浅析长距离大断面盾构施工线形控制技术论文_陈星宇,刘奇

摘要：根据现场施工情况，结合施工经验，改进大断面盾构隧道线型控制技术，打造高品质、高标准的大断面成型隧道质量。

关键词：大断面 盾构施工 线型控制

1前言

国家十三五规划纲要指出，要拓展基础设施建设空间，实施重大公共设施和基础设施工程，到2020年我国将有近50个城市发展轨道交通，超过7000公里，覆盖我国主要大城市。随着城市轨道交通建设规模的不断扩大，长距离大断面隧道施工越来越多，在运行速度提高的同时，对乘坐舒适度要求也就越高，因而对成型隧道线形质量验收标准的要求也更高。

根据以上情况，依托成都轨道交通19号线二期工程大断面盾构施工，针对盾构机掘进参数、管片拼装、注浆措施、洞内导线控制、降低管片破损率以及减少管片渗漏水等工艺进行创新，研究出一套适用于大断面盾构施工的线形控制技术，确保了隧道的顺利贯通，提高了成型隧道线形质量，缩短了盾构施工掘进时间，取得了较好的经济、社会效益。

2工程概况

成都轨道交通19号线二期工程起于九江北站（不含）止于合江站（预留），衔接了双流国际机场和天府新站两个门户枢纽，是天府新区核心区向西辐射双流市域的快线通道；线路全长约43.17km，设计时速快线干线140km/h、机场线区域160km/h（西南片区首次时速达到160km/h），为成都市第三条采用8.6m盾构机掘进的大直径盾构线路。该线路中西航港客运中心站~西温1#风井盾构区间长2333双延米，主要穿越强砂卵石、中风化泥岩，为长距离大断面复合地层掘进区间，区间受地层变化大、掘进距离长的原因，存在洞内导线测量精度、盾构机姿态不易控制等难题。

图1：西航港客运中心站~西温1#风井区间地质纵断面

3长距离大断面盾构施工线形控制技术

3.1技术准备

熟悉设计文件，进行施工现场实际勘测，掌握当地的水文和相关的各项技术资料，分析长距离大断面盾构施工中线形控制的技术难点。明确安全文明、质量控制、环境保护的规章制度，严格组织技术交底，并落实到每个作业人员。

3.2管片选型

⑴根据设计线路对全线管片进行一个理论排版，对标准环、转弯环（左/右）需要量进行一个初步统计；同时在实际管片拼装时，根据盾构机姿态、盾尾间隙、推进油缸和铰接油缸行程差等参数对管片进行选型，选型原则：直线段以盾尾间隙为主，油缸行程差为辅；曲线段以理论排版为主，盾尾间隙为铺。

⑵面向盾构机掘进方向，右转采用右手原则，左转采用左手原则，掌心朝内，大拇指指向点位方向为最大位置处（大拇指与手指呈90°）；下图三角形表示楔形量最小位置处，圆形表示楔形量最大位置处。

