一种非平衡孔隙水压施工条件下盾构隧道轴线控制方法
【专利摘要】本发明提供了一种非平衡孔隙水压施工条件下盾构隧道轴线控制方法，包括以下步骤：步骤一、对施工过程中控制隧道轴线的各指标进行精确测量，精确测量具体为地面测量、盾构姿态测量、管片测量；步骤二、通过步骤一中反馈的测量数据对隧道轴线质量进行预控、调整，具体操作包括：（1）在盾构和临近地下结构之间的土体中插入若干竖向布置的塑料排水板；（2）对盾构施工中的各参数进行调整，参数包括：仓内压力、掘进速度、出土量、千斤顶推力注浆压力和注浆量；（3）注浆液的配合比调整。采用本发明的控制方法后，能有效解决非平衡孔隙水压施工条件对盾构隧道轴线的影响，保证了隧道轴线的质量。
【专利说明】一种非平衡孔隙水压施工条件下盾构隧道轴线控制方法
【技术领域】
[0001]本发明设计一种建筑工程【技术领域】的方法，尤其涉及盾构施工法，具体为一种非平衡孔隙水压施工条件下盾构隧道轴线控制方法。
【背景技术】
[0002]盾构法隧道施工是一边使用盾构机进行开挖、推进，一边使用盾构防止土砂的坍塌，并在盾尾进行衬砌作业从而修建隧道的方法，是目前地铁建设和市政工程建设中的主要施工方法。盾构推进是采用盾构法建造隧道施工发案中很重要的一道工序，其中盾构轴线的控制是盾构推进施工的一项关键技术。一条优质的隧道需要满足其使用功能，减小对周围环境的影响，隧道轴线的控制质量是主要技术指标之一。在非平衡孔隙水压施工条件下，如何确保盾构隧道轴线质量并对其进行预控、调整，这一问题的解决，对于加强我国的地铁建设和城市地下空间开发利用，具有非常重要的指导作用。
【发明内容】
[0003]针对上述问题，本发明提供了一种非平衡孔隙水压施工条件下盾构隧道轴线控制方法，其能有效解决非平衡孔隙水压施工条件对盾构隧道轴线的影响，保证了隧道轴线的质量。
[0004]一种非平衡孔隙水压施工条件下盾构隧道轴线控制方法，其特征在于:包括以下步骤:
步骤一、对施工过程中控制隧道轴线的各指标进行精确测量，所述精确测量具体为:
(1)地面测量，在盾构隧道地表布置沉降测点，在临近地下结构上布置能反映其受盾构掘进影响的应力和变形性状的测点，地表及构筑物沉隆控制范围为-30mm?+1mm ；
(2)盾构姿态测量，包括平面控制测量，高程控制测量和转角控制测量；
(3)管片测量，对每环管片的里程进行精确复测，并且管片环面不平整度<3mm，相邻环高差< 4mm ；
步骤二、通过步骤一中反馈的测量数据对隧道轴线质量进行预控、调整，具体操作包括:
(1)在盾构和临近地下结构之间的土体中插入若干竖向布置的塑料排水板；
(2)对盾构施工中的各参数进行调整，所述参数包括:仓内压力、掘进速度、出土量、千斤顶推力注浆压力和注浆量；
(3)注浆液的配合比调整。
[0005]其进一步特征在于:
所述步骤二中，对步骤一中反馈的测量数据对隧道轴线质量进行预控、调整的具体操作还包括:
(I)盾构纠偏，通过利用左右两侧、上下两侧千斤顶的行程产生的偏转力对盾构的平面偏差、高程偏差进行控制、调整，通过反转盾构机的刀盘减小盾构的滚角值； (2)管片纠偏，一方面，在同步注浆时根据洞内管片衬砌姿态和地面及周围建筑物变形监测结果调控注浆量的分布和注浆压力，另一方面，通过在管片背对千斤顶环缝凹处分段粘贴不同厚度的石棉橡胶板进行纠偏，分段粘贴的所述石棉橡胶板经掘进过程中千斤顶压缩后，会成为一平整楔形环面，进而达到转弯和轴线纠偏的目的。
