![盾構(gòu)隧道管片扭轉(zhuǎn)原因分析及預(yù)防措施_第1頁(yè)](http://file4.renrendoc.com/view/50242d2be935bdf32876bf9af49023a6/50242d2be935bdf32876bf9af49023a61.gif)
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![盾構(gòu)隧道管片扭轉(zhuǎn)原因分析及預(yù)防措施_第3頁(yè)](http://file4.renrendoc.com/view/50242d2be935bdf32876bf9af49023a6/50242d2be935bdf32876bf9af49023a63.gif)
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1、盾構(gòu)隧道管片改變?cè)蚍治黾邦A(yù)防措施摘要:通過(guò)廣州地鐵三號(hào)線瀝大盾構(gòu)區(qū)間工程施工理論,對(duì)部分管片發(fā)生整環(huán)改變現(xiàn)象的原因進(jìn)展分析,并提出預(yù)防措施及其治理方法,供同行參考。關(guān)鍵詞:盾構(gòu)隧道;管片改變;原因分析;預(yù)防措施1工程概況在地鐵盾構(gòu)推進(jìn)過(guò)程中,受到盾構(gòu)刀盤扭矩的影響,拼裝成環(huán)的管片拼裝位置與設(shè)計(jì)值相比旋轉(zhuǎn)了一定角度,給盾構(gòu)管片的選型和拼裝造成了一定影響,且可能導(dǎo)致后續(xù)車架和電機(jī)車軌道鋪設(shè)不平整,影響設(shè)備的運(yùn)行。廣州地鐵三號(hào)線瀝滘站大石北盾構(gòu)區(qū)間工程,隧道單線長(zhǎng)3051.5,雙線長(zhǎng)6103,最大縱坡28,最小轉(zhuǎn)彎半徑800,隧道內(nèi)徑5.4,外徑6.0。本工程施工采用三菱泥水盾構(gòu)機(jī),主機(jī)機(jī)體長(zhǎng)8.
2、17,盾構(gòu)外徑6.26,最大推力3.6104kN,最大扭矩6327kN,刀盤轉(zhuǎn)速04rp。管片采用環(huán)寬1.5的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)、左轉(zhuǎn)彎楔形環(huán)、右轉(zhuǎn)彎楔形環(huán)等3種(5+1形式),轉(zhuǎn)彎環(huán)的楔形量為38。在該區(qū)段盾構(gòu)掘進(jìn)施工時(shí),兩條線均產(chǎn)生了不同程度的改變,部分改變角度達(dá)18,詳細(xì)如圖1所示。由于管片改變過(guò)大,致使管片選型的點(diǎn)位均發(fā)生變化,給管片的選型和拼裝帶來(lái)了一定的難度,影響了管片的拼裝質(zhì)量,也使后續(xù)臺(tái)車架和電機(jī)機(jī)車軌道鋪設(shè)不平整,影響了設(shè)備的運(yùn)行。2管片改變?cè)蚍治?.1力學(xué)分析盾構(gòu)機(jī)刀盤旋轉(zhuǎn)分正轉(zhuǎn)及反轉(zhuǎn)兩種(即順時(shí)針和逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)),當(dāng)電機(jī)帶動(dòng)刀盤順時(shí)針或者逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)切削巖土?xí)r,巖土對(duì)刀盤產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较?/p>
