雙圓盾構(gòu)施工中轉(zhuǎn)角成因及修正措施

雙圓盾構(gòu)施工中轉(zhuǎn)角成因及修正

措施內(nèi)容摘要：雙圓盾構(gòu)機的掘進技術(shù)是一項全新的施工工藝，盾構(gòu)在施工過程中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角對施工有著極其重要的影響。通過施工實踐，對其轉(zhuǎn)角產(chǎn)生的原因進行分析，并制定相應(yīng)的施工對策進行修正，以減少因轉(zhuǎn)角產(chǎn)生的各種影響。在M8線施工中應(yīng)用了轉(zhuǎn)角修正措施，取得了較好的效果，從而使施工順利進行。雙圓盾構(gòu)機的掘進技術(shù)是一項全新的施工工藝，盾構(gòu)在施工過程中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角對施工有著極其重要的影響。通過施工實踐，對其轉(zhuǎn)角產(chǎn)生的原因進行分析，并制定相應(yīng)的施工對策進行修正，以減少因轉(zhuǎn)角產(chǎn)生的各種影響。在M8線施工中應(yīng)用了轉(zhuǎn)角修正措施，取得了較好的效果，從而使施工順利進行。雙圓盾構(gòu)施工技術(shù)轉(zhuǎn)角成因修正措施一、工程概況隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，地鐵建設(shè)的線路也日益增多。這就對現(xiàn)今的地鐵施工設(shè)備及其配套的施工工藝提出了更高的要求，為此雙圓盾構(gòu)投入使用也就勢在必行。雙圓盾構(gòu)在外形上猶如一對聯(lián)體的普通單圓盾構(gòu)，它能一次推進就完成兩條隧道。，日本產(chǎn)生了采用雙圓型盾構(gòu)（DOT）進行隧道施工的設(shè)想，，進行了橫向二連體雙圓盾構(gòu)的實地試驗，并成功注冊了DOT工法的專利；，日本進行了縱向二連體雙圓盾構(gòu)的實地試驗；，在日本廣島進行了世界首臺雙圓盾構(gòu)工程的施工。上海市軌道交通M8線黃興綠地站?翔殷路站區(qū)間隧道為中國首條采用雙圓盾構(gòu)機掘進施工的隧道，由上海隧道工程股份和日本大豐建設(shè)株式會社組成的聯(lián)營體負責(zé)施工。該區(qū)間隧道從8月8日正式開始掘進，到12月31日全線貫通。中國由此成為世界上第二個使用雙圓盾構(gòu)機完成隧道掘進的國家。該區(qū)間隧道長868m,隧道外尺寸為Φ6300mm×10900mm（外徑×寬度），雙線中心間距為4600mm；隧道最大坡度為28%。，最小平曲線半徑為495m,隧道覆土厚5.2?12m。隧道襯砌采用預(yù)制鋼筋混凝土管片，錯縫拼裝。每環(huán)襯砌由8塊圓形（A）管片、1塊大海鷗形（B）管片、1塊小海鷗形（C）管片及1塊柱形（D）管片共11塊管片構(gòu)成，管片厚300mm，環(huán)寬1200mm。管片縱、環(huán)向采用螺栓連接，接縫防水均采用遇水膨脹橡膠止水條。二、雙圓盾構(gòu)轉(zhuǎn)角的控制雙圓盾構(gòu)機在施工中，諸如盾構(gòu)軸線控制（平面、高程）技術(shù)措施與單圓盾構(gòu)差異不大，但雙圓盾構(gòu)與單圓盾構(gòu)在施工中存在較大差異的是盾構(gòu)機的偏轉(zhuǎn)。