盾构机在淤泥质地层中推进如何控制盾构机姿态的研究
淤泥质软土地层中盾构法施工常见问题及应对措施探讨
淤泥质软土地层中盾构法施工常见问题及应对措施探讨摘要在沿海城市中地铁隧道常见于淤泥质软土地层中,本文以杭州至绍兴城际铁路工程衙前站~杨汛桥站盾构区间施工为工程背景,总结归纳了盾构法施工在淤泥质软土地层常见问题及采取的应对措施效果分析,对在该类似地层下盾构法施工提供一定借鉴和参考。
关键词淤泥质软土盾构法管片上浮0引言本文工程背景所处的浙江杭州、绍兴等地属于典型的软土地区,广泛分布厚层软土,主要由淤泥质土组成,而淤泥质软土地层因其独特的“天然含水量高,压缩性高,灵敏度高、触变性强、流变性大、强度低,透水性低”等特点容易造成盾构施工作业中出现地表沉降过大或塌陷、管片上浮破损渗漏水等问题,严重影响隧道施工安全质量。
1工程背景杭州至绍兴城际铁路工程衙前站~杨汛桥站区间隧道盾构段起点里程为DK3+626.666,终点里程为DK5+671.336。
右线全长2037.854米,左线全长2035.124m,区间隧道最小埋深9.551m,最大埋深26.649m,最大坡度为24.4156‰下坡。
衬砌管片外径φ6600mm,厚度350mm,环宽1200mm,采用通用楔型环错缝拼装。
隧道掘进采用2台盾构机,一台由中铁装备制造的φ6760mm土压平衡盾构机;另一台盾构机由辽宁三三工业有限公司制造的φ6790mm土压平衡盾构机。
2淤泥质软土中盾构法施工出现问题及解决措施2.1 盾构机掘进中管片上浮严重衙前站~杨汛桥站盾构区间右线试掘进段施工期间,通过对成型管片姿态实时监测发现1~50环推进完成后管片上浮严重,其中第47环管片最大上浮量已达到125mm,管片垂直偏差88mm已经接近管片控制值(100mm),并伴有管片错台、破损、渗漏等问题出现,对工程施工安全质量造成严重的影响。
1)主要原因分析(1)区间主要地层由③1淤泥质黏土、③2淤泥质粉质黏土组成。
该地层软土具有“天然含水量高,压缩性高,灵敏度高、触变性强、流变性大、强度低,透水性低”等特性。
盾构机姿态控制与纠偏
土压平衡盾构机姿态控制与纠偏目录一、姿态控制 (3)1 、姿态控制基本原则 (3)2、盾构方向控制 (3)3、影响盾构机姿态及隧道轴线的主要因素 (6)二、姿态控制技术 (10)1 、滚动控制 (10)2 、盾构上下倾斜与水平倾斜 (11)三、具体情况下的姿态控制 (12)1 、直线段的姿态控制 (12)2 、圆曲线段的姿态控制 (13)3 、竖曲线上的姿态控制 (14)4 、均一地质情况下的姿态控制 (15)5 、上下软硬不均的地质且存在园曲线段的线路 (15)6 、左右软硬不均且存在园曲线段的线路 (15)7 、始发段掘进调向 (16)8 、掘进100m 至贯通前50m 的调向 (16)9 、贯通前50米的调向 (17)10 、盾构机的纠偏 (17)11 、纠偏的方法 (18)四、异常情况下的纠偏 (19)1 、绞接力增大,行程增大 (19)2、油缸行程差过大 (20)3、特殊质中推力增加仍无法调向 (20)4 、蛇形纠偏 (22)5 、管片上浮与旋转对方向的影响 (22)五、大方位偏移情况下的纠偏 (23)一、姿态控制1 、姿态控制基本原则盾构机的姿态控制简言之就是,通过调整推进油缸的几个分组区的推进油压的差值,并结合绞接油缸的调整,使盾构机形成向着轴线方向的趋势,使盾构机三个关键节,是(切口、绞接、盾尾)尽量保持在轴线附近.以隧道轴线为目标,根据自动测量系统显示的轴线偏差和偏差趋势把偏差控制在设计范围内,同时在掘进过程中进行盾构姿态调整,确保管片不破损及错台量较小。
通常的说就是保头护尾.测量系统主要的几个参数:盾首(刀盘切口)偏差:刀盘中心与设计轴线间的垂足距离.盾尾偏差:盾尾中心与设计轴线间的垂足距离。
趋势:指按照当前盾构偏差掘进,每掘进1m产生的偏差,单位mm/m .滚动角:指盾构绕其轴线发生的转动角度.仰俯角:盾构轴线与水平面间的夫角。
2、盾构方向控制通过调节分组油缸的推进力与油缸行程从而实现盾构的水平调向和垂直调向。
大直径泥水盾构泥岩地层掘进施工控制技术
大直径泥水盾构泥岩地层掘进施工控制技术哎呀,这个话题听起来就挺专业的,不过别担心,咱们就聊聊这个大直径泥水盾构在泥岩地层里怎么掘进,就像咱们平时聊天一样,轻松点。
首先得说,这个大直径泥水盾构,就是那种能在地下钻个大洞的机器,特别厉害。
泥岩地层呢,就是那种黏糊糊、滑溜溜的土,有点像咱们小时候玩的泥巴,但是更硬,更结实。
咱们先说说这个盾构机怎么工作的。
想象一下,这机器就像个巨大的钻头,前面有个刀盘,转起来能把泥岩地层一点点磨碎。
但是,这泥岩地层不是一般的土,它硬得很,所以盾构机得有足够的力量和技巧。
咱们得控制好这个刀盘的转速和压力,不能太快也不能太慢,太快了机器受不了,太慢了又掘进不了。
这就像咱们炒菜,火太大菜就糊了,火太小菜又不熟,得刚刚好。
然后,咱们得注意泥浆的配比。
泥浆就是盾构机掘进时用来润滑和支撑洞壁的液体。
这泥浆得稠稀适中,太稠了机器转不动,太稀了又支撑不住洞壁。
这就像咱们和面,面太硬了不好擀,面太软了又包不住馅。
接下来,咱们得时刻监控掘进过程中的压力和土层的变化。
这就像咱们开车,得时刻注意路况和车况,不然就容易出事故。
盾构机也是一样,得根据土层的变化调整掘进参数,保证安全和效率。
最后,咱们得注意盾构机的维护。
这机器在地下工作,环境恶劣,得定期检查,及时维修。
这就像咱们的汽车,定期保养,才能开得长久。
