隧道施工中成型管片轴线控制技术研究_黄君.pdf

工程技术与应用 582023 年 第 02 期 总第 130 期 工程技术研究隧道施工中成型管片轴线控制技术研究黄 君长沙市公路桥梁建设有限责任公司，湖南 长沙 421000摘要：针对隧道轴线偏移较大的问题，要结合设计要求和实际施工标准，采取成型管片轴线控制技术。文章结合某工程案例，首先从施工要素、参数误差、盾尾刷等方面分析成型管片轴线出现偏移的原因，然后依据轴线控制技术方案流程，进行对应的测量工作，建立坐标系统的同时，实现导向测量和人工测量，并采取管片轴线控制措施。校正结果表明，此工程采取的控制措施满足平竖曲线盾构推进轴线控制要求，能够全面提升隧道施工质量效果，减少安全隐患。关键词：隧道施工；成型管片；轴线控制Abstract:In view of the problem of large deviation of tunnel axis,the axis control technology of formed segment should be adopted in combination with design requirements and actual construction standards.Based on a project case,this paper first analyzes the reasons for the deviation of the axis of the formed segment from the aspects of construction elements,parameter errors,shield tail brush,etc.Then,it carries out the corresponding measurement work according to the axis control technical scheme process.While establishing the coordinate system,the guided measurement and manual measurement are realized,and the segment axis control measures are taken.The correction results show that the control measures adopted in this project meet the requirements of the horizontal and vertical curve shield driving axis control,which can comprehensively improve the quality of tunnel construction and reduce the safety hazards.Key Words:tunnel construction;formed segment;axis control分类号：U456Research on Axis Control Technology of Formed Segment in Tunnel ConstructionHUANG JunChangsha Road&Bridge Construction Co.,Ltd.,Changsha 421000,Hunan,China019.DOI:10.19537/ki.2096-2789.2023.02.作者简介：黄君，男，大专，工程师，研究方向为隧道施工。1 工程概述工程项目为某隧道 AB 站点区间的管线敷设工作，以 A 为起点，向北沿规划路线完成敷设，侧穿综合管廊后到达 B 站。区间由空地和综合管廊组成，综合管廊（见图 1）的高度为 8.4 m、宽度为 9.7 m，已设置市政管线。整体工程项目采取盾构法施工，盾构机沿线途径市政管网、建筑物、桩基结构及河流等位置，这就对隧道轴线提出了较高的要求。在实际盾构掘进施工操作方案中，隧道的高程允许偏差控制在 50 mm，成型隧道高程允许偏差不能 100 mm。