大断面马蹄形隧道的矩形管节顶进精度管理——日本相铁·东急直通线新纲岛站
发布时间:2023-08-06
新纲岛站全长240m，其中有一段长度34.5m的区间必须采用非开挖工法，最终设计采用先行构筑马蹄形外壳作为支护，后续挖掘隧道的方式完成这段区间。
由于大断面马蹄形隧道是采用矩形钢管顶进而成的，因此需采取针对性措施，控制其顶进精度，确保整个隧道顺利闭合。
矩形管节是使用钢板焊接形成1m×1m正方形断面，管节间采用凹、凸型锁扣接头相互连接并推进。为了吸收管节推进的施工误差，扩大了接头内部的间隙，并且改变接头长度以便于吸收闭合部位等产生的施工误差，确保施工所需的嵌合余量。此外，管节间接头使用限位螺栓紧固后形成坚固结构，能够防止断面闭合后开挖内部时产生的地层位移。
由于施工场地受限无法设置到达井，因此需要从始发井内接收顶管机。顶管机设计为壳体和切削驱动部位可分离的结构，通过自走式台车接收驱动装置。
顶管机的前体配备了液压式滚动角纠正油缸，可在顶进过程中即时纠正滚动角。
为了保证顶进精度需要降低管节间接头受到的土体阻力。因此在矩形管节施工前，预先采用小直径顶管（φ600mm）将接头通过范围内的土体置换为水泥膨润土。
在顶管机内设置压力式水位计（竖向位移）和标靶（水平位移），在后续管节内设置陀螺仪（滚动角），以此实现顶进精度控制。
各方向上的控制目标值
方向 | 基准管节 | |
水平 | ±10mm | ±25mm |
竖直 | ±10mm | ±25mm |
滚动角 | ±0.8° | ±0.8° |
为保证矩形管节的顶进精度设定了3阶段的控制值，根据情况纠偏校正。
全部42根管节分成上半部分17根和下半部分25根进行2阶段施工。上半部分顶进距离每隔1m对顶管机和管节的水平位移和竖向位移进行测量，最终，平均水平位移约为±15mm，平均竖向位移约为±20mm，标准偏差约为10mm。下半部分顶管机和管节的平均竖向位移确保在±15mm左右的精度，标准偏差约为15mm，达到控制目标值（±25mm）的要求。平均水平位移方面，与闭合管节相邻的普通管节产生了约35mm的位移，其他管节确保了±20mm左右的精度。
以上仅对精度控制措施、控制效果进行简单概括，若想了解该工程精度控制分析的具体数值情况，敬请关注新一期的《盾构隧道科技》。
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