总的来说,大直径泥水盾构在泥岩地层掘进,就像咱们日常生活中的很多事一样,需要耐心、技巧和细心。
咱们得把握好每一个细节,才能保证工程的顺利进行。
这不仅是技术活,更是艺术活,需要咱们用心去感受和掌握。
希望咱们的聊天能让你对这个话题有更深的了解,也希望你能在实际工作中运用这些小技巧,让工程更加顺利。
盾构机姿态控制与纠偏
土压平衡盾构机姿态控制与纠偏目录一、姿态控制 (3)1 、姿态控制基本原则 (3)2、盾构方向控制 (3)3、影响盾构机姿态及隧道轴线的主要因素 (6)二、姿态控制技术 (10)1 、滚动控制 (10)2 、盾构上下倾斜与水平倾斜 (11)三、具体情况下的姿态控制 (12)1 、直线段的姿态控制 (12)2 、圆曲线段的姿态控制 (13)3 、竖曲线上的姿态控制 (14)4 、均一地质情况下的姿态控制 (15)5 、上下软硬不均的地质且存在园曲线段的线路 (15)6 、左右软硬不均且存在园曲线段的线路 (15)7 、始发段掘进调向 (16)8 、掘进100m 至贯通前50m 的调向 (17)9 、贯通前50米的调向 (17)10 、盾构机的纠偏 (17)11 、纠偏的方法 (18)四、异常情况下的纠偏 (20)1 、绞接力增大,行程增大 (20)2、油缸行程差过大 (20)3、特殊质中推力增加仍无法调向 (21)4 、蛇形纠偏 (22)5 、管片上浮与旋转对方向的影响 (22)五、大方位偏移情况下的纠偏 (23)一、姿态控制1 、姿态控制基本原则盾构机的姿态控制简言之就是,通过调整推进油缸的几个分组区的推进油压的差值,并结合绞接油缸的调整,使盾构机形成向着轴线方向的趋势,使盾构机三个关键节,是(切口、绞接、盾尾)尽量保持在轴线附近。
以隧道轴线为目标,根据自动测量系统显示的轴线偏差和偏差趋势把偏差控制在设计范围内,同时在掘进过程中进行盾构姿态调整,确保管片不破损及错台量较小。
通常的说就是保头护尾。
测量系统主要的几个参数:盾首(刀盘切口)偏差:刀盘中心与设计轴线间的垂足距离。
盾尾偏差:盾尾中心与设计轴线间的垂足距离。
趋势:指按照当前盾构偏差掘进,每掘进1m产生的偏差,单位mm/m 。
滚动角:指盾构绕其轴线发生的转动角度。
仰俯角:盾构轴线与水平面间的夫角。
2、盾构方向控制通过调节分组油缸的推进力与油缸行程从而实现盾构的水平调向和垂直调向。
浅析盾构掘进施工的姿态控制
浅析盾构掘进施工的姿态控制作者:任青山来源:《城市建设理论研究》2013年第17期摘要:本文结合广州地铁广佛线某盾构区间地层软硬不均,线路曲线多、坡度变化大,针对土压平衡盾构掘进姿态控制问题,介绍了盾构姿态控制的基本概念,总结了影响盾构掘进姿态的因素并从地质条件、盾构掘进、管片选型、测量及注浆控制等几个方面提出了盾构姿态的控制分析。
关键词:盾构;姿态控制中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:1 概述盾构是隧道工程施工的专用机械,由于掘进开挖面和盾壳外围土压力的不均衡、隧道线形变化、复合地层软硬不均等方面的影响,盾构的实际推进轴线无法与理论轴线保持一致,本文结合广州地铁广佛线某区间隧道施工,研究土压平衡盾构在变化地层中的姿态控制。
广佛线某盾构区间隧道主要穿越地层为淤泥质土、粉质粘土、〈6〉全风化泥质粉砂岩、〈7〉强风化泥质粉砂岩、〈8〉中风化粉砂岩、〈9〉微风化粉砂岩,岩石单轴抗压强度最高达到61.9MPa,曲线最小半径为350m,最大纵坡为29‰,采用土压平衡盾构施工,由于地层不均、小半径掘进、坡度变化等影响,增加了盾构姿态控制的难度。
盾构区间部分地质断面图2 盾构姿态及偏差盾构姿态是施工过程中,根据测量而得的盾构机相对于设计轴线的状态,盾构姿态偏差主要分为方向偏差与滚动偏差。
方向偏差是盾构在水平、垂直方向上偏离设计轴线的情况,滚动偏差反映盾构自身的旋转情况,盾构姿态的好坏直接影响已成型隧道偏离设计轴线的程度及隧道的施工质量。
(1)方向偏差:方向偏差包含水平偏差与垂直偏差。
盾构不同部位推进千斤顶参数的偏差易引起掘进方向的偏差,盾构表面与地层间的摩擦阻力不均衡,掌子面土压力以及切口环切削欠挖地层所引起的阻力不均衡,也会引起一定的偏差,掌子面地层分界面起伏较大、软硬不均,都易引起方向偏差,即使掌子面地质的物理性质均衡,受盾构刀盘自重的影响也会有低头的趋势。
(2)滚动偏差:盾构掘进的推力是由管片提供的,刀盘切削地层的扭矩主要由盾构壳体与洞壁之间形成的摩擦力矩来平衡。
盾构机掘进姿态精确控制技术
(成 环 管 片 轴 线对 盾 构 轴线 的影 响 盾 构推 进 反 力 2 )
支点 设在 成环 管片 上 , 当成: 管 片轴 线控 制 不理 想 时就 } 不 会 对 盾构轴 线 产生 影响 , 产生 方 向偏差 。
1
A B为 测量 标 志 , 、 、 a b为盾 构 机 发 生滚 动 后 测 量 标 志所 处 的新位 置 , a H H 、 b为 a b两 点 的 高程 , 为 盾 构 、 a 机 的滚动 圆心 角 。
1 滚动偏 差 . 1
采 用 通 用 的光 学 测量 仪 器 ( 经 纬 仪 、 准仪 等 ) 如 水 , 盾 构掘 进 时 , 刀盘切 削土 体 的扭 矩主 要是 靠 盾构 壳 对盾 构 的姿态 进行 监测 。 体与洞 壁 之 间形 成 的摩擦 力矩 来平 衡 。 当盾 构掘 进机 壳 ( 滚 动 角的监 测 。 1 ) 体与 洞 壁 之 间产 生 的摩 擦 力 不 能平 衡 刀 盘 切 削土 体 产
