CN104329093A

CN104329093A - 一种盾构区间隧道组段划分方法

Info

Publication number: CN104329093A
Application number: CN201410397082.8A
Authority: CN
Inventors: 江玉生; 江华; 杨志勇
Original assignee: China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
Current assignee: China University of Mining and Technology CUMT; China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
Priority date: 2014-08-14
Filing date: 2014-08-14
Publication date: 2015-02-04

Abstract

本发明公开了一种盾构区间隧道组段划分方法包括以下步骤：(1)对盾构掘进的影响区域进行数据分析、理论计算，根据盾构施工环境的组合安全风险因素与盾构隧道穿越的土层性质建立盾构掘进模型，并对所述盾构掘进模型进行掘进实验研究；(2)盾构隧道穿越的土层进行划分等级；(3)盾构施工环境组合安全风险因素进行划分等级；(4)根据盾构隧道穿越的土层等级和所述的盾构施工环境组合安全风险因素等级综合设定相应的盾构区间隧道组段；(5)根据不同的盾构区间隧道组段，设置盾构刀盘、刀具等相关设备，通过土压力、刀盘扭矩、盾构推力、推进速度、贯入度、刀盘转速等掘进参数的设定与优化对对渗流量、渗流系数及喷涌工况等进行修正。

Description

一种盾构区间隧道组段划分方法

技术领域

本发明涉及一种盾构工程技术领域，特别是涉及一种盾构区间隧道组段划分方法。

背景技术

近年来由于城市地铁具有大容量、高速、安全、可靠的特点，逐步发展成为解决日趋紧张的城市交通问题的首选方案。而隧着城市地铁建设的逐步深入，地铁区间不可避免的会面对多种地质情况、多种地下管线和多种地面建筑的情况。

在盾构施工时，盾构施工参数的合理选取和控制是有效减少和避免盾构施工安全风险的必要措施。建立适宜不同工程地质条件、水文地质条件、地层环境条件和其它特殊条件下盾构施工参数控制标准和/或控制范围，实现盾构施工的规范化和施工管理的标准化，对有效控制盾构施工安全风险是非常有必要的。

盾构施工参数必须根据项目环境条件(包括地面和地下建构筑物等)和工程、水文地质条件来确定。盾构施工过程中穿越的地层及其工程地质、水文地质条件并非一成不变，当项目环境条件或工程地质、水文地质条件发生变化时，盾构施工参数也必须相应调整，因此必须根据盾构施工过程中的工程、水文地质条件、地面和地下环境条件以及隧道埋深等因素对盾构法施工的区间隧道进行组段划分，确定适宜各个组段的盾构施工参数控制标准和/或控制范围。

现有技术中城市地铁工程安全风险识别研究起步较晚，关于盾构施工区间隧道阻段划分的施工参数研究更少，通常的研究中，操作者根据地层条件、建筑物情况，通过数值模拟和经验分析判断盾构施工参数。

因此希望有一种盾构区间隧道组段划分方法来克服或至少减轻上述的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种盾构区间隧道组段划分方法来克服现有技术中存在的上述问题。

为实现上述目的，本发明提供一种盾构区间隧道组段划分方法包括以下步骤：

(1)对盾构掘进的影响区域进行数据分析、理论计算，根据盾构施工环境的组合安全风险因素与盾构隧道穿越的土层性质以及渗流量、渗流系数、喷涌工况等建立盾构掘进模型，并对所述盾构掘进模型进行掘进实验研究；

(2)根据所述掘进实验研究结果，综合考虑初勘资料、详勘资料和补勘资料中盾构隧道穿越的土层性质对所述构隧道穿越的土层进行划分等级；

(3)根据盾构施工环境参数的要求，考虑盾构隧道填埋深度，地面与地下建筑基础、管线和既有轨道线路的条件，盾构特殊地质情况，地面沉降控制要求，盾构穿越底层的上覆盖土层性质进行所述盾构施工环境组合安全风险因素划分等级；

(4)根据所述的盾构隧道穿越的土层等级和所述的盾构施工环境组合安全风险因素等级综合设定相应的盾构区间隧道组段；

(5)根据不同的所述盾构区间隧道组段，设置盾构设备的推进速度、刀盘转速、刀盘扭矩、盾构推力、土压力、土仓温度、螺旋输送机转速，并对渗流量、渗流系数、喷涌工况进行修正。