3、的反力矩巖,此時(shí)盾構(gòu)機(jī)外殼與土體間的摩擦力對(duì)盾構(gòu)機(jī)產(chǎn)生一反方向力矩盾,以維持盾構(gòu)機(jī)體平衡,如圖2所示。轉(zhuǎn)貼于論文聯(lián)盟.ll.當(dāng)巖盾靜摩擦力矩盾靜(盾構(gòu)機(jī)與盾構(gòu)外殼與圍巖間臨界摩擦力矩值)時(shí),盾構(gòu)機(jī)體穩(wěn)定,管片不會(huì)出現(xiàn)改變趨勢(shì);當(dāng)巖盾靜時(shí),盾構(gòu)機(jī)具有滾動(dòng)的趨勢(shì),盾構(gòu)機(jī)機(jī)體內(nèi)的推進(jìn)千斤頂會(huì)對(duì)管片產(chǎn)生一逆時(shí)針?lè)较虻呐ぞ?當(dāng)管片自身穩(wěn)定性及圍巖或襯背已凝固的水泥漿對(duì)管片的摩阻力產(chǎn)生的對(duì)抗力矩管片能抵抗這一力矩時(shí),盾構(gòu)機(jī)體及管片也都穩(wěn)定,不會(huì)出現(xiàn)改變趨勢(shì);當(dāng)巖盾靜+管片時(shí),盾構(gòu)機(jī)機(jī)體及管片均會(huì)產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻母淖儭囊陨狭W(xué)分析中,我們得知管片改變最主要的原因是圍巖未能提供足夠的摩阻力來(lái)阻止盾構(gòu)滾動(dòng)的趨
4、勢(shì)而帶動(dòng)管片改變。而導(dǎo)致圍巖未能提供足夠摩阻力的內(nèi)在原因?yàn)?盾構(gòu)刀盤左右旋轉(zhuǎn)方向不平衡,刀盤總朝一個(gè)方向旋轉(zhuǎn);同步注漿效果不理想,造成圍巖無(wú)法提供足夠的摩擦阻力以約束管片的改變;管片螺栓未足夠緊固,故無(wú)法有效地傳遞力矩。以下再對(duì)其內(nèi)在原因進(jìn)展詳細(xì)分析。2.2刀盤正反轉(zhuǎn)不平衡當(dāng)盾構(gòu)機(jī)體及管片均具有滾動(dòng)趨勢(shì)時(shí),刀盤順逆旋轉(zhuǎn)的不平衡將造成管片向某個(gè)方向的改變大于另一方向的改變,造成成型管片的改變積累。平衡是指在盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中,刀盤正反轉(zhuǎn)的時(shí)間根本一致,同時(shí)也要求刀盤正反轉(zhuǎn)的扭矩根本一致,這樣管片順逆時(shí)針改變的趨勢(shì)也會(huì)一致。在瀝大盾構(gòu)區(qū)間掘進(jìn)施工中,最初由于經(jīng)歷缺乏,刀盤總是朝著某個(gè)方向旋轉(zhuǎn),導(dǎo)致盾構(gòu)
5、機(jī)體滾動(dòng)角度急劇增大,后續(xù)臺(tái)車軌道也跟著傾斜,管片隨其改變了一定角度,造成后續(xù)臺(tái)車不停地出軌,嚴(yán)重影響盾構(gòu)的掘進(jìn)施工,后來(lái)我們?cè)诰蜻M(jìn)施工中嚴(yán)格控制刀盤正反轉(zhuǎn)時(shí)間和扭矩,有效地控制了管片改變和后續(xù)臺(tái)車的出軌現(xiàn)象。因此在盾構(gòu)推進(jìn)過(guò)程中,如扭矩較大那么應(yīng)盡量縮短刀盤的單向旋轉(zhuǎn)時(shí)間,假設(shè)某一環(huán)推進(jìn)過(guò)程中未消除該情況對(duì)管片造成的改變,且在每一環(huán)推進(jìn)完畢后盾構(gòu)機(jī)體滾動(dòng)角均增大,那么管片的改變角將會(huì)疊加,使改變程度變得更嚴(yán)重。2.3圍巖未能給予管片足夠的摩阻力在較穩(wěn)定的巖層中,由于圍巖的拱效應(yīng)作用,管片與圍巖之間存在著一定的建筑空隙,需同步注漿進(jìn)展填充并固結(jié)管片。但在基巖裂隙發(fā)育,地下水豐富地段,注漿效果往