广东建材20 年第7 08 期
上 式 中 , 果 H a O 表 明盾 构 机 逆 时 针 方 向滚 如 bH>, 动 , 果 H a O 表 明盾构 机顺 时针 方 向滚动 。 如 bH ( ,
工艺与设备
3 特殊地层下的姿态控制 . 4
盾 构通过 复合 地层 ( 即作业 面 土体 的抗 压 强度等 力 () 2 竖直 方 向的监测 。 用 电子经 纬仪直 接测 量盾 构 学 性 能指 标 存在 很 大 差 异 的地 层 ) , 据 掌 子 面 的地 采 时 根 的俯 仰 角变 化, 仰或 下俯 时其 角度 增 量 的变 化方 向相 质 情况 , 上 对液 压 推进 油缸进 行分 区操 作 。 液 压推 进油 缸 的分 区 , 采用 如 下方案 ( 图 2 : 见 ) ( 水平方 向角 的监 测 。 3 ) 采用 电子 经纬 仪直 接测 量盾
盾构施工不同地层难点分析及控制
盾构施工不同地层难点分析及控制发布时间:2022-05-18T08:20:02.112Z 来源:《建筑实践》2022年2月第3期作者:许良海[导读] 随着城市发展,地铁使人们在城市交通出行方面感受到生活质量的提高和便捷。
充分利许良海中铁二十五局深圳地铁16号线二期三工区项目部广东深圳 518100摘要:随着城市发展,地铁使人们在城市交通出行方面感受到生活质量的提高和便捷。
充分利用城市地下空间,缓解因时间集中、客流量较大的城市交通问题。
地铁的发展已经不在是一线城市的专属,目前很多二线城市都在建设地铁,而修建地铁隧道目前国内基本采用盾构法施工,盾构施工中由于地层及隧道上方周边环境的不同所带来的施工难点也各有不同。
本论文基于土压平衡盾构机在广州、佛山、深圳、杭州、宁波、南通、南京等地面对不同地层环境和建筑物时如何做出不同的风险点控制和制定不同施工方案做出详细的分析。
关键词:盾构施工;地铁;盾构机;参数控制1盾构施工地层、环境简介一般地铁建设盾构施工中所遇到的地层大致可分为回填土、黏土层、砂层、淤泥层、岩层五大类。
而隧道上方地面周边环境也各不相同,如隧道上方有房屋、管线、铁路、公路、桥梁、江河等。
不同的地层和地表环境对盾构施工带来的要求也各有不同,通常一条隧道会遇到很多种地层和建筑物,随着地层的变化和地表环境的变化需要做出不同的施工方案和风险点控制。
2盾构推进各地层难点及注意要点2.1回填土的难点及要点分析回填土地层难点一般是隧道埋深较浅,地层稳定性不强。
推进回填土地层时需要注意的是控制好盾构姿态不要栽头,改良好渣土使出土顺畅达到土压平衡的状态掘进[1]。
控制好土压,如果土压过高会导致地表隆起,长期高土压推进也会造成土仓内结泥饼、推进速度变慢、出土量增多等恶性循环。
若是土压过低则可能造成地面塌方等严重后果。
应当根据每天的测量数据来设定合适的土仓压力[2]。
调整泡沫的发泡率配合土仓加水的比例使渣土改良达到最佳效果,推进过程中时刻关注出土情况,通过数据反馈提前作出参数调整。
盾构机泥岩地层中的控制要点
盾构机在软土地层中掘进的控制要点朱斌摘要:盾构机的操作技术在盾构施工方面中占有极其重要的位置,控制盾构机姿态,调整盾构机各个系统参数,保证管片成型质量,防止地面沉降过大,造成地面塌方和隆起。
以土压平衡盾构机为例,做如下浅谈。
关键词:参数控制,管片成型质量盾构机在软土地层中掘进控制要的可分为以下两个方面,第一是盾构机各系统参数的调整,使盾构机快速的达到土压平衡。
其次就是盾构机在掘进完成后如何保证管片的成型质量。
1、盾构机参数的控制。
盾构机六个主要参数之间有着紧密的联系,它们相辅相成共同反映盾构机当前的施工状态。
利用控制这六个主要参数,是盾构施工中的重点。
1.1如何防治刀盘结泥饼刀盘结泥饼,也主要是表现在刀盘中心部分、土仓底部,是盾构机在强风化泥岩地层中普遍存在的问题,控制好土仓的仓位以及渣土的改良及其重要。
操作手在控制盾构机时要对盾构参数保持时刻警惕,当参数发生变化时及时调整,改善盾构机工况。
刀盘结泥饼主要表现在螺旋机出口的渣土温度高,一般在42℃以上,土仓隔板温度55℃以上。
盾构机参数表现出刀盘扭矩、推力增加,掘进速度减小。
盾构机操作显示屏上的土压计数据长期不变或者反映迟钝。
防止刀盘结泥饼的主要方法有以下几点:第一是要控制土仓渣土仓位,不要满仓掘进,一般情况保证在二分之一或者三分之一,适当的在加以气压辅助掘进,以保证土仓压力满足施工要求,防止地面沉降或坍塌。
第二是要保证渣土改良的效果良好,适当向土仓加水,防止渣土过干。
第三是利用计划停机时间,不定期的向土仓里加入分散剂或者使用带有分散性的改良剂。
第四是在盾构机设计及选型时选择刀盘开口率较大的刀盘。
1.2如何控制掘进过程的喷涌喷涌的原因一是由于同步注浆和二次注浆未将地层与管片之间的间隙填充密实,地层浅层滞水通过间隙不断的汇集,随着隧道掘进距离的增加,汇水通道越来越多,汇水量及压力不断的增加,导致在掘进时形成的后方来水喷涌。
二是隧道断面的地层含水量大,旁通水系多,汇水通道多形成的前方来水喷涌。
盾构技术姿态控制要点
盾构技术姿态控制要点
随着社会的发展,城市的逐步建设,力学模拟技术越来越受到社会的重视,尤其是城市桥梁建设,为保证施工质量,提高建筑物的使用寿命,模拟、校核均有重要的作用。
其中,盾构技术已经成为城市桥梁建设中不可缺少的重要技术。
盾构施工技术在保证施工质量的前提下,有效降低施工成本,缩短施工工期,同时也可以有效保护环境,满足当今技术的发展需求。
盾构施工过程中,姿态控制技术是一项比较重要的技术,它能够确保盾构施工的安全性和质量。