优选地，所述步骤(2)中的所述盾构隧道穿越的土层等级划分为6种组段：A组段：盾构穿越的地层为粘土、粉质粘土、粘质粉土和/或粉土以及这四种土层组成的复合地层；B组段：盾构穿越的地层为沙层，包括粉沙、细沙、中沙和/或粗沙；C组段：盾构穿越的地层为砾石层；D组段：盾构穿越的地层为土与沙的复合土层；E组段：盾构穿越的地层为土、沙和/或砾石的复合地层；F组段：盾构穿越的地层为土、岩混合地层。

优选地，所述步骤(3)中的所述盾构施工环境组合安全风险等级划分为3种等级：I级：盾构下穿或者上穿既有轨道线路，或下穿或者临近重要建筑物，或下穿重要市政管线和河流工程，或土层中有漂石、孤石等特殊地质情况，或隧道埋深小于9m的浅埋隧道，或以上两种及以上情况的组合；II级：隧道埋深大于9m且小于13m，或隧道上方地层中有一般的市政管线，或隧道临近或者下穿一般建筑物，或下穿重要市政道路，或地层中的不良地质情况对盾构施工影响较小并没有特殊地质情况；III级：隧道埋深大于13m，或隧道上方地层中没有管线或者只有对沉降不敏感的管线且管线埋深较浅，或隧道与建筑物基础和重要市政道路距离较远，或地层中无不良地质情况等特殊地质情况。

优选地，所述步骤(4)中的所述盾构组段，即在所述盾构隧道穿越的土层的6种组段的基础上进一步按照所述盾构施工环境组合安全风险的3种等级进行划分，形成AI、AII、AIII、BI、BII、BIII、CI、CII、CIII、...FI、FII、FIII共计18个盾构区间隧道组段。

根据本申请的方法将盾构施工区间综合划分成18个盾构区间隧道组段，对任何一个盾构区间隧道而言，都是由以上18个构区间隧道组段中的一种或几种组段组合而成，方便盾构施工过程中根据水文地质条件、地面和地下环境条件以及隧道埋深等因素对盾构法施工的区间隧道进行组段划分，确定适宜各个组段的盾构施工参数控制标准和/或控制范围，方便设置盾构设备的推进速度、刀盘转速、刀盘扭矩、盾构推力、土压力、、土仓温度、螺旋输送机转速，并方便对渗流量、渗流系数、喷涌工况进行修正，提高盾构施工的安全性，实现盾构施工的规范化和施工管理的标准化。

附图说明

图1是根据本发明一实施例的盾构区间隧道组段划分的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

根据本发明一宽泛实施例的盾构区间隧道组段划分方法包括以下步骤：

(5)根据不同的所述盾构区间隧道组段，设置盾构设备的推进速度、刀盘转速、刀盘扭矩、刀盘推力、土压力、、土仓温度、螺旋输送机转速，并方便对渗流量、渗流系数、喷涌工况进行修正。根据本申请的方法将盾构施工区间综合划分成18个盾构区间隧道组段，对任何一个盾构区间隧道而言，都是由以上18个构区间隧道组段中的一种或几种组段组合而成，方便盾构施工过程中根据水文地质条件、地面和地下环境条件以及隧道埋深等因素对盾构法施工的区间隧道进行组段划分，确定适宜各个组段的盾构施工参数控制标准和/或控制范围，方便设置盾构设备的推进速度、刀盘转速、刀盘扭矩、盾构推力、土压力、、土仓温度、螺旋输送机转速，并方便对渗流量、渗流系数、喷涌工况进行修正，提高盾构施工的安全性，实现盾构施工的规范化和施工管理的标准化。

参见图1，盾构法施工的区间隧道组段划分主要基于以下两点：

1)盾构隧道穿越的土层性质：盾构施工参数确定的基本原则，首先是依据盾构开挖的地层情况。

2)盾构施工环境条件的组合影响：除考虑盾构隧道穿越的地层情况外，还须充分考虑盾构施工环境条件的组合效应，亦即盾构隧道上方地层情况及是否有重要管线，盾构隧道上方地面和地下建构筑物存在与否，盾构隧道下方地下建构筑物存在与否，地面沉降控制要求，盾构隧道穿越特殊地层条件，如巨型漂石、水体下穿越等，都会影响到盾构区间组段的划分。