[0006]本发明在精确测量指导下，采取多项有效预控以及纠偏措施，有效解决了地下连续墙的存在对盾构隧道轴线控制的影响问题，弥补了已有工艺的不足和缺陷。其中，通过竖向塑料排水板处理软弱地基，将地基中的水排除，以增加作用于土颗粒的有效应力来加速地基固结沉降，达到提高强度的目的，并且盾构和临近地下结构之间的土体中插入若干塑料排水板可有效减少压力的积聚，降低盾构推进时的轴线控制难度。本发明方法简单实用，同时保证了地下结构的正常使用和盾构隧道轴线的质量控制，适用于同类工况。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1为本发明方法的流程框图；
图2为本发明实施例中盾构侧面存在地下连续墙平面图；
图3为本发明实施例中地表沉降测点和塑料排水板平面布置图；
图4为本发明实施例中盾构纠偏示意图；
图5为本发明实施例中采用石棉橡胶板进行管片纠偏示意图。
【具体实施方式】
[0008]下面结合附图对本发明的实施例作详细说明:本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0009]如图1至图5所示，某地铁区间隧道4旁有一待建地下通道2，通道地下连续墙3施工已经结束，从区间隧道旁侧面近距离穿过。通道地下连续墙3与端头盾构接受井I呈L型相连接。经过三维有限元计算和盾构试推分析，确定需要重点保护的穿越区段为离盾构接受井130米的范围。具体实施步骤如下:
步骤一、对施工过程中控制隧道轴线的各指标进行精确测量，具体操作包括:
(I)地面测量
在隧道轴线及其两侧各6米的范围内沿隧道轴线每隔5米布置地表沉降测点5。在地下连续墙3内布置测斜管以及钢筋应力计，保证其安全性。
[0010](2)盾构姿态测量
用激光测量仪、陀螺仪进行盾构姿态自动跟踪测量控制。对每一环都必须提交切口、盾尾高程及平面偏差、盾构转角实测结果，并由此计算出盾构姿态及成环隧道中心轴线与设计轴线的偏差，将测量的成果绘制成隧道施工轴线与设计轴线偏差图，发现有偏离轴线的趋势及时指导施工。
[0011](3)管片测量
管片的上下法面(俯仰度)，利用吊铅锤线的方法来量测，左右法面可采用反射片测出该环管片左右两边对称点坐标，并计算出其实际方位角与理论方位角的偏差的方式进行测量。
[0012]步骤二、通过步骤一中反馈的测量数据对隧道轴线质量进行预控、调整，具体操作包括:
(I)在盾构隧道与地下连续墙3之间每隔5米布置一塑料排水板6，排水板6插入深度为相应位置隧道埋深底部。
[0013](2)通过对步骤I测量数据总结分析，盾构的合理施工参数:土压力设定值:210kPa，正常推进过程中实际土压力控制在200kPa以下；推进速度:2.0厘米/分钟；出土量:37.88立方米；盾构机总推力:12750kN ;注浆压力:0.56MPa，注浆量:3.0立方米。
[0014](3)浆液的配合比以实验室试验数据为基础，并进行固结后的强度指标试验，最后才能确定浆液的最佳设计配合比。
[0015](4)盾构纠偏