需要特别注意的是,在盾构施工过程中,盾构机的姿态是极其重要的,如果盾构机的姿态不合理,往往会影响到施工质量,甚至会对作业安全形成严重的逆反作用。
因此,在盾构施工过程中,如何正确控制盾构机的姿态,就显得尤为重要。
首先,要正确安装盾构机,确保其安全可靠,同时要根据设计施工画图,确定好每个施工阶段的目标姿态,以确保施工质量。
其次,要加强对盾构机姿态的实时监测,及时发现和纠正姿态异常。
最后,要通过不断的研究,提高盾构机姿态控制技术,使其在施工过程中能够更好地发挥作用。
总之,盾构技术施工过程中,姿态控制技术是非常重要的。
盾构姿态系统控制技术
收 稿 日期 : 0 1- 8- 2 2 1 0 0
当盾构施工所处 地层 为第 1 和第 2类 地层 时 , 类 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 , 最大 限度减小 地层 为 对盾构姿态 的影响 , 需制定针对措施 。
1 )当 盾 构 施 工 所 处 地 层 属 于 淤 泥 质 地 层 时 , 由
作者简介 : 尹清锋 , , 男 硕士 , 工程 师, 轨道分公司技术质量部副经理
主要 从 事 城 市 轨 道 交 通 工 程 施 工 和 技 术 管 理 工 作
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控 制 , 且 可操 作 性 不 强 。 并
2 1 盾构 始 发 前 姿 态 控 制 技 术 [-] . 2 5
2 1 1 工程 地质现 状分 析及 处理 技术 ..
2 1 1 1 盾 构 施 工 所 处 地 层 分 类 ... 目前 盾 构 施 工 所 处 地层 大概 可 分 为 以下 4类 : 1 第
都市快轨 交通 ・第2 5卷 第 3期 2 1 0 2年 6 月
土建技术 ●
d i1 . 9 9 j i n 1 7 — 0 3 2 1 . 3 0 1 o: 36 /. s.6 2 6 7 .0 20 .2 0 s
盾 构 姿 态 系统控 制 技 术
尹清锋 油新 华 张 峰 邓美 龙 鲁 号
类为卵 ( ) 层 、 ( ) 碎 石 圆 角 砾层 、 砾砂 层 、 砂层 、 粗 中砂 层、 细砂层 、 粉砂层 、 土层 、 粉 黏性 土层 中的某 一种地 层 或某几土层 的混合层 ; 2 为岩石 层 ; 3类 为淤泥 第 类 第 质 土层 ; 4 为以上 3类 的混合层 。 第 类 2 1 1 2 影 响盾构姿 态的地层 确 定 ...
浅谈盾构机姿态的控制方法
浅谈盾构机姿态的控制方法摘要南水北调中线穿黄一期工程以德国VMT公司的盾构机为例,介绍盾构机的组成、工作原理和激光导向系统的组成,探讨盾构隧道施工中盾构机姿态控制的原理。
分析盾构施工过程中不同地质条件下姿态控制技术,并提出一些盾构机的纠编措施。
关键词:盾构施工; 盾构机; 姿态控制目录第1章绪论 (1)1.1前言 (1)第2章盾构机姿态控制的组成与功能 (2)2.1推进系统 (2)2.2导向系统 (3)2.3数据采集系统 (4)第3章定位的基本原理 (4)第4章盾构掘进方向的控制与调整 (5)4.1穿黄隧洞II-A标盾构施工地质条件 (5)4.2盾构姿态偏差 (6)4.3盾构机的纠偏措施 (7)4.4不同地质环境中盾构机掘进姿态的控制方法 (7)第5章盾构机姿态位置的测量及检测 (8)5.1盾构机始发定位测量 (8)5.2盾构推进中姿态测量和计算 (9)5.4环片成环现状测量 (10)5.5隧洞沉降测量 (11)5.6盾构机推进中导向控制点的复测 (11)5.7贯通测量 (12)5.8贯通测量误差估算 (13)结论 (14)致谢 (15)第1章绪论1.1前言20世纪70年代以来,盾构掘进机施工技术有了新的飞跃。
伴随着激光、计算机以及自动控制等技术的发展成熟,激光导向系统在盾构机中逐渐得到成功运用、发展和完善。
激光导向系统,使得盾构法施工极大地提高了准确性、可靠性和自动化程度,从而被广泛应用于铁路、公路、市政、油气等专业领域。
1.2 盾构机的基本工作原理盾构机主要依靠千斤顶的推力向前推进的,盾构机千斤顶分置上下左右四个区,各区千斤顶相对独立,同一分区的千斤顶的动作是一致的,对盾构机的位置和姿态的线形管理是靠设定盾构机各区千斤顶的压力调节来实现的。
穿黄隧洞盾构受地质条件影响,盾构机在推进过程中开挖面上土压力的不均衡性、地下土层变化及其他方面的影响,盾构机的实际推进轴线无法与理论轴线保持一致(如下图)。
盾构姿态调整作业指导书
盾构姿态调整作业指导书一、姿态控制1.1姿态控制基本原则以隧道轴线为目标,根据自动测量显示的轴线偏差和偏差趋势,把偏差控制在设计范围内,同时在掘进过程中进行盾构姿态调整确保不破坏管片。
通俗的说就是“保头护尾”。
1.2盾构机方向控制要点通过分组油缸的推进力和推进行程从而实现盾构的左转、右转、抬头、低头和直行。
方向控制要点:(1)控制基点:以盾尾位置为控制基点;(2)调节量控制:一环掘进调节10mm较为合理,线性最佳;(3)趋势调节:趋势调节不能变化太大,急于纠偏,大趋势变化由大方位变化而来;(4)铰接操作:铰接油缸位置总处于最大伸出与最小缩回行程之和。
满足铰接弯曲。
1.3盾构机姿态控制一般细则(1)一般情况下,盾构机的方向纠偏应控制在±20mm 以内,在缓和曲线及圆曲线段,盾构机的方向纠偏应控制在±30mm 以内。
曲线半径越小,控制难度越大。
纠偏量受到设备状况,地质条件和施工操作等方面原因的影响。
