地鐵某標段盾構小曲線掘進施工探究

黑龍江 張智韜

1 工程概述

地鐵某區間，左線全長959.635m（左線短鏈12.210m）。區間內設置聯絡通道兼廢水泵房一座。盾構區間埋深為18m～27m之間。采用一臺海瑞克S-540盾構機施工，本區間平曲線設計有一段R=350m小半徑曲線。

2 盾構施工措施

在盾構掘進過程中，要加強對推進軸線的控制。曲線推進時盾構實際上應處于曲線的切線上，因此推進的關鍵是確保對盾構機姿態的控制。由于盾構掘進過程的同步注漿及跟蹤補注的雙液漿效果不能根本上保證管片后土體的承載強度，管片在承受側向壓力后，將向弧線外側偏移。為了確保隧道軸線最終偏差控制在規范允許的范圍內，盾構掘進時給隧道預留一定的偏移量。根據理論計算和和相關施工實踐經驗的綜合分析，同時需考慮掘進區域所處的地層情況，在小半經曲線隧道掘進過程中，將設置預偏量10～15mm。施工中通過對小半徑段隧道偏移監測，適當調整預偏量。

2.1 盾構機糾偏

推進過程保持盾構機有良好姿態，避免蛇行，每環姿態變化控制在±5mm內，千斤頂油缸油壓值差宜保持統一、恒定性，不宜出現過大的波動。推進時不急糾、不猛糾，多注意觀察管片與盾殼的間隙，相對區域油壓的變化量隨出土箱數和千斤頂行程逐漸變化。采用穩坡法、緩坡法推進，以減少盾構施工對地面的影響。

2.2 管片選型

2.2.1 管片選型要適合隧道設計線路

根據隧道中線的平曲線和豎曲線的走向，管片分為標準環、左轉彎、右轉彎三類。管片直徑為6000mm，轉彎環楔形量為48mm、曲線半徑為350m。直線上選標準環，右轉曲線上選右轉環。其中轉彎環數量的計算公式如下：θ=2γ=2*arctg（δ/D）；根據圓心角的計算公式：α=180L（/πR）。經過實際計算，在緩和曲線上，也與圓曲線近似。

2.2.2 管片選型要適應盾構機的姿態

管片是在盾尾內拼裝，所以不可避免的受到盾構機姿態的約束。管片要盡量垂直于盾構機軸線，讓盾構機的推進油缸能垂直地推在管片上，這樣使管片受力均勻，掘進時不會產生管片破損。同時也要兼顧管片與盾尾之間的間隙，避免盾構機與管片發生碰撞而破損管片。當因地質不均、推力不均等原因，使盾構機偏離線路設計軸線時，管片的選型要適應盾構機的姿態。

2.2.3 盾尾與管片間的間隙控制

小曲率半徑段內的管片拼裝至關重要，而影響管片拼裝質量的一個關鍵問題是管片與盾尾間的間隙。合理的周邊間隙可以便于管片拼裝，也便于盾構進行糾偏。

（1）施工中隨時關注盾尾與管片間的間隙，一旦發現單邊間隙偏小時，及時通過盾構推進方向進行調整，使得四周間隙基本相同。

（2）在管片拼裝時，應根據盾尾與管片間的間隙進行合理調整，使管片與盾尾間隙得以調整，便于下環管片的拼裝，也便于在下環管片推進過程中盾構能夠有足夠的間隙進行糾偏。

（3）根據盾尾與管片間的間隙，合理選擇楔型管片。小曲率半徑段時，盾構機的盾尾與管片間間隙的變化主要體現在水平軸線兩側，管片轉彎正常跟隨盾構機，當盾構機轉彎過快時，隧道外側的盾尾間隙就相對較小；當管片因楔子量等原因超前于盾構機轉彎時，隧道內側的盾尾間隙就相對較小。因此，當無法通過盾構推進和管片拼裝來調整盾尾間隙時，可考慮采用楔型管片和直線型管片互換的方式來調整盾尾間隙。

2.3 同步注漿

由于曲線段推進增加了曲線推進引起的地層損失量及糾偏次數的增加導致了對土體的擾動的增加，因此在曲線段推進時應嚴格控制同步注漿量和漿液質量，在施工過程中采用推進和注漿聯動的方式，確保每環注漿總量到位，確保盾構推進每一箱土的過程中，漿液均勻合理地壓注，確保漿液的配比符合質量標準。通過同步注漿及時充填建筑空隙，減少施工過程中的土體變形。注漿未達到要求時盾構暫停推進，以防止土體變形。

根據經驗公式計算，粉質粘土層中注漿量取環形間隙理論體積的1.25～1.5倍，則每環（1.2m）注漿量即Q=4～4.8m3。采用可硬性漿液。具體壓漿量和壓漿點視壓漿時的壓力值和地層變形監測數據選定。根據施工中的變形監測情況，隨時調整注漿參數，從而有效地控制軸線。

2.4 隧道輔助措施

（1）隧道管片壁后注漿加固

隧道每掘進完成5環，通過管片的預埋注漿孔對土體進行二次壓注加固,范圍為管片壁后，注漿壓力不大于4bar。

（2）加強螺栓復緊

每環推進結束后，須擰緊當前環管片的連接螺栓，并在下環推進時進行復緊，克服作用于管片推力產生的垂直分力，減少成環隧道浮動。每掘進完成3環，對10環以內的管片連接螺栓復擰一次。

2.5 質量控制措施

（1）在曲線推進過程中，為確保盾構沿設計軸線推進，嚴格控制盾構出土量。

（2）在盾構推進過程中，加強對軸線的控制，推進時必須做到勤測勤糾，而每次的糾偏量應盡量小，確保管片環面始終處于曲線半徑的徑向豎直面內。

（3）由于曲線段推進增加了曲線推進引起的地層損失及糾偏次數，加大了對土體的擾動。在曲線段推進時應嚴格控制同步注漿量。每環推進時根據施工中的變形監測情況，隨時調整注漿量。注漿過程中，必須嚴格控制漿液的質量及注漿量和注漿壓力，注漿未達到要求時盾構暫停推進。

（4）拼裝完成發現環面嚴重不平的管片，拆下重拼；通過傳力襯墊調整管片受力，對產生碎裂的管片進行修補等。

【1】張鳳祥.盾構隧道.人民交通出版社，2004-09-01.

【2】張冰.地鐵盾構施工.人民交通出版社，2011-01-01.