在盾构施工过程中，根据步骤一反馈的数据及时分析，若有轴线偏差产生及时作出调整。盾构掘进中，采用调整盾构千斤顶的组合来实现纠偏，保证盾构推进轨迹和隧道设计中心线的偏差在设计允许范围内。盾构共有22个千斤顶7，按上、下、左、右四个扇形分布，分别为A区、B区、C区和D区，推进千斤顶的油泵为变量泵，当盾构需要调整方向时，可通过调整四个区域千斤顶调节泵的流量，来调节千斤顶的顶力。盾构推进过程中，监测数据显示，平面偏差最大偏差为480毫米，高程最大偏差为60_。通过调整附图3中C区和D区的千斤顶行程，平面偏差可调整到15毫米；调整高程偏差时调整图3中A区和B区的千斤顶行程，平面偏差可调整到10毫米。
[0016](5)管片纠偏
①注浆纠偏
管片8与机壳上部无缝隙时，增大上部的注浆孔注浆量及注浆压力，下部注浆孔不注，通过浆液将管片8往下压；如管片8与机壳下部无缝隙时则反之。正常推进时，在总注浆量不变的前提下，减少管片8下部注浆孔的注浆量，可以减少管片8的上浮。在曲线段推进和纠偏时通过有目的地选择盾尾同步注浆孔，改变各个注浆孔的注浆量分配和注浆压力，来调整管片8姿态。槻
②石棉橡胶板纠偏
若法面前倾(或隧道上坡时)，则可采取附图4的贴片方式进行。石棉橡胶板9厚度要求呈阶梯形分布，以免因楔形量突变而使管片8集中受力。法面后仰(或隧道下坡)时，可在封顶块、邻接块及标准块(适量弧度范围内)上贴片，石棉橡胶板9厚度分布与法面前倾(或隧道上坡时)相反。向右纠偏时贴片方式如图4所示，向左时相反，石棉橡胶板9厚度同样要求呈阶梯形分布。
【权利要求】
1.一种非平衡孔隙水压施工条件下盾构隧道轴线控制方法，其特征在于:包括以下步骤: 步骤一、对施工过程中控制隧道轴线的各指标进行精确测量，所述精确测量具体为: (1)地面测量，在盾构隧道地表布置沉降测点，在临近地下结构上布置能反映其受盾构掘进影响的应力和变形性状的测点，地表及构筑物沉隆控制范围为-30mm?+1mm ； (2)盾构姿态测量，包括平面控制测量，高程控制测量和转角控制测量； (3)管片测量，对每环管片的里程进行精确复测，并且管片环面不平整度<3mm，相邻环高差< 4mm ； 步骤二、通过步骤一中反馈的测量数据对隧道轴线质量进行预控、调整，具体操作包括: (1)在盾构和临近地下结构之间的土体中插入若干竖向布置的塑料排水板； (2)对盾构施工中的各参数进行调整，所述参数包括:仓内压力、掘进速度、出土量、千斤顶推力注浆压力和注浆量； (3)注浆液的配合比调整。
2.根据权利要求1所述的一种非平衡孔隙水压施工条件下盾构隧道轴线控制方法，其特征在于:所述步骤二中，对步骤一中反馈的测量数据对隧道轴线质量进行预控、调整的具体操作还包括盾构纠偏，所述盾构纠偏是通过利用左右两侧、上下两侧千斤顶的行程产生的偏转力对盾构的平面偏差、高程偏差进行控制、调整，通过反转盾构机的刀盘减小盾构的滚角值。
3.根据权利要求1所述的一种非平衡孔隙水压施工条件下盾构隧道轴线控制方法，其特征在于:所述步骤二中，对步骤一中反馈的测量数据对隧道轴线质量进行预控、调整的具体操作还包括管片纠偏，所述管片纠偏包括同步注浆纠偏和石棉橡胶板纠偏，所述同步注浆纠偏为同步注浆时根据洞内管片衬砌姿态和地面及周围建筑物变形监测结果调控注浆量的分布和注浆压力；通过在管片背对千斤顶环缝凹处分段粘贴不同厚度的石棉橡胶板进行纠偏。
【文档编号】E21D9/093GK104514564SQ201310443757
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2013年9月26日 优先权日:2013年9月26日
【发明者】周栋 申请人:无锡瑞银信科技有限公司