浅析盾构机过小半径曲线的控制与纠偏..doc

浅析盾构机过小半径曲线段的操作与纠偏 董宇 （中铁十六局北京轨道交通工程建设有限公司，北京 101100） 摘 要：本文以广州地铁5号线【区庄站～杨箕站】盾构区间200米转弯半径为例，根据在施工中对盾构机过小半径曲线段的实践经验，分析和探讨盾构掘进过小半径曲线段的操作与纠偏技术，以便为今后类似盾构施工进行借鉴和参考。 关键字：小半径曲线；纠偏；参数 1 引言 城市的发展，带动了轨道交通建设的发展，在轨道交通线路的选择上，由于受规划及建、构筑物的制约，这使得轨道交通的线形越来越复杂。小半径曲线隧道线形虽不属良好，但在应用上将会越来越多。 盾构机是一种很笨重的机具，盾构施工中一个很重要的技术要求就是控制盾构掘进姿态符合设计线路，而小半径转弯更是盾构施工技术控制的一个难题。小半径转弯会对盾构操作及纠偏带来诸多的难题，下面就以区杨盾构区间的200m半径转弯为例，分析一下小半径转弯盾构机操作与纠偏的方法。 2 工程概况 广州市轨道交通五号线区庄站～杨箕站盾构区间包括两个区间，分别为区庄站～动物园站区间和动物园站～杨箕站区间。动物园站～杨箕站区间，线路左线由直线段和2段曲线组成，曲线半径分别为R206和R285m；线路右线由直线段和2段曲线组成，曲线半径分别为R200和R300。盾构隧道主要穿过7、8、9地层，隧道下部以9地层为主。其200m小半径圆曲线段平面线路要素见表2-1，和图2-1。 起止里程 线路 名称 曲线要素 转向角 转弯半径 曲线长m 备注 ZDK12+859.190～ZDK13+247.287 圆曲线(JDZ25) 124037’53” (左) 206（m） 388.097 左线 YDK12+853.571～YDK13+228.616 圆曲线(JDY25) 124037’53” (右) 200（m） 375.045 右线 表2-1 动物园站～杨箕站区间的200m小半径圆曲线段平面线路要素表 图2-1 动物园站～杨箕站区间的200m小半径圆曲线段平面线路图 3 小半径曲线隧道盾构机的操作与纠偏 在小半径曲线段，由于盾构机本身为直线形刚体，不能与曲线完全拟和。以致盾构机操纵及纠偏受更多技术参数的制约，而怎样合理地把这些参数科学的统一起来，是影响盾构机顺利通过小半径曲线的关键，下面就这些参数对盾构机操作与纠偏的影响进行阐述。 3.1 盾构操纵基本参数对掘进的影响 3.1.1 推力对掘进的影响 掌握好左右两侧油缸的推力差，尽量地减小整体推力，实现慢速急转，如果推进过程中出现一侧推力比另一侧推力大，但推进油缸的行程显示却是推力小的一侧变化快(这种现象多出现在小半径施工)，那么增加推力，使得压差变大，以满足转弯的需要，并用降低掘进速度的办法来保证掘进的连续性，同时也避免刀盘被卡死。 在小转弯半径掘进时由于推力越大管片侧向位移越大，从而更难纠偏，所以要充分挖掘盾构机的有效推力，要避免不必要的推力损失。根据经验，区杨区间这种8、9地层，土压平衡模式时推力控制在800～1300t，在特殊地段需要严格控制推力时，推力可减小到600～900t。 3.1.2 铰接（也叫纠偏千斤顶）对掘进的影响 在纠偏过程中一侧的铰接拉得太长是件很头痛的事情，收铰接会加大不利的趋势，严重时这环的纠偏可能前功尽弃，一定要做到收铰接时间不可太长，压力不要太高，尽量把趋势从正值纠到负值（或负值到正值），并使之过2个趋势点再收铰接，这样就会把姿态调到了有利的一侧，这时收铰接才会对姿态纠偏起到事半功倍的效果。 另外在小半径掘进过程中铰接的伸长量基本达到了铰接的最大限值(150mm),故在操作中铰接的伸长量严格控制在145mm以内，当超出这个界限时必须由被动式收铰接改为主动式手铰接，才能解决了小半径转弯铰接收力不足的问题。 3.1.3 速度对掘进的影响 ⑴如果掌子面裂隙水丰富，或是在通过含水丰富地层时，要全速前进，在出土量有保证的前提下，尽可能提高掘进速度，这样做的好处是快速通过含水层，避免过多的水涌出。 ⑵在掘进过程中脱顶现象是时有发生的事情，可通过增大速度的方法把脱顶的油缸伸出来，以达到所有推进油缸都顶在管片上，一次不行，可多次重复此方法，一定会见效的。这种情况多出现速度不是很快，扭距忽大忽小的硬岩状况中。速度不宜过快也不宜过慢，更不要走走停停，可以在扭距大的情况下减小速度达到减小扭距的办法，不要停机等扭距降下来再掘进。 总的来说，盾构机过小半径曲线时要慢行，掘进速度严格控制在20mm/min左右，太快和太慢都不利于盾构机的操作与纠偏。 3.1.4 刀盘转速及扭距对掘进的影响 刀盘的转速要满足的条件便是与掌子面的充分切削，基本操作原则是黏土层用低转速，硬岩用高转速，同时注意推力的调整，以提高或降低刀盘对土体的惯入度。扭距不可太大，超过180bar不但