当开挖面地质均匀或软硬上下相差不大时,保持盾构机轴线与隧道设计轴线平行较容易。
方向偏角应控制在5mm/m以内,特殊情况下不宜超过10mm/m;否则,会因盾构急转弯过急造成盾尾间隙过小破坏盾尾刷和管片错台破裂漏水。
(2)当盾构机遇到上硬下软土层时,为防止盾构机机头下垂,要保持上仰姿态;反之保持下俯状态。
掘进时要注意上下两段及左右两侧的千斤顶形程差不能相差太大,一般控制在20mm以内,特殊情况下不能超过60mm。
(3)当开挖面内的左,右低层软硬相差很大而且又处于曲线段时,盾构机的方向控制比较难。
此时,可降低掘进速度,合理分配各区的千斤顶推理,必要时,可将水平偏角放宽到10mm/m,以加大盾构机的调向力度。
当以上操作无法将盾构机的姿态跳到合理位置时,将考虑使用超挖刀。
(4)在曲线掘进时,管片易往曲线外侧偏移,因此,一般情况下让盾构机往曲线内侧偏移一定量。
根据曲线半径不同,偏移量通常取10-30mm。
淤泥地层盾构法施工的难点分析及控制重点
淤泥地层盾构法施工的难点分析及控制重点摘要:本文以天津市滨海新区首条地铁区间B1线项目为例,分析工艺流程及技术要点,并提出施工质量控制措施。
关键词:地铁隧道;盾构施工;掘进;监测引言盾构施工是地铁隧道工程的重要环节,盾构机作为施工关键设备,盾构机钢壳具有较强的支护能力,通过千斤顶提供推力,使盾构机向前移动,有序完成切削土体、输送土渣、设置衬砌等环节的相关工作。
盾构法在应用中存在诸多技术要点,加强质量控制十分必要。
1工程概况1.1地质特性天津市滨海新区首条地铁区间B1线项目,盾构施工区间穿越淤泥质粉质黏土层、含黏性土粉砂、粉质黏土层。
隧道洞身上部为粉质黏土夹粉砂层、粉质黏土层、黏土层、杂填土层;下部为淤泥质粉质黏土、含砂性土粉砂、粉质黏土。
其岩性特征及分布描述见表1。
表1 盾构区间地层岩性特性特征值1.2盾构机参数欣嘉园东站~欣嘉园区间采用1台铁建重工制造的土压平衡盾构机进行施工。
其主要部件尺寸如下表2。
表2 盾构机性能及主要参数1.3阶段划分盾构施工包含 3 个阶段:①始发作业阶段,例如设置盾构工作井,根据施工需求选择合适型号的盾构机并安装等;②掘进阶段,此时的工作量较大,如盾构连续掘进、设备转换等;③盾构到达阶段,主要指的是各项收尾工作,如针对接收井洞口土体的加固处理,有序组织盾构机的拆卸作业等。
2 地铁隧道盾构法施工难点分析2.1 盾构始发、接收盾构施工涉及到的各阶段中,盾构始发、接收是重要工作。
破除洞门围护结构后,全方位检查掌子面的土体情况,以便给盾构机的运行提供便捷的条件,使其能够有效顶到掌子面[1]。
若洞口出现渗漏现象,则要视实际情况采取合适的补救措施。
此外,检查仓内压力,并做好混凝土块等杂物的清理工作。
2.2 正式开始掘进结束盾构始发后,即可进入到掘进环节,期间要注重对管片拼装的检查以及盾构姿态的调整。
加强监测,例如掘进时的推力、扭矩等,各项指标都要稳定在合理范围内。
为给掘进施工提供正确的引导,需选择具有代表性的试验段(长度以 100 m 为宜),根据此段的盾构掘进施工效果修正设计参数,以便盾构施工作业可顺利推进。
地铁盾构施工中盾构姿态的控制方法
地铁盾构施工中盾构姿态的控制方法作者:章俊凯来源:《城市建设理论研究》2013年第14期摘要: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的一般原则及其具体的控制方法。
关键词:盾构姿态;控制;原则;技术中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:近年来,随着建筑业的发展,盾构施工技术有了很大提高,其中对盾构姿态的控制属于工程施工中的难点。
虽然一些专家学者对此进行了相关的研究,但是一直都不是很完善,本文对此作一下探讨。
一、盾构姿态控制原则及标准1、盾构姿态控制原则在盾构姿态满足隧道设计轴线要求的基础上,应遵循“频纠偏、小纠偏、不超限”的原则,避免“急纠偏、大纠偏、屡超限”的现象存在,保证地铁隧道的工程质量。
2、盾构姿态控制标准(1)根据盾构法隧道施工与验收规范(GB50446—2008),地铁隧道轴线平面位置最大允许偏差为±100mm;地铁隧道轴线高程位置最大允许偏差为±100mm。
(2)根据地铁隧道盾构工程设计图纸要求,一般情况下,地铁隧道轴线平面位置最大允许偏差为±50mm;地铁隧道轴线高程位置最大允许偏差为±50mm。
(3)综合规范和设计图纸要求,并考虑可能存在的其他各种误差,盾构姿态控制标准从严确定:地铁隧道轴线平面位置最大允许偏差为±40mm;地铁隧道轴线高程位置最大允许偏差为±40mm。
二、盾构姿态控制技术根据施工所处的不同阶段,姿态控制技术可分为始发前、始发、掘进和到达4个阶段。
1、盾构始发前姿态控制技术(1)盾构施工所处地层分类目前盾构施工所处地层大概可分为以下4类:第1类为卵(碎)石层、圆(角)砾层、砾砂层、粗砂层、中砂层、细砂层、粉砂层、粉土层、黏性土层中的某一种地层或某几土层的混合层;第2类为岩石层;第3类为淤泥质土层;第4类为以上3类的混合层。
盾构施工姿态控制
17:29盾构施工姿态控制广州轨道交通建设监理有限公司广州地铁设计院盾构技术研究所王晖wh317:29一、姿态控制的基本概念二、姿态控制上易出现的问题及原因三、影响盾构掘进姿态的要素 四、出现侵限时的处理措施17:29姿态控制的基本概念1、盾构机坐标控制系统模型17:2917:2917:29偏航,通俗地讲就是偏离航向。