6、往較差,管片背填注漿液長(zhǎng)時(shí)間未能有效凝固,或注漿量嚴(yán)重缺乏導(dǎo)致管片未能充分接觸周圍巖體,因此無(wú)法產(chǎn)生足夠的摩阻力組織管片轉(zhuǎn)動(dòng)。管片改變達(dá)18的情況也正發(fā)生在該種地層。對(duì)于巖層較軟弱的地段,盾構(gòu)掘進(jìn)開挖后形成的建筑空隙,由于地層的變形和沉降,即使同步注漿也無(wú)法有效凝結(jié)或注漿量嚴(yán)重缺乏,導(dǎo)致管片受變形沉降的土體所約束。此時(shí),盾構(gòu)機(jī)及管片改變受到襯背、盾體外殼的土層所提供的摩阻力,故不易發(fā)生改變。通過(guò)對(duì)施工過(guò)程中盾構(gòu)機(jī)及管片改變情況進(jìn)展統(tǒng)計(jì),也證實(shí)在軟弱地段不易發(fā)生改變,而在巖層自穩(wěn)性較好且含水的地層段,管片發(fā)生改變的現(xiàn)象較為普遍。2.4管片螺栓未足夠緊固在管片拼裝時(shí),由于工人對(duì)管片連接螺栓未能足夠
7、緊固,故無(wú)法加強(qiáng)環(huán)間的有效連接和進(jìn)步管環(huán)間的摩擦力,造成管環(huán)之間未能有效傳遞盾構(gòu)機(jī)滾動(dòng)產(chǎn)生的力矩,成型管環(huán)整體性較差,也是造成管片改變的原因之一。3預(yù)防及處理措施3.1盡量縮短單個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)時(shí)間,使正反轉(zhuǎn)時(shí)間和扭矩趨于平衡。3.2盡量縮短同步注漿液的初凝時(shí)間,以增強(qiáng)管片的自穩(wěn)性和及時(shí)給予管片足夠的摩阻力。3.3每一塊管片就位拼裝時(shí),應(yīng)將每個(gè)螺栓初步扭緊,在拼裝完好環(huán)后再次緊固,此外在推進(jìn)過(guò)程中推進(jìn)壓力遠(yuǎn)大于管片拼裝時(shí)的千斤頂壓力,故此時(shí)應(yīng)對(duì)管片螺栓再次緊固,以到達(dá)較好的緊固效果,使管片整體性良好以抵抗改變的趨勢(shì)。3.4掘進(jìn)時(shí)推進(jìn)千斤頂上下部壓力差應(yīng)盡可能小,防止較大的壓力差使管片產(chǎn)生漂浮現(xiàn)象,從而減弱管片的自穩(wěn)性。施工理論證明,當(dāng)盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)千斤頂上下部壓力差達(dá)100bar時(shí),管片向上位移較明顯,故施工中宜控制上下千斤頂壓力差小于80bar。3.5當(dāng)發(fā)現(xiàn)管片有位移跡象時(shí),應(yīng)及時(shí)對(duì)管片進(jìn)展襯背注漿,以防止管片繼續(xù)位移,或?qū)芷M(jìn)展有效的填充,以防止管片產(chǎn)生過(guò)大的改變。3.6在發(fā)現(xiàn)管片產(chǎn)生改變時(shí),可將刀盤與管片改變方向同向旋轉(zhuǎn),并適當(dāng)延長(zhǎng)旋轉(zhuǎn)時(shí)間,以防止管片繼續(xù)改變并使管片恢復(fù)正常位置。3.7在管片改變過(guò)大時(shí),可合理利用管片螺栓孔與螺栓間的公差進(jìn)展調(diào)整,管片拼裝時(shí)將管片向改變的反方向進(jìn)展拼裝。拼裝時(shí)為便于拼裝和到達(dá)最好的效
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