文档介绍：地铁盾构施工中盾构姿态的控制方法
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作者: 摘要:通常情况下,采用盾构法施工是在施工条件较差、影响因素多的环境中,因此,盾构姿态不容易控制,本文主要分析盾构施工中盾构机工作原理以及盾构机姿态控制
(1)地层处理
当盾构施工所处地层为第1类和第2类地层时,可以忽略地层对盾构姿态的影响;当盾构施工所处地层属于第3类或第4类地层时,为最大限度减小地层对盾构姿态的影响,需制定针对措施。
A 当盾构施工所处地层属于淤泥质地层时,由于盾构机体积大、自重大,受重力影响严重,易下沉,通常采用控制上部推进千斤顶与下部推进千斤顶区压差(视具体情况而定,一般控制在6MPa左右)的方法。
B 当盾构施工所处地层属于上下或左右软硬不均且软硬程度相差较小时,采用增加地层较硬一侧盾构推进千斤顶区压的方法;相差较大时,盾构机自身手段不能保证盾构施工姿态时,采取加固地层较软部分或破碎较硬部分的方法。
C 当盾构施工所处地层存在球状风化体(俗称“孤石”)时,采用人工挖孔桩施工至上孤石上方,或在岩体稳定性较好的情况下直接从人闸处进入土仓,利用人工逐级剥碎、静态爆破等方法处理。
D 当盾构施工所处地层存在溶洞或较大空洞时,在盾构施工前,采用注浆的方式将溶洞或空洞充填密实。
2、盾构始发姿态控制技术
(1)直线段始发盾构姿态控制技术
A 反力架和始发基座定位
反力架和始发基座的定位决定着盾构始发的空间姿态,在安装时,盾构机中心坡度与隧道设计轴线坡度应保持一致,反力架左右偏差宜控制在±10mm,高程偏差宜控制在±5mm之内。考虑隧道后期沉降因素,盾构中心轴线比设计轴线宜抬高10~20mm。
B 始发基座防旋转块及防偏移型钢的设置
考虑始发基座在盾构始发时要承受纵向、横向的推力以及抵抗盾构旋转的扭矩,在盾构始发前,在基座导轨外侧的盾壳上均匀焊接4道20mm厚的钢板,以防止盾构机主机在基座上产生旋转,并在始发基座两侧用200mm×200mm的H型钢进行加固,防止基座产生横向位移,见图1。在盾构机主机焊接有防旋转块的位置进入洞口钢环前,切除防旋转块。
图1始发基座防旋转块及防偏移型钢加固
C 洞口钢环内导轨的设置
盾构机主机沿基座上的导轨进入洞口钢环后,刀盘与开挖面、盾壳与洞口钢环间均存在一定距离,此时盾构机主机重心前移,易产生叩头。为确保盾构始发姿态,在洞口钢环处安设一段导轨支撑盾构机的主机顺利始发。支撑导轨采用QU80轨道,导轨下方采用20mm和14mm厚的钢板垫起,将钢环与钢板及钢板之间进行焊接,将导轨利用压板固定在钢板上,见图2。
图2洞口钢环内导轨位置
(2)曲线段始发盾构姿态控制技术
盾构机始发初期由于其处于基座上,为提供足够推力并保证反力架和负环管片稳定,盾构机必须沿直线推进;当盾构机脱离基座后,由于处于加固段,姿态改变比较困难,宜仍采用直线推进,直至盾尾脱离加固段。因此,曲线段始发时,除采取直线段始发控制措施外,还应采用CAD拟合技术,见图3。通过对可能存在的始发点和始发方向进行分析,确定最优的始发点和始发方向,保证盾构始发姿态偏离设计轴线的最大偏差满足控制标准的要求。