單圓盾構(gòu)推進時，即使發(fā)生偏轉(zhuǎn)，也不會直接對建成的隧道產(chǎn)生影響；但雙圓盾構(gòu)推進中，則會因左右管片的高低差及立柱的傾斜，直接對建成的隧道軸線產(chǎn)生影響。盾構(gòu)軸線控制（平面、高程）是較為成熟的施工技術(shù)，然而在轉(zhuǎn)角的修正措施上，雙圓盾構(gòu)則是采取了一套特殊的修正措施。1、轉(zhuǎn)角產(chǎn)生的原因雙圓盾構(gòu)轉(zhuǎn)角產(chǎn)生的原因可分為內(nèi)因和外因兩部分，內(nèi)因是盾構(gòu)機本身特性所造成的，外因則是由外部土體條件和施工所引起的。⑴盾構(gòu)機本體左右差異雙圓盾構(gòu)機本體左右結(jié)構(gòu)和設(shè)備配置存在一定的差異，例如人行閘的設(shè)置位置、左右拼裝機的結(jié)構(gòu)不同等，造成盾構(gòu)機左右重量不均等。⑵盾構(gòu)機制造精度雙圓盾構(gòu)機在制造過程中，若左右外殼體存在扭曲變形，則易產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)。⑶周圍土體不均勻雙圓盾構(gòu)在推進過程中，由于土體的不均勻性，使得刀盤在切削土體時，左右刀盤力矩不同，對盾構(gòu)機產(chǎn)生一個力矩差，從而使盾構(gòu)機偏轉(zhuǎn)；另外，盾構(gòu)機所處的土體性質(zhì)不同，地基承載力也不同，也會造成盾構(gòu)機偏轉(zhuǎn)。(4)曲線段施工或糾偏雙圓盾構(gòu)機在曲線段施工或糾正軸線偏差時，左右兩側(cè)所受的力和方向會存在一定的差異，使盾構(gòu)機發(fā)生偏轉(zhuǎn)；另外，若存在局部超挖現(xiàn)象，也容易造成盾構(gòu)偏轉(zhuǎn)。2、轉(zhuǎn)角引發(fā)的不利影響雙圓盾構(gòu)產(chǎn)生轉(zhuǎn)角，對盾構(gòu)和管片的姿態(tài)、隧道成型質(zhì)量、地面沉降等都會造成相當(dāng)大的影響。(1)盾構(gòu)、管片姿態(tài)不良若雙圓盾構(gòu)機產(chǎn)生轉(zhuǎn)角達到0.6°(36'),則其左右高程差就有48mm,而一般地鐵隧道的高程偏差為50mm。因此，一旦形成較大的盾構(gòu)轉(zhuǎn)角，高程就可能超過設(shè)計要求。盾構(gòu)產(chǎn)生轉(zhuǎn)角后，管片也逐漸發(fā)生相同方向的偏轉(zhuǎn)，從而造成管片姿態(tài)的不良，并且管片偏轉(zhuǎn)的修正比盾構(gòu)機糾偏更加困難。盾構(gòu)機與管片相對轉(zhuǎn)角增大，兩者之間的間隙將變小，管片拼裝難度會大幅上升。雙圓盾構(gòu)管片拼裝時，立柱原本就較難拼，若拼裝間隙變小，立柱只能強行插入，極易使管片出現(xiàn)較大程度的碎裂，影響隧道質(zhì)量。(2)地面沉降不易控制雙圓盾構(gòu)在施工中，由于盾構(gòu)土倉內(nèi)土體與正面地層直接溝通，使盾構(gòu)正面設(shè)定土壓與盾構(gòu)切口處的地層變形關(guān)系更直接。在修正雙圓盾構(gòu)的轉(zhuǎn)角時，盾構(gòu)左右兩部分的土壓力不同，造成地表的不均勻沉降。