9.78.4图 1 管廊截面（单位：m）2 隧道施工中成型管片偏移的原因在实际施工过程中，在 AB 站最初设置的出洞口位置设置了接收站，隧道的坡度为 24%。设计部门为更好地发挥其应用价值，对其进行了设计优化，并设定为始发段。但是，在设计过程中没有充分关注变坡距离和平缓段的稳定性，就使得盾构机空推过程难以有效调整变坡，导致成型管片轴线出现了偏移。技术部门对产生问题的原因予以分析，具体如下。工程技术与应用 59工程技术研究 第 8 卷 总第 130 期 2023 年 1 月2.1 施工要素控制不当施工团队没有按照规定的施工进度落实具体工作，出现了盾构机操作不当及掘进速度超标的现象，在二次注浆还没有全部凝固的情况下推进作业，也使得管片偏移问题加剧。并且二次注浆的注浆量和注浆压力较大，提高了管片偏移的概率。2.2 误差累积一方面，在对实际施工情况落实状态进行检测的过程中，每次测量结束都需要进行换站操作，增加了数据误差。另一方面，盾构施工操作中相关工作人员没有进行数据核对，每一次盾构操作变坡处理都出现姿态调整的误差，使得误差逐渐累积，最终加剧管片偏移。2.3 更换盾尾刷在整个施工项目进展中，共更换了 3 次盾尾刷（见图 2），而盾尾刷的损坏会造成严重的漏浆问题，一旦浆液注入不能满足设计指标和要求，就会造成管片的大范围下沉，必然会对最后稳定成型的效果和质量产生影响。另外，局部区域管片控制值超出预期，也会造成整体轴线的大幅度偏移。图 2 更换盾尾刷3 隧道施工中成型管片轴线控制技术应用明确隧道施工中成型管片轴线偏移的原因后，就要结合实际要求和设计标准，落实更加科学合理的管理控制流程，从而提升控制效果，保证隧道施工轴线控制水平满足预期。3.1 基础测量（1）坐标系统的设定。要在盾构施工项目开始前，施工部门联合设计部门、监理部门共同完善坐标系统，包括地上和地下。并结合业主方提供的平面控制网信息及水准网内容，保证高程和平面近井点等参数标准合理，最大程度上提高后续施工作业的准确性1。与此同时，采取地上和地下互联的测量方式（见图 3），确保地面导线点和水准点高程坐标能在车站底板施工作业中同步，以便于车站内的坐标系统能发挥其实际价值，也为盾构机推进提供针对性指导和规划。水准仪水准仪水准仪钢尺水准仪近井水准仪站点底板底板水准点地面图 3 水准联系测量示意图（2）导向系统。近几年，盾构施工项目中已经广泛使用导向系统，不仅能配合施工要求，还能提升盾构精准性。在盾体内设置棱镜结构，利用计算机软件对全站仪进行调控，从而获取相关数据并处理，有效为操作人员及时了解盾体和设计轴线偏移情况提供支持，并且能及时对盾构机运行轨迹予以纠偏处理，提升施工项目的综合质量。（3）人工测量。为了维持整体施工项目的质量水平，要落实更加精准的测量管理方案，采取人工测量处理方式，及时获取相关数据信息。首先，施工人员要对切口中心的坐标参数予以确认，并且明确盾构机全长、盾尾中心三维坐标等，只有了解盾构机的初始转角结构，才能为后续有效开展相应作业提供保障2。与此同时，要标定坡度标等，以维持测量的合理性和规范性。其次，坡度板安装时一般是将其设置在盾构机前盾位置或者是中盾位置，这样能有效优化观察效果，确保锤球前端指向坡度板的刻度线，证明结构垂直；并有效调整坡度板位置，结合实际测量的盾构机转角参数和坡度值，在维持准确对应关系的基础上，保证安装效果满足预期。最后，测量前标、坡度板及后标等相关参数。人工测定的数值和导向系统测定的数值相同，并且相应的测量参数要处在允许误差范围内，避免较大误差对后续工作造成影响。具体测量参数见表 1（见下页）。3.2 落实控制处理措施完成相关测量分析工作后，就要落实管片轴线控制处理方案，确保轴线控制处理效果满足预期要求。（1）控制始发。要对盾构机始发过程予以关注，保证相应施工作业内容的合理性和规范性，有效提升工程技术与应用 602023 年 第 02 期 总第 130 期 工程技术研究具体操作工序的科学效果。也就是说，在盾构机施工作业前，要结合设计标准和设计内容确定始发方向，保证区间始发模式的规范效果，避免源头出现偏差问题。