图2：管片选型原则示意

3.3掘进参数选择与设定

⑴砂卵石地层掘进施工

①砂卵石地层掘进参数设定

表1 砂卵石地层掘进参数控制

②推进速度

推进速度推进速度控制在30～60mm/min，并根据监测结果和出土情况调整。

③姿态控制

保证成型隧道姿态，盾构机水平姿态控制在±30mm，垂直姿态控制在前点-40～-30mm，后点-45～-65mm。

⑵砂卵石、泥岩复合地层掘进施工

①上硬下软（上部砂卵石，下部中风化泥岩）地层掘进参数设定

表2 砂卵石、泥岩复合地层掘进参数控制

②推进速度

推进速度推进速度控制在10～20mm/min，并根据监测结果和出土情况调整。

③姿态控制

保证成型隧道姿态，盾构机水平姿态控制在±20mm，垂直姿态控制在前点-20～-10mm，后点-30～-45mm。

3.4管片拼装质量控制

⑴对拼装手进行管片拼装岗前培训，考核合格后方能上岗；

⑵严格控制定位块拼装错台＜0.5cmm，无喇叭口，保证拼装环面错台符合要求，并无破损；

⑶严格要求封顶块拼装前，测量封顶块空间尺寸，保证封顶块插入后不会拼装过大或过小，防止管片挤破和下垂错台。

图3：管片拼装

3.5注浆优化

⑴配置增稠设备及注浆管路

通过在盾构机连接桥处增加增稠设备，同时增加注浆管，盾构掘进施工时同步注浆浆液与增稠浆液混合，注入管片壁后，增加浆液的粘稠度，减少浆液流动性，确保管片姿态的稳定。

图4：连接桥处增稠设备 图5：增加的注浆管路

⑵增稠设备控制

根据盾构掘进速度，在同步注浆注浆过程中实时控制增稠浆液注浆量，保证同步注浆混合量适中，达到最佳效果。

⑶同步浆液及二次注浆浆液配比优化

盾构掘进施工中，根据成型隧道管片质量，管片错台、渗漏水等实际情况统计，及时进行浆液配比调整，同时调整注浆点位及注浆量，保证成型隧道质量。

3.6线形控制措施

⑴双导线网测量

洞内控制点布设方式采用管片內底和管片侧壁各布设一条，观测方式采用交叉观测，即每个测站观测4个方向（前后各2个）。与常规的导线相比，优点：以大量增加网型的多余观测，行成多条闭合环（锁）或者多条附合导线，增加导线的闭合环检核条件，从而达到提高网型的整体强度和精度的目的。

图6：双导线网测量示意

⑵洞内导线陀螺仪定向复核测量

通过对洞内导线增加陀螺仪定向测量，有效确保洞内导线的准确性。陀螺仪定向测量步骤如下：

①在洞口已知控制边进行2测回定向测量，标定仪器常数；

②在洞内待定边进行3测回定向测量；

③在洞口原控制边进行2测回定向测量，以两次控制边测量结果检验仪器的稳定性和精度，确保陀螺定向成果准确可靠。

图7：陀螺仪定向测量（地面、洞内）

⑶其它措施

①通过优化二次注浆配合比及注浆压力，同时提高注浆频率即每两环注一次，确保成型隧道管片的稳定性。

②加大洞内管片姿态测量频率。由之前的2次/天增加到4次/天，直到管片稳定之后才能降低测量频率。

③若管片姿态超出设计偏差值，及时与设计沟通，最终确定是否需要调坡调线。

图8：盾尾中管片姿态测量

4 结 论

成都轨道交通19号线二期工程盾构施工通过盾构机掘进参数、管片选型与拼装、注浆措施、洞内导线控制等技术的创新最终形成了“长距离大断面盾构施工线形控制技术”，技术的应用减少了对成型隧道缺陷处理的工程量，有效的保证了隧道贯通质量及成型隧道线形质量，在提高功效、降低成本创造效益的同时，也满足了现场施工质量、施工工期及文明环保施工等方面的要求，取得了较好的经济、社会效益，树立了企业盾构施工品牌形象。

图9：成型隧道外观质量

参考文献：

[1]郭平 隧道洞内虚拟双导线测量技术研究［J］.测绘通报.2016（11）；

[2]王成，王国义 盾构隧道同步注浆新型双液注浆材料的研究［J］.隧道建设.2017（04）；

[3]欧莘玮 一种盾构施工实时补充注浆防沉降控制方法.CN107120121A[P].2017-09-01。

作者简介：

陈星宇：（1993-），女，四川阆中人，助理工程师，现任职中国水电五局成都地铁19号线二期工程土建4工区项目工经部高级主管，从事城市轨道交通工程技术管理工作。

刘 奇：（1989-），男，河南漯河人，现任职中国水电五局成都地铁19号线二期工程土建4工区项目工经部副主任，从事城市轨道交通工程技术管理工作。

论文作者:陈星宇,刘奇

论文发表刊物:《基层建设》2020年第2期

论文发表时间:2020/4/29

标签：管片论文;  盾构论文;  隧道论文;  导线论文;  断面论文;  注浆论文;  测量论文;  《基层建设》2020年第2期论文;