另外，為修正盾構(gòu)偏轉(zhuǎn)，需開啟仿形刀對土體進行超挖，由此而形成的建筑空隙，若不及時注漿充填，就可能形成較大的地面變形。(3)影響盾構(gòu)設(shè)備的使用由于雙圓盾構(gòu)產(chǎn)生轉(zhuǎn)角，使原本處于相對合理位置的各種設(shè)備、裝置發(fā)生位置的移動，從而導(dǎo)致設(shè)備的不好使用甚至不能使用。例如，盾構(gòu)機拼裝臺上的真圓保持器和螺旋機原本有一定的微小間隙，盾構(gòu)推進時互不影響，但是，當(dāng)轉(zhuǎn)角發(fā)生且長時間沒得到糾正時，加上機器的震動，使螺旋機發(fā)生微小的移位，導(dǎo)致真圓保持器無移動空間。(4)隧道成型質(zhì)量雙圓盾構(gòu)產(chǎn)生轉(zhuǎn)角，將造成左右隧道的高低差及立柱的傾斜，直接影響建成隧道的受力及質(zhì)量。若雙圓盾構(gòu)機本身高程控制不佳，加上因轉(zhuǎn)角產(chǎn)生的高程偏差，就有可能影響到隧道的建筑限界。當(dāng)盾構(gòu)出現(xiàn)轉(zhuǎn)角時，一般會開啟糾偏轉(zhuǎn)千斤頂，并對千斤頂進行有利于盾構(gòu)糾偏的編組，但是，若千斤頂使用不當(dāng)，則管片容易碎裂。3、盾構(gòu)轉(zhuǎn)角的修正措施由于雙圓盾構(gòu)的左右刀盤是逆向轉(zhuǎn)動的，因此，它不能像單圓盾構(gòu)機那樣通過用刀盤正反轉(zhuǎn)來修正轉(zhuǎn)角，而是采取一套特殊的修正措施。M8線雙圓盾構(gòu)機設(shè)計轉(zhuǎn)角最大允許值為0.6°(36'),在實際施工中，一般盾構(gòu)的轉(zhuǎn)角控制范圍為0.3°(18')。(1)修正偏轉(zhuǎn)千斤頂修正偏轉(zhuǎn)千斤頂本身即為盾構(gòu)推進千斤頂，主要設(shè)置在盾構(gòu)機的兩側(cè)。在進行偏轉(zhuǎn)修正時，千斤頂?shù)挠透卓裳貓A周方向進行一定量的調(diào)整，從而利用千斤頂推力在圓周方向的分力來修正偏轉(zhuǎn)(M8線使用的IHI雙圓盾構(gòu)機，配備了12個修正偏轉(zhuǎn)千斤頂，左右各6個，對稱布置，千斤頂最大偏轉(zhuǎn)角度為1°)。在使用糾偏千斤頂時，推進千斤頂應(yīng)盡量多開(保證管片受糾偏千斤頂沿圓周方向的分力的影響小)，并應(yīng)分多次對糾偏千斤頂進行調(diào)整(對修正盾構(gòu)轉(zhuǎn)角效果明顯)。然而利用偏轉(zhuǎn)修正千斤頂進行修正時，反作用力勢必對管片造成反方向旋轉(zhuǎn)，所以，必要時應(yīng)根據(jù)修正的方向，在左右線隧道管片上下部位對角進行同步注漿，既能確保盾構(gòu)的修正效果，又使管片的姿態(tài)保持良好；另外，在使用糾偏千斤頂時，應(yīng)經(jīng)常注意千斤頂偏轉(zhuǎn)位置，防止千斤頂移位影響糾偏效果?？傊拚D(zhuǎn)千斤頂?shù)氖褂脩?yīng)慎重，以免對隧道成型質(zhì)量造成不良影響。（2）千斤頂編組由于雙圓盾構(gòu)寬度較大，在滿足盾構(gòu)姿態(tài)（平面和高程）的前提下，采用不同的千斤頂?shù)木幗M形式能一定程度上進行偏轉(zhuǎn)的修正。例如盾構(gòu)機發(fā)生右轉(zhuǎn)時（順時針轉(zhuǎn)向），盡量多開啟左邊