严格的定义是这样的,首先定义一个本体坐标,本体质心为原点O ,预定运动方向切线(或者说航向、轨迹切线)为x 轴,指向地心方向为z 轴,根据右手法则确定y 轴(即xOy 平面的法向)。
有了坐标后如果本体绕x 、y 、z 轴转动,即相应地得到滚动角、俯仰角和偏航角,三个角度确定了物体的运动时姿态。
在偏航角存在的情况下,物体发生偏航。
幻灯片 1wh3 121212121王晖, 2004-11-117:29假设盾构机前体中心A 和中体中心B 的坐标分别为(x A ,y A ,z A )、(x B ,y B ,z B )AB B A S z z /)(−=俯仰角ABB A S H H /)(−=水平趋势ABB A S V V /)(−=垂直趋势17:292、姿态控制要达到的目的: (1)使盾构机沿着设计轴线前进通过人工测量或自动导向系统测量盾构机姿态得知水平、垂直方向偏差以及水平和垂直方向趋势、滚动角等,当发生偏差时,通过改变分区千斤顶推力来调整。
当偏差较大时,通过仿形刀(或超挖刀)、铰接装置17:29 (2)使管片与盾构机之间保持良好姿态17:29通过铰接千斤顶行程/行程差/(铰接角度)的控制和正确的管片选型达到目的。
17:29二、姿态控制上易出现的问题及原因1、测量问题导致偏差:(1)自动导向系统发生偏差导致的轴线偏差。
输入数据错误、全站仪误差、隧道扭转引起的系统测量误差、测量系统故障。
(2)工程施工测量误差引起盾构姿态超出轴线控制范围内。
测量计算方法不正确、控制点偏差、导线测量误差、人工复测调整数据不及时等。
盾构机在淤泥质地层中推进如何控制盾构机姿态的研究讲义
盾构机在淤泥质地层中推进应如何控制好盾构机姿态的方法和研究作者:李懂懂引言随着城市的快速发展,我国各大城市都在进行建设地铁。
盾构法施工技术得到了广泛的应用。
当盾构机在不同地质条件推进时盾构姿态的控制是有所差别的。
东方大道站~独墅湖南站盾构区间左线1772.729m、右线1794.2m。
总长度为3566.929m。
本区间线路始于东方大道站东端,下穿花泾港河道后线路稍向北偏,下穿独墅湖公园、赏湖路、规划地块(一类居住用地)及苏州运河后,线路转向北下穿过规划地块(二类居住用地)后折向启月街到达独墅湖南站。
区间线路共有两段曲线,半径分别为2000m、450m,左右线路中心线间距13.0~16.5m。
区间隧道纵坡呈“V”字型,最大坡度25‰,最小坡度3.5‰。
与车站相连端的竖曲线半径为3000m,其余半径为5000m。
隧道埋深10.8~19.1m,下穿苏州运河段隧道最小埋深约11.6m。
图2.1 东方大道站~独墅湖南站区间平面示意图序号区间名称隧道通过的主要地层为地下水情况隧道埋深1 东方大道站~独墅湖南站区间隧道通过的主要底层为:④2层粉土夹粉质粘土,局部为②Y层淤泥质粘土、③3层粉土、④1层粉质粘土、⑤1层粉质粘土场区地下水主要为松散浅层孔隙潜水和松散岩类孔隙(微)承压水。
潜水位埋深:0.3~2.5m;微承压水主要赋存于③2层粉质粘土和⑤2层粉土夹粉砂层。
其层顶埋深分别为11.6~22m、27.8~33.1m;承压水主要赋存于⑦2粉土层及⑦4粉土夹粉砂层,⑦2层与上部⑤2层相互贯通。
⑦4层层顶埋深为50~52m。
工程场区分布的④1和⑤1层粘性土,呈软~流塑状,是场区相对软弱的土层;沿线场区分布的②Y层淤泥质粘土,流塑状,是场区内主要软弱地层。
工程所在场区在基坑开挖范围内分布的③3层粉土和④2粉土夹粉质粘土层,为弱透水层、渗透性尚好,在一定水头压力差作用下易发生渗透变形,其表现形式主要为流土或管涌等。
13~16.5m图2.2 东方大道站~独墅湖南站区间地质断面示意图1.淤泥质土层中盾构机掘进姿态的控制盾构机在软弱土层中掘进时, 由于地层自稳性能极差, 为控制盾构机水平和垂直偏差在允许范围内, 避免盾构机蛇形量过大造成对地层的过量扰动, 宜将盾构机掘进速度控制在30~40mmöm in 之间, 刀盘转速控制在1. 5röm in 左右。
盾构姿态及沉降控制实例总结
集团有限公司玛丽市轨道交通1号线二期工程土建施工三标段项目经理部
2.2河玉区间左线掘进姿态控制情况
➢ R400m曲线段姿态控制情况
河玉区间始发后36环—537环为R450m曲线段,成型隧道质量,错台、渗漏水控制良 好,成型隧道轴线控制均在设计要求范围内。但是在掘进过程中,盾构垂直姿态最大值 为偏上122mm偏下-70mm,水平偏差最大值为偏右79mm,偏左-86mm;
0.010928
0.56
90
9.83
500
51.731191
0.009835
0.51
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47.028487
0.008941
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43.109538
0.008196
0.43
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9.83
650
39.793486
0.007565
0.4
90
9.83
700
36.951143
0.007025
(1393~1522环) (1522~1603环)
集团有限公司凸玛曲丽线市轨道交通1号线二期工程R土=3建0施00工m三l标=8段4 项目经理部
直线段
i= 2‰ l=12.226
2.2河玉区间左线掘进姿态控制情况