综合考虑项目初勘资料、详勘资料和补勘资料中盾构隧道穿越的地层特性，对盾构施工区间隧道进行组段划分如下：

A段：盾构穿越的地层为粘土、粉质粘土、粘质粉土和粉土以及这四种土层组成的复合地层；

B段：盾构穿越的地层为沙层，包括粉沙、细沙、中沙和粗沙；

C段：盾构穿越的地层为砾石(卵石)层；

D段：盾构穿越的地层为土与沙的复合土层；

E段：盾构穿越的地层为土、沙、砾石(卵石)的复合地层；

F段：盾构穿越的地层为土岩混合地层。

进行盾构施工环境的组合安全风险因素划分时主要考虑以下四点因素：

1)隧道的埋深；

2)地面和地下环境条件(建筑基础、管线、既有轨道线路)；

3)特殊地质情况(漂石、隧道上方有河流等水体)；

4)盾构穿越地层的上覆土层性质。

盾构施工环境组合安全风险因素分为以下三级：

I级：盾构下穿或上穿既有轨道线路，或下穿或者临近重要建(构)筑物，或下穿重要市政管线和河流工程，或土层中有漂石、孤石等特殊地质情况，或隧道埋深小于9m的浅埋隧道，或以上两种及以上情况的组合。

II级：隧道埋深大于9m，或隧道上方地层中有一般的市政管线，或隧道临近或者下穿一般建筑物，或下穿重要市政道路，或地层中的不良地质情况对盾构施工影响较小并没有特殊地质情况。

III级：隧道埋深大于13m，或隧道上方地层中没有管线或者只有对沉降不敏感的管线(如电力管线、电信管线、广播管线等)且管线埋深较浅，或隧道与建筑物基础和重要市政道路距离较远，或地层中无不良地质情况等特殊地质情况。

盾构施工区间隧道组段的综合划分是在盾构穿越土层组段划分的基础上按照盾构施工环境的组合安全风险级别对各个组段进行更详细的划分，将A、B、C等六个土层组段划分为AI、AII、AIII、BI、BII、BIII、CI、CII、CIII、...FI、FII、FIII等18个组段，即将每个土层组段按照盾构施工环境安全风险级别划分为I、II、III三个组段。盾构施工区间隧道组段的综合划分对任何一个盾构区间隧道而言，都是由以上18种组段中的一种或几种组段组合而成。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种盾构区间隧道组段划分方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)对盾构掘进的影响区域进行数据分析、理论计算，根据盾构施工环境的组合安全风险因素与盾构隧道穿越的土层性质建立盾构掘进模型，并对所述盾构掘进模型进行掘进实验研究；

(5)根据不同的所述盾构区间隧道组段，设置盾构设备的推进速度、刀盘转速、刀盘扭矩、盾构推力、土压力、、土仓温度、螺旋输送机转速，并对渗流量、渗流系数、喷涌工况进行修正。

2.根据权利要求1所述的盾构区间隧道组段划分方法，其特征在于：所述步骤(2)中的所述盾构隧道穿越的土层等级划分为6种组段：A组段：盾构穿越的地层为粘土、粉质粘土、粘质粉土和/或粉土以及这四种土层组成的复合地层；B组段：盾构穿越的地层为沙层，包括粉沙、细沙、中沙和/或粗沙；C组段：盾构穿越的地层为砾石层；D组段：盾构穿越的地层为土与沙的复合土层；E组段：盾构穿越的地层为土、沙和/或砾石的复合地层；F组段：盾构穿越的地层为土、岩混合地层。

3.根据权利要求1所述的盾构区间隧道组段划分方法，其特征在于：所述步骤(3)中的所述盾构施工环境组合安全风险等级划分为3种等级：I级：盾构下穿或者上穿既有轨道线路，或下穿或者临近重要建筑物，或下穿重要市政管线和河流工程，或土层中有漂石、孤石等特殊地质情况，或隧道埋深小于9m的浅埋隧道，或以上两种及以上情况的组合；II级：隧道埋深大于9m且小于13m，或隧道上方地层中有一般的市政管线，或隧道临近或者下穿一般建筑物，或下穿重要市政道路，或地层中的不良地质情况对盾构施工影响较小并没有特殊地质情况；III级：隧道埋深大于13m，或隧道上方地层中没有管线或者只有对沉降不敏感的管线且管线埋深较浅，或隧道与建筑物基础和重要市政道路距离较远，或地层中无不良地质情况等特殊地质情况。

4.根据权利要求1所述的盾构区间隧道组段划分方法，其特征在于：所述步骤(4)中的所述盾构组段，即在所述盾构隧道穿越的土层的6种组段的基础上进一步按照所述盾构施工环境组合安全风险的3种等级进行划分，形成AI、AII、AIII、BI、BII、BIII、CI、CII、CIII、...FI、FII、FIII共计18个盾构区间隧道组段。