并且，若是在盾构机施工作业时出现异常因素或者是因为特殊原因限制其动作，则会对最终的测量结果产生影响。因此，盾构机只能进行接收端始发，并充分考量整个施工作业区间的隧道坡度和始发架摆放位置，在规范具体作业内容的基础上，维持始发效果的合理性，从根本上降低管片轴线偏移问题造成的不良影响。（2）控制注浆。对于隧道施工项目而言，同步注浆是较为常见的施工方法，为了避免注浆环节对后续管片轴线控制效果产生影响，就要对同步注浆的作业内容和流程予以把控，及时监督浆液的具体质量3。首先，在试验作业中，施工人员要指派专人不定时抽取砂浆，并对砂浆的凝固时间进行计量分析，确定砂浆的最佳凝固时间，确保后续作业内容都能在规范应用范围内，维持注浆效果。其次，要结合具体要求完成配置，保证砂浆能在满足质量要求的基础上贴合隧道施工项目的具体标准，从而提高综合施工效果，减少注浆配比不合理造成的误差问题。最后，若是在下雨天开展相应作业，则要更加重视浆液配比控制，结合实际应用要求和设计内容完成配比处理工作4。（3）作业交底。操作人员要熟悉整体区间的地质情况和设计坡度，并且要明确转弯半径等基础参数，结合实际状态灵活完成盾构机施工作业内容，从根本上规避由于未能及时变坡而对整体轴线控制产生影响的行为。基于此，施工部门、设计部门和监理部门要进行完整的技术交底，提前制订掘进参数设计方案。需要注意的是，此工程项目具有砂层地质环境，在推进过程中盾构姿态控制难度较大，因此操作人员有必要提前了解提前纠正盾构机推进姿态，保证方向性，从根本上规避姿态恶化或者是盾构处理超标等现象。（4）平竖曲线控制。一旦发现盾构机出现掘进方向和设计不符的问题，就要立即进行合理性调整，一般是依据“慢调+勤调”的原则开展纠偏作业，在及时复查掘进方向的基础上，保证管片拼装控制效果能满足轴线管理要求5。一方面，对圆曲线盾构轴线进行控制，掘进作业前施工部门要控制千斤顶超前梁，以保证掘进作业中将切口位置有效设定在控制中心附近。并且，左侧和右侧千斤顶推进力要维持在固定差值范围内，配合刀盘受力调控，提升喇叭度和平整度的控制效果，有效避免盾构机出现姿态失控等问题6。另一方面，对竖曲线盾构轴线予以控制，施工人员要重点关注盾构坡度变化，直线段推进作业要维持切口和轴线的关系，误差 20 mm。并且，要保证盾构机坡度和设计轴线纵坡的参数一致，结合上下区域推进要求保证推进油压在控制范围内，灵活调整具体操作，维持综合控制效果。3.3 校正结果在对管片偏移量进行分析后，施工部门发现整个区域尽管存在管片轴线偏移的现象，却并未超限，但是高差偏移量 50 mm。针对超限部位采取轴线控制处理措施后，再次进行测量，偏移量已经回到允许范围内。4 结束语总而言之，隧道施工中成型管片轴线控制技术，能够有效纠正偏移问题，提升工程项目的综合质量水平，在一定程度上规避安全隐患，能在施工过程中优化后续作业的稳定性，以满足设计要求和工程项目施工规范要求，为隧道施工可持续进步奠定基础，具有一定的推广应用价值。未来应进一步优化改进隧道施工中成型管片轴线控制技术，使其在工程项目中得到更高效的应用。参考文献1 韩学志.土压盾构施工过程中管片上浮控制技术探讨J.北方建筑,2020,5(6):65-68.2 戴志仁.富水砂卵石地层盾构隧道微扰动施工关键技术J.中国铁道科学,2019,40(2):88-96.3 张文萃.软土地层盾构隧道通用环管片排版纠偏应用技术及施工监控研究D.西安:西安建筑科技大学,2016.4 郑永军.施工测量技术在盾构法电缆隧道中的应用研究J.矿山测量,2016,44(2):21-24,28.5 迟家凤.盾构施工中管片缺陷的防治与成型后缺陷处理措施研究J.铁道建筑技术,2018(5):74-76,122.6 吴乃龙,熊开明.盾构隧道贯通前成型管片姿态偏差测量方法研究J.城市勘测,2019(1):129-133.项目允许误差前标 0 刻度位置距离盾构机中心具体高度差 3后标 0 刻度位置距离盾构机中心具体高度差 3测站距离前标长度 10前标距离切口长度 5前标距离后标长度 10后标距离盾尾长度 10前标距离盾尾长度 10 表 1 数据测量 单位：mm