➢ R400m曲线段情况
环号:+34~+537环,平曲线R=400 ,长=605米,竖曲线:最大-25‰下坡段。
4、注浆工艺: 注浆压力和数量不均匀,会导致管片姿态、掘进姿态发生偏移或仰 俯。
5、管片选型:需始终保证管片与盾构尾部姿态一致,防止盾尾间隙过小,影响盾 构姿态调整
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盾构机在淤泥质地层中推进应如何控制好盾构机姿态的方法和研究作者:李懂懂引言随着城市的快速发展,我国各大城市都在进行建设地铁。
盾构法施工技术得到了广泛的应用。
当盾构机在不同地质条件推进时盾构姿态的控制是有所差别的。
东方大道站~独墅湖南站盾构区间左线1772.729m、右线1794.2m。
总长度为3566.929m。
本区间线路始于东方大道站东端,下穿花泾港河道后线路稍向北偏,下穿独墅湖公园、赏湖路、规划地块(一类居住用地)及苏州运河后,线路转向北下穿过规划地块(二类居住用地)后折向启月街到达独墅湖南站。
区间线路共有两段曲线,半径分别为2000m、450m,左右线路中心线间距13.0~16.5m。
区间隧道纵坡呈“V”字型,最大坡度25‰,最小坡度3.5‰。
与车站相连端的竖曲线半径为3000m,其余半径为5000m。
隧道埋深10.8~19.1m,下穿苏州运河段隧道最小埋深约11.6m。
图2.1 东方大道站~独墅湖南站区间平面示意图图2.2 东方大道站~独墅湖南站区间地质断面示意图1.淤泥质土层中盾构机掘进姿态的控制盾构机在软弱土层中掘进时, 由于地层自稳性能极差, 为控制盾构机水平和垂直偏差在允许范围内, 避免盾构机蛇形量过大造成对地层的过量扰动, 宜将盾构机掘进速度控制在30~40mmöm in 之间, 刀盘转速控制在1. 5röm in 左右。
在该段地层中掘进时, 四组千斤顶推力应较为均衡, 避免掘进过程中千斤顶行程差过大, 否则, 可能会造成推力轴线与管片中心轴线不在同一直线上。
在掘进过程中应根据实际情况加注一定量的添加剂,以保持出土顺畅, 尽量保持盾构机的连续掘进, 同时, 要严格控制同步注浆量, 以保证管片背后间隙被有效填充。
盾构机在这种地层中掘进, 其盾构机的姿态控制难度大, 易产生盾构机垂直方向上的过量蛇行, 造成管片错台及开裂。
在这类地质条件下掘进, 盾构机刀盘受力不均, 掘进速度不均衡, 这就要求在掘进过程中, 必须时刻观察测量系统提供的盾构机姿态数据, 结合推进千斤顶和铰接千斤顶的行程差值, 不断地调整各分区千斤顶的推力及总推力, 以保持盾构机姿态的平稳。
如果不注意调整推进千斤顶的行程差, 就会造成管片选型变化大, 甚至造成过小的盾尾间隙使管片不能顺利脱出盾尾。
因此, 在推进过程中不能单一的只注意测量系统所提供的盾构机姿态来指导掘进, 还应兼顾各分区千斤顶的行程差。
在盾构机姿态控制中, 推进油缸的行程控制是重点。
对于1.5m 宽的管片, 原则上行程控制在1700~1800mm 之间, 行程差控制在0~40mm 内, 行程过大, 则盾尾刷容易露出, 管片脱离盾尾较多, 变形较大; 行程差过大, 易使盾体与管片之间的夹角增大, 易造成管片的破损、错台。
2.对于如何控制盾构姿态,首先盾构机姿态控制的一般细则一般情况下, 盾构机的方向纠偏应控制在±20mm 以内, 在缓和曲线及圆曲线段, 盾构机的方向纠偏应控制在±30mm 以内,盾构机姿态控制操作原则有两条:(1) 盾构机回转角值应适宜, 盾构机回转角值太大, 盾构机不能保持正确的姿态, 影响管片的拼装质量, 此时, 可以通过反转刀盘来减少滚动角值。
(2) 盾构机的前进方向水平向右偏, 则需要提高右侧千斤顶分区的推力; 反之, 则需要提高左侧千斤顶分区的推力。
如果盾构机机头向下偏, 则需要提高下部千斤顶分区的推力; 反之亦然。
在淤泥质当中刀头水平姿态应控制在±20mm,垂直姿态应控制在+30mm。
对于苏州地铁2号线延伸线东~独区间采用了此种方法对于成型的管片得到了有效的控制如下图2.3所示:图2.3 东方大道站~独墅湖南站区间管片成型姿态示意图图2.4 东方大道站~独墅湖南站区间盾构机姿态示意图因为在这种土层当中刀头不允许载头,一旦载头就很难再抬起来以致造成盾构机刀头越推进越往下载,最后远远偏离盾构机设计轴线。
在淤泥质地层当中盾构机刀头自身很重,随着自身的重量刀头会慢慢下沉,盾构机出土完毕后会有一定的时间来拼装管片正是在这段时间里刀头才会慢慢下沉,如果盾构机在此当中停留时间越长盾构机刀头就会越往下沉,所以我们就要始终控制刀头在盾构机设计轴线的正上方这样盾构机刀头下沉后正好接近设计轴线,如果盾构机在停留过程中按设计轴线停留的话那么盾构机就会往下沉偏离了设计轴线,所以盾构机推进过程中不允许在此淤泥层地质当中停留,在淤泥质地层当中停留时间越长盾构机刀头包括整个盾构机都会下沉所以我们要保证盾构机匀速的往前推进。
对于盾尾我们应保证水平姿态应控制在±20mm,垂直姿态应控制在-30mm如上图2.4所示,我们为什么要在盾尾控制-30mm 的姿态,主要是因为在这种地层当中随着盾构机的往前推进千斤顶对管片的一个反向作用力在加上地下含水量的增多及易使管片上浮,所以我们要把盾尾姿态控制在-30mm。
当盾构机走后管片会有一定程度的上浮量这正好和姿态的-30mm向抵消最终能使成型的管片正好在我们的设计轴线范围内。
在这种地层中我们还应当保证地面的沉降量,如果沉降得不到有效控制的话对地面的影响是很大的。
