230米小曲線半徑盾構隧道施工控制要點及措施分析

劉磊

摘要：本文所探討的小曲線半徑的盾構技術實際上是由于一些軌道交通的建設和區域為老城區，因此，在軌道路線上會出現小曲線半徑的盾構隧道施工技術，而且230米的曲線半徑，在長度上屬于比較長的曲線半徑。在具體施工中特別需要注意應結合工程項目所在區域的實際情況，科學地應用相關技術，并做好各個施工環節的控制和規范，保證這項施工技術的實施能夠取得相應的建設效果。

關鍵詞：小曲線半徑；盾構隧道施工技術；控制要點；措施分析

一、工程背景介紹

本文所探討的具體工程項目，是位于鄭州市的軌道交通5號線中的一個標段的軌道交通建設。標段編號為09號。且從線路建設的性質上來講，本工程屬于區間性的項目建設，出入線的線路長度情況如下，左線長度為2224.772單線延米（ZDK0+080.111～DZK2+304.883），右線長度為1755.076單線延米（YDK0+031.018～YDK1+786.094）。線路間距最小為5米，區間左右線各設置4處平曲線，曲線小半徑為230米，最大半徑為800米。隧道頂端的最小埋深達到了6.7米。隧道建設的地質情況為，穿越了粉細砂（51層）、粘質粉土（32層）、砂質粉土（34層）。

二、工程施工方案探討

下圖1為本工程項目的具體施工流程圖，從圖中的流程可看出，本項目施工前的準備工作中，涉及到盾構機的型號選擇、管片結構的型號選擇兩項關鍵的因素。在施工中期的重點在于，對初次設計的盾構參數進行準確的把握[1]。只有在把握好盾構參數的基礎上，才能實施好進一步的核心掘進施工。另外，一些輔助施工措施的采取也是必不可少的，包括了軸線的預偏程度設置、管片結構的注漿加固處理、設置縱向的加勁肋以及控制螺栓結構的復緊程度。

三、控制要點及控制措施分析

（一）控制好盾構設備的選擇

盾構機設備的選擇一方面應當考慮其功能性，另一方面，應當結合具體的施工要求進行。在本次的工程項目中，由于盾構轉彎半徑的限制，使得常規的土壓平衡盾構機在應用效果上達不到轉角角度要求。另外，管片結構會與普通盾構機的外殼形成夾角，進一步對隧道半徑造成限制。如半徑達不到相關要求，則會直接影響管片的順利安裝。因此，在本文所討論的工程項目中，主要應用的是主動鉸接式盾構機，這種盾構設備與本文所討論的230米小半徑盾構隧道有很高的匹配應用性。且如果在實際施工中發生半徑角度的偏移，也能夠及時采取措施進行偏移的糾正。這種盾構機的前體和后臺能夠獨立呈現工作狀態，激蕩前提需要按照隧道施工方向彎折時，后體可繼續保持不變。使得盾構出現夾角的現象消失。有利于整個盾構機與管片結構保持較高的一致性[2]。另外，鉸鏈結構形式的千斤頂較之推進形式的千斤頂更加省力，且不需要按照組別對壓力進行調整。最后，鉸鏈式的盾構設備，在整體的操作應用靈活性上都得到了提升。可有效提升對隧道軸線的控制力度。因此，在進行盾構設備的選擇時，應當注意結合具體工程項目的要求選擇適宜的設備進行施工。

（二）控制好超挖量指標

在整體的施工過程中，掘進環節是最關鍵的施工環節。主要由盾構機上的仿形刀完成。由于曲線施工的特點，在應用盾構設備進行挖掘時，需要把握一定的超挖量。從理論上來講，超挖量與曲線施工的難易程度是成正比的。但超挖量在一定程度上需要進行嚴格的控制[3]。因為超挖的幅度過大，會引發土體松動的問題。進而對同步注漿操作和曲線施工的反力推進工作遇到阻礙。這種問題最終產生的結果是，引起隧道變形問題的出現，并使得這種問題的嚴重程度加深。因此，控制好超挖量指標，是保障工程整體進度和質量順利按照既定要求進行的一項重要前提。

超挖量的控制方法可以通過對整個項目工程的挖掘施工要求進行分析，通過專業技術人員的分析和計算，結合工程實際對超挖量進行合理的計算和預估，并參照相應的隧道施工標準要求將超挖量控制在合理的范圍內。

（三）設備掘進參數的控制

在掘進參數實際上包括了多方面的因素，例如，設備的運行推進速度、設備的運行中的平衡壓力、同步注漿操作的注漿操作與注漿量等。其中，要實現對設備作業速度的推進，應當結合工程實際需求和設備的作業額定速率，選擇適當的作業速度開展施工。本文的工程項目中，適宜的設備推進速度為最小20mm/min，最大40mm/min。這一速度范圍是對隧道周圍土壤情況影響最小的一種掘進速度水平。另外，對于平衡壓力的控制要求是，要求壓力智能引起設備切口處的地層產生最多不得超過1mm的隆起幅度。另外，與切口平衡壓力有關的其他參數也應當嚴格進行控制，例如出土量、總推力等。本次研究的項目，土壓（上部）應維持在最小1.0bar，最大1.3bar的范圍內，土壓（下部）應維持在最小1.8bar，最大2.1bar的范圍內。出土量則最少不能低于49.6m3，最大不得超過52.7m3，對于推力指標而言，則最大不得超過21000KN，最小不得低于16000KN。除了以上所講的幾方面主要的掘進參數控制外，例如注漿操作、管片注漿加固等輔助控制做事的實施也是非常有必要的。可通過適當延長注漿凝結的時間，并及早固定管片結構來達到質量控制的目的。

（四）其他問題控制

除了上述的幾方面核心的施工控制要點外，在盾構施工中還需要對一些細節問題加大控制力度。例如電瓶車與臺車的碰撞。可通過加大鋪軌操作的規范性，控制軌枕方向來進行控制。或者適當將電瓶車在托車內的運行速度減慢。另外，控制工作還包括了對沉降問題、裂縫問題、管片變形問題的控制。

四、結束語

總之，針對于小曲線半徑的盾構隧道施工，存在多方面的施工控制要點，施工人員和管理人員應當結合具體工程項目的需求，并且參照相關的工程建筑標準，在施工的前期準備、中期施工的階段做好工程實施進程中各個環節的控制，從而確保此類工程項目的順利進行。

參考文獻 ：

[1]高涵.長距離小半徑曲線盾構法地鐵隧道施工關鍵技術[J].建筑工程技術與設計，2016（12）.

[2]郭易杰.盾構機穿越小曲線半徑隧道施工技術[J].工程技術：全文版，2016（10）：00141-00142.

[3]陳龍.小半徑曲線盾構掘進施工技術[J].建材與裝飾，2017（7）.

（作者單位：中鐵一局集團第四工程有限公司）