一种地铁盾构施工通用环管片拼装点位确定方法

文档序号:9906625阅读:6204来源:国知局
一种地铁盾构施工通用环管片拼装点位确定方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于盾构施工技术领域,尤其是涉及一种地铁盾构施工通用环管片拼装点 位确定方法。
【背景技术】
[0002] 盾构管片是盾构法隧道的永久衬砌结构,盾构管片质量直接关系到隧道的整体质 量和安全,影响隧道的防水性能及耐久性能。一环盾构管片称一个管片环。通用管片是指所 有的管片环形式只有一种,既可用在直线段,也可用在曲线段。通用环是指通用管片衬砌 环,也称为通用管片环或通用楔形管片环。管片拼装采用错缝拼装,一环管片一般由几块A 型管片(即标准块)、两块B型管片(即邻接块)和一块K型管片(即封顶块,简称K块)拼装而 成。管片拼装点位是指在拼装时封顶块(即K块)所在的位置,具体是封顶块中部的位置。在 国内,分度为22.5°分度和36°分度的盾构管片均有通用环设计。基于隧道工程管片通用环 拼装要求,封顶块可能出现在所有分度位置,36°分度的盾构管片中封顶块的拼装点位数量 为10个,22.5°分度的盾构管片中封顶块的拼装点位数量为16个。如图1所示,16个拼装点位 (即16个待选拼装点位)沿顺时针均匀分布,盾构管片中封顶块可能出现在16个待选拼装点 位中任一个待选拼装点位,相邻两个待选拼装点位之间的角度γ为22.5°。其中,最上方的 拼装点位为16点,最下方的拼装点位为8点。由于是错缝拼装,每一环管片有5个拼装点位可 供选择,如当上一环管片的拼装点位为16点时,下一环管片可提供选择的拼装点位为2点、5 点、8点、11点和14点这五个拼装点位。目前在地铁盾构施工中,通用环管片技术在管片选 型、排版、纠偏等方面取得了一定的成果,但距离精细化的定量控制还有一定的差距。实际 进行盾构施工时,不能简便、快速且准确确定通用环管片的拼装点位。

【发明内容】

[0003] 本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足,提供一种地铁盾构 施工通用环管片拼装点位确定方法,其方法步骤简单、设计合理且实现方便、使用效果好, 能简便、快速且准确确定通用环管片的拼装点位。
[0004] 为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种地铁盾构施工通用环管片 拼装点位确定方法,其特征在于:采用盾构机沿隧道中心轴线由后向前对所施工隧道进行 盾构掘进施工,盾构掘进施工完成一环后进行盾构管片拼装施工;
[0005] 任一环盾构管片拼装施工之前,先对当前环盾构管片的管片拼装点位进行确定, 过程如下:
[0006] 步骤一、可选择拼装点位确定:按照盾构管片错缝拼装方法,并根据上一环盾构管 片的管片拼装点位,从16个待选拼装点位中选出当前环盾构管片的5个可选择拼装点位;
[0007] 16个所述待选拼装点位沿圆周方向均匀布设且其沿顺时针方向由前至后分别为1 点、2点、…、16点;
[0008] 5个所述可选择拼装点位分别记作a点、b点、c点、d点和e点且其沿顺时针方向由前 至后排列;其中,a、b、c、d和 e 均为正整数,l<a<16,l<b<16,l<c<16,l<d<16,l<e< 16;
[0009] 步骤二、选择影响指标及其权重系数确定:根据对当前环盾构管片所处隧道节段 进行盾构掘进施工时的盾构掘进施工参数,对影响管片拼装点位选择的三个选择影响指标 和三个所述选择影响指标的权重系数分别进行确定;
[0010] 三个所述选择影响指标分别为盾构机姿态、盾构机千斤顶行程差和盾尾间隙;
[0011 ]步骤三、可选择拼装点位的选择性评价:根据步骤二中所确定的三个所述选择影 响指标及其权重系数,且按照权重系数法对步骤一中5个所述可选择拼装点位的选择性分 别进行评价,并将评价出的选择性最好的一个所述可选择拼装点位作为当前环盾构管片的 管片拼装点位。