沉降要想得到有效控制我们必须从盾构推进过程中手解决,当管片脱出盾尾就必须进行同步注浆,在注浆同时也会对管片引起巨大的上浮量,再加上这种地层当中丰富的地下水也会带来管片的上浮,对于这种叠加产生大的管片上浮量我们只有通过控制盾构机的盾尾姿态及同步注浆的部位来实现,同步注浆我们应该先管片上部、再左右侧注浆。
管片下部我们不应该去注浆,如果下部在继续注浆的话,随之带来的管片上浮。
最后造成管片脱出盾尾,甚至拉裂管片。
3、姿态的控制还应从控制测量做起(1)洞内平面控制测量洞内施工控制导线一般采用支导线的形式向里传递。
但是支导线没有检核条件,很容易出错,所以最好采用双支导线的形式向前传递。
然后在双支导线的前面连接起来,构成附合导线的形式,以便平定测量精度。
洞内施工控制导线一般采用在管片最大跨度附近安装牵制对中托架,测量起来非常方便,且可以提高对中精度,还不影响洞内运输。
强制对中托架尺寸形状要控制好,以便可以直接安装在管片的螺栓上面,不需要电钻打眼安装。
如下图2.5所示:图2.5 东方大道站~独墅湖南站区间托架示意图由于盾构施工一般都是双线隧道错开50环左右掘进,如果错开环数很大,后面掘进的盾构机由于推力很大,会对前面另一个洞的导线点产生影响。
特别是在左右线间距较小岩层很软时,影响很大,很容易导致测量出大错。
还有就是如果在曲线隧道里,管片上的导线点间的边角关系经常受盾构机的推力和地质条件的影响,所以要经常复测。
4、地下控制网布设(1)地下控制导线随盾构推进而延伸,所以在隧道贯通以前,井下导线只能以支导线的形式向前延伸。
布设井下导线点时,应尽量延长导线边的长度,同时尽量采用等边直伸,减少长短边相接,可以有效提高观测精度。
(2)控制点应避开强光源、热源、淋水等地方,控制点间视线距隧道壁应大于0.5米,地下导线边长宜控制在200米以内,平均150m,直线最短100m,曲线最短60m。
(3)端头井附近的导线点采用水泥墩做的强制归心标,隧道内的控制点布设在隧道侧墙,采用强制对中支架。
(4)为避免受旁折光的影响,隧道内的相邻控制点应采用沿隧道两侧壁对向布设。
(5)隧道内水准点可选在管片两侧底部,管片上钻设膨胀螺栓,一般设置在隧道底部,每200米左右布设一个水准点。
5、地下控制测量技术要求(1)地下平面控制测量采用精密导线的技术要求进行测量,水准测量采用二等水准的技术要求进行。
(2)直线隧道每掘进200m或曲线隧道每掘进100米时,应布设地下平面控制点,每次延伸控制导线点前,先对前三点进行检测,确保准确延伸控制导线点。
(3)地下控制点定向成果较差应小于30*d/D(mm),其中d 为控制导线长度,D为贯通距离。
满足要求时,应取逐次平均值作为控制点的最终成果指导隧道掘进,超限时,应重新进行定向测量。
(4)隧道长度超过1500米时,应在适当位置加测陀螺方位角或通过钻孔投测坐标点等方法提高控制导线精度,同时应考虑将导线布设成双支导线,组成地下闭合导线。
(5)水准测量应在隧道贯通前进行不少于三次,并应与高程传递测量同步进行,重复测量的高程点间的高程较差应小于5mm,满足要求时,应取逐次平均值作为控制点的最终成果指导隧道掘进。
6、洞内高程控制测量洞内由于轨道上钢枕太多,轨道下的泥水经常盖到钢枕上来了,所以我们应在钢轨上部打一膨胀螺丝作为高程控制点一般一百米做一个控制点且在管片左右侧各做一个,用红油漆做明显标记,用水准仪配因钢尺测量往返测量达到二等水准的精度。
向洞内传递高程一般采用悬挂钢尺的方法,一定要注意加温度和尺长改正,才能保证导入井下的水准点的精度。
7、高程联系测量的技术要求(1)测量过程严格按照城市二等水准测量要求施测。
(2)钢尺要使用经严格检定过的长钢尺,钢尺下端悬挂重物应与钢尺检定时的重物等重;对钢尺进行温度、尺长等各项参数改正。
(3)作业前,对水准仪整平气泡及i角进行校检,二等水准测量,i角应小于或等于20″。
(4)地面近井水准点应从附近二等水准点引测到车站或井口附近稳固的地方,每次联系测量时,必须先与附近二等水准点联测。
(5)井下水准基点的布设,应选在受施工影响小且便于引测的地方;地下水准点不得少于两个,且两点间的水平距离不宜小于20米。
(6)地下水准测量时,必须以两个水准点组成一个附合线路,进行高程相互检核。
传递高程如下图2.6所示。
图2.6 东方大道站~独墅湖南站区间高程传递示意图8、平面联系测量地铁施工规定,在任何贯通面上,地下测量控制网的贯通中误差,横向不超过±50mm,竖向不超过±25mm。
联系测量主要有一井定向(联系三角形定向)、两井定向、铅垂仪陀螺经纬仪联合定向、导线定向四中方式,其中我们施工单位一般都没有陀螺经纬仪,所以很少采用铅垂仪陀螺经纬仪联合定向。
用导线定向精度最好且最方便,但是用导线定向受始发井的长度和深度制约,一般也很少用。
所以一般都采用两井定向,这样有利于提高井下定向的精度。
这在我们苏州地铁2号线东独盾构始发井的多次联系测量中得到证实。
联系测量向洞内投点时把点间距尽量拉大些,在始发井底板,最少投两个点,保证始发井端至少有两个控制点。
且尽量保证每次联系测量投点时都投在这两个点上。
以便取多次联系测量的加权平均值作为最终的始发控制点坐标。
两井定向联系测量示意图如下图 2.7。
图2.7 东方大道站~独墅湖南站区间两井定向示意图9、盾构机在推进过程中难免不会出现偏差过大,我们给的设计值由于隧道施工现场不是那么如意在此过程当中难免会遇到各种阻碍控制盾构机姿态的因素,从而使我们的盾构机姿态偏离我们计划的设计值,一旦发生偏离我们就要采取措施进行纠偏。