公开了一种两线立交小半径、浅覆土、大纵坡复杂线型隧道的盾构施工方法，属隧道施工
技术领域：
。本发明的施工方法包括以下步骤确定两线立交的推进顺序，选择盾构机型，对地表、地层、管片采取辅助加强措施，盾构推进，轴线控制及施工监测，盾构进洞。本发明由于盾构增加了铰接部分，增加了盾构的灵敏度，对隧道的轴线控制更加方便；选择了合适的加固压重方案、管片排版方式和加劲肋的方案，使管片外弧碎裂和管片渗水等情况得以改善；并通过高频率的监测和信息反馈，严格控制盾构推进参数，通过采取以上措施，有效控制了地表和隧道的变形和位移，有效降低了先建隧道和后建隧道的复杂影响，确保了施工的顺利进行和隧道变形的有效控制。文档编号E21D9/00GK101182772SQ20071005055公开日2008年5月21日申请日期2007年11月20日优先权日2007年11月20日发明者崔学忠,林李,强陈申请人:中铁二局股份有限公司