[0012] 上述一种地铁盾构施工通用环管片拼装点位确定方法,其特征是:所施工隧道中 位于最后侧的一环所述盾构管片为初始环盾构管片,所述当前环盾构管片为位于所述初始 环盾构管片前侧的一环所述盾构管片;
[0013] 步骤三中完成可选择拼装点位的选择性评价后,还需对当前环盾构管片拼装施工 完成后的盾构机千斤顶行程信息和盾尾间隙信息分别进行计算;
[0014] 当前环盾构管片拼装施工完成后的盾构机千斤顶行程信息包括YGS、YGX、YGZ和 YGY;其中,YGS为当前环盾构管片拼装施工完成后盾构机上部千斤顶的行程,YGX为当前环 盾构管片拼装施工完成后盾构机下部千斤顶的行程,YGZ为当前环盾构管片拼装施工完成 后盾构机左侧千斤顶的行程,YGY为当前环盾构管片拼装施工完成后盾构机右侧千斤顶的 行程;
[0015]当前环盾构管片拼装施工完成后的盾尾间隙信息包括dws、dwx、dwz和DWY;其中, DWS为当前环盾构管片拼装施工完成后的上部盾尾间隙,DWX为当前环盾构管片拼装施工完 成后的下部盾尾间隙,DWZ为当前环盾构管片拼装施工完成后的左侧盾尾间隙,DWY为当前 环盾构管片拼装施工完成后的右侧盾尾间隙。
[0016] 上述一种地铁盾构施工通用环管片拼装点位确定方法,其特征是:步骤二中三个 所述选择影响指标中所述盾构机姿态的权重系数记作λ ζ,盾构机千斤顶行程差的权重系数 记作λQ,盾尾间隙的权重系数记作λD;其中,0<λz<l,0<λQ<l,0<λD<l,λz+λQ+λD=l。
[0017] 上述一种地铁盾构施工通用环管片拼装点位确定方法,其特征是:步骤二中三个 所述选择影响指标的权重系数中数值最大的权重系数记作λΜ,λΜ=〇. 4~0.6;三个所述选择 影响指标的权重系数中数值最小的权重系数记作Am=0.1~0.3。
[0018] 上述一种地铁盾构施工通用环管片拼装点位确定方法,其特征是:步骤二中对三 个所述选择影响指标的权重系数进行确定时,先根据对当前环盾构管片所处隧道节段进行 盾构掘进施工时的盾构掘进施工参数,并结合预先设定的设定参数,对三个所述选择影响 指标的影响程度分别进行确定;影响程度最大的选择影响指标的权重系数=λ Μ,影响程度 最小的选择影响指标的权重系数=Xm;
[0019] 所述设定参数包括盾构机姿态偏差阈值s、千斤顶行程差阈值q和盾尾间隙允许值 d;其中,s>0,q>0 且 d>0。
[0020] 上述一种地铁盾构施工通用环管片拼装点位确定方法,其特征是:步骤二中所述 盾构掘进施工参数包括盾构机姿态参数、盾构机千斤顶行程差参数和盾尾间隙参数;
[0021] 所述盾构机姿态参数包括盾构机水平姿态SP和盾构机垂直姿态CZ;其中,SP为盾 构掘进施工时盾构机中盾相对于隧道中心轴线的水平偏差量,CZ为盾构掘进施工时盾构机 中盾相对于隧道中心轴线的垂直偏差量;
[0022] 所述盾构机千斤顶行程差参数包括左右侧千斤顶行程差QZY和上下侧千斤顶行程 差 QSX;
[0023]所述盾尾间隙参数包括上部盾尾间隙DS、下部盾尾间隙DX、左侧盾尾间隙DZ和右 侧盾尾间隙DY;
[0024]对三个所述选择影响指标的影响程度进行确定时,过程如下:
[0025]步骤201、盾尾间隙参数判断:将所述盾尾间隙参数中上部盾尾间隙DS、下部盾尾 间隙DX、左侧盾尾间隙DZ和右侧盾尾间隙DY分别与盾尾间隙允许值d进行差值比较:当DS、 DX、DZ和DY均不小于d时,进入步骤202;否则,判断为三个所述选择影响指标中所述盾尾间 隙的影响程度最大,所述盾构机姿态的影响程度最小,并完成三个所述选择影响指标的影 响程度确定过程;
