采用小半径曲线盾构推进减少管片破损和偏移变形的施工方法技术领域
本发明涉及一种采用小半径曲线盾构推进减少管片破损和偏移变形的施工方法。
背景技术
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、构筑物的制约使得轨道交通的线形越来越复杂。小半径曲线和大坡度隧道线形虽不属良好，但在应用上将会越来越多。盾构区间极限半径推进施工属于城市轨道施工中的重难点问题，采用何种方法减少管片破损和偏移变形尤为重要。目前，国内对小半径推进通常采用选择转弯环结合调整千斤顶推力的方法，该方法主要适用于半径较大盾构区间线型，但是既不能消除盾构转弯过程中产生的侧分力，又无法定量盾构管片破损和偏移变形的程度，因此经常会因为施工操作不当，而导致盾构线型偏移过大、纠偏过狠、线路变形过大、管片破损严重，且推进过程对周围环境影响程度，无法定性判断，从而将造成隧道渗漏水，影响运行车辆的安全性。
因传统的于针对极限小半径盾构施工方法，效果不理想、效率低、盾构线型偏移过大、管片破损严重，推进过程对周围环境影响程度，无法定性判断。
发明内容
本发明的目的就在于克服上述现有技术中存在的不足，而提供一种采用小半径曲线盾构推进减少管片破损和偏移变形的施工方法，该方法可有效地避免盾构线型偏移过大、管片破损严重的现象，并且在推进过程可定性判断对周围环境的影响程度。
如上构思，本发明的技术方案是：一种采用小半径曲线盾构推进减少管片破损和偏移变形的施工方法，其特征在于：在每环盾构管片掘进过程中，停机2次，每掘进40cm停止推进，置换到管片安装模式，快速收回所有推进油缸，只要靴撑脱离管片即可，然后又把所有油缸靴撑全部顶在管片上，继续掘进，消除侧向力。
本发明采用收放靴撑法，对盾构管片进行受力分析，选择合理的时机进行收放靴撑施工，减少推力的侧向分力，减少千斤顶推力的负作用，对施工过程中管片的完整度和偏移变形进行控制，不仅提高了盾构纠偏的效率，同时确保了成型隧道的质量，
技术安全可靠。
附图说明
图1是转弯处管片受盾构机推力分解示意图；
图2是盾构推进一环水平位移变化示意图。
具体实施方式：
1、小半径曲线段管片破损分析
盾构在直线、缓和曲线和大半径曲线段上掘进时，推进油缸的靴撑通常不容易挤碎管片，但是当盾构机在半径为R305m的曲线段上掘进时，推进油缸的靴撑破坏管片的几率远远高于其他线段。这主要是因为小半径曲线段盾尾间隙过小造成盾尾与管片卡壳和管片在推力的水平分力作用下发生较大的位移，造成千斤顶与管片之间、管片与管片之间成线或面接触从而导致管片受力后破损。下面详细分析。
1.1管片在水平分力作用下发生较大的位移从而造成管片侵限导致破损。
盾构本身是个庞大的刚性实体，R305m几乎是它的最小极限转弯半径。盾构在接近设计极限转弯半径曲线段上掘进时，会造成推进油缸受力不均，并且悬殊很大。在水平方向转弯时，转弯的外侧油缸受力最大，内侧油缸受力最小。外侧油缸的油压在掘进时会达到很高的压力，而内侧部分油缸的压力却极低，靴撑与管片接触的推力极小，这时，盾构的掘进推力全部集中在外侧油缸上，而不是圆周均衡分布。因此，外侧管片局部承受的反推力也会超过管片的允许载荷。同时，在小半径曲线隧道中盾构每掘进一环，由于管片端面与该处轴线产生夹角，在千斤顶的推力作用下产生一个水平分力，这个分力会随着盾构的继续推进而逐步加大，使管环脱出盾尾后，受到侧向分力的影响而向曲线外侧偏移，导致管片破裂。如图1。
1.2由于盾构姿态的变化较大引起管片裂纹或崩裂。
从另一个方面来说在小半径曲线段上掘进时，盾构的姿态变化较大，这就在推进油缸靴撑与管片之间产生一个微小的侧向滑移量或侧向滑移的趋势，导致管片局部受力过大而产生裂纹或崩裂。这种侧向滑移趋势随着盾构的推进而逐步加大。如图2所示。由图可知，在左向转弯R305m曲线上掘进时，盾构总是要保持一个向左的夹角(约0.50°)向前推进，推进1环(1.2m)盾构向左发生的位移量为线段BC(10.5mm)。在图中可以把弧线AB看作线段AB，AB可以视为推进油缸的总推力，BC和AC则是它的分力，BC是侧向力，AC是盾构机推进方向的正推力。根据直角三角形中线是底线的1/2的原理，图中的线段DE应是线段BC的1/2。也就是说，盾构机在R305m曲线段上的推进，推进油缸的侧向分力是随着盾构机推进长度的增加而增加的，并且侧向推力与盾构连续推进的行程成正比，产生最大的侧向分力是在掘进一个循环长度终了 时。如图2。
2、基于上述对盾构管片的受力分析，通过分析管片破损的原因得知：盾构在小半径305m曲线段上掘进，推进油缸的靴撑对管片产生的侧向分力是随着推进油缸的行程成正比变化。根据这一特性，采取预防措施，在每环(1.2m)掘进过程中，停机2次，每掘进40cm停止推进，置换到管片安装模式，快速收回所有推进油缸，只要靴撑脱离管片即可，然后又把所有油缸靴撑全部顶在管片上，继续掘进，消除侧向力。这样在同等推力的前提下，产生的侧向力只有一次性推进1.2m时的1/3左右。这样管片受到的侧向力减小，管片被挤坏的几率大大降低，甚至为零。在推进时，对盾构姿态做到勤纠少纠，同时严格控制管片选型就可以避免由于盾尾间隙过小导致管片破损的发生。