[0026]步骤202、盾构机千斤顶行程差参数判断:将左右侧千斤顶行程差QZY和上下侧千 斤顶行程差QSX分别与千斤顶行程差阈值q进行差值比较:当QZY和QSX均不大于q时,进入步 骤203;否则,判断为三个所述选择影响指标中所述盾构机千斤顶行程差的影响程度最大, 所述盾尾间隙的影响程度最小,并完成三个所述选择影响指标的影响程度确定过程;
[0027]步骤203、盾构机姿态参数判断:将盾构机水平姿态SP和盾构机垂直姿态CZ分别与 盾构机姿态偏差阈值s进行差值比较:当SP> sSCZ > 8时,判断为三个所述选择影响指标中 所述盾构机姿态的影响程度最大,所述盾构机千斤顶行程差的影响程度最小,并完成三个 所述选择影响指标的影响程度确定过程;否则,判断为三个所述选择影响指标中所述盾构 机千斤顶行程差的影响程度最大,所述盾尾间隙的影响程度最小,并完成三个所述选择影 响指标的影响程度确定过程。
[0028] 上述一种地铁盾构施工通用环管片拼装点位确定方法,其特征是:所述的s = IOmm ~I OOmm,q = 30mm ~I OOmm,d = 5mm ~55mm 〇
[0029] 上述一种地铁盾构施工通用环管片拼装点位确定方法,其特征是:步骤二中三个 所述选择影响指标中所述盾构机姿态的权重系数记作λζ,盾构机千斤顶行程差的权重系数 记作λQ,盾尾间隙的权重系数记作λD ;其中,0<λz<l,0<λQ<l,0<λD<l,λz+λQ+λD=l;
[0030] 步骤二中所述盾构掘进施工参数包括盾构机姿态参数、盾构机千斤顶行程差参数 和盾尾间隙参数;
[0031] 所述盾构机姿态参数包括盾构机水平姿态SP和盾构机垂直姿态CZ;其中,SP为盾 构掘进施工时盾构机中盾相对于隧道中心轴线的水平偏差量,CZ为盾构掘进施工时盾构机 中盾相对于隧道中心轴线的垂直偏差量;
[0032] 所述盾构机千斤顶行程差参数包括左右侧千斤顶行程差QZY和上下侧千斤顶行程 差QSX;其中,QZY = QZ-QY, QZ为对当前环盾构管片所处隧道节段进行盾构掘进施工时盾构 机左侧千斤顶的行程,QY为对当前环盾构管片所处隧道节段进行盾构掘进施工时盾构机右 侧千斤顶的行程;QSX = QS-QX, QS为对当前环盾构管片所处隧道节段进行盾构掘进施工时 盾构机上部千斤顶的行程,QX为对当前环盾构管片所处隧道节段进行盾构掘进施工时盾构 机下部千斤顶的行程;
[0033] 所述盾尾间隙参数包括上部盾尾间隙DS、下部盾尾间隙DX、左侧盾尾间隙DZ和右 侧盾尾间隙DY;
[0034] 步骤二中对影响管片拼装点位选择的三个选择影响指标进行确定时,需对16个所 述待选拼装点位中各待选拼装点位的三个选择影响指标分别进行确定;
[0035] 16个所述待选拼装点位中η点的三个选择影响指标中所述盾构机姿态、盾构机千 斤顶行程差和盾尾间隙,分别记作Z(n)、Q(n)和D(n);其中,η为正整数且η = 1、2、…、16;
[0036] 对Z(n)、Q(n)和D(n)进行确定时,根据对当前环盾构管片所处隧道节段进行盾构 掘进施工时的盾构掘进施工参数,并结合预先设定的设定参数进行确定;所述设定参数包 括盾构机姿态基准、盾构机姿态偏差阈值s、千斤顶行程差阈值q和盾尾间隙允许值d;其中, s>0,q>0且d>0;
[0037] 所述盾构机姿态基准包括盾构机水平姿态基准Sj和盾构机垂直姿态基准Cj,其中 Sj为对当前环盾构管片所处隧道节段进行盾构掘进施工之前预先设定的盾构机中盾相对 于隧道中心轴线的水平偏差量,Cj为对当前环盾构管片所处隧道节段进行盾构掘进施工之 前预先设定的盾构机中盾相对于隧道中心轴线的垂直偏差量;
[0038] 对Z(n)进行确定时,根据公式Z(n)=Zi(n)+Z2(n) (1)进行确定;
[0039]公式(1)中,Z1(Ii)根据盾构机水平姿态SP、盾构机水平姿态基准Sj和盾构机姿态 偏差阈值s进行确定:
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