小半徑曲線盾構鋼套筒始發與接收技術研究

趙 強

惠州市軌道交通有限公司，廣東 惠州 516000

盾構始發和接收是風險高、難度大的關鍵工序，若施工工法選擇不當，則盾構接收時容易產生突涌水、涌砂等現象。鋼套筒接收施工工法是一種可減少地面加固措施的洞內接收工藝，具有安全、適應性強、工期短及可重復利用等特點，適用于盾構隧道施工地質條件復雜及周邊環境保護要求較高的工程。

已有相關研究雖對盾構鋼套筒始發和接收進行了有意義的研究，但未涉及小半徑曲線盾構鋼套筒始發與接收技術。文章以南寧地鐵3號線工程施工總承包02標土建8工區金湖廣場站—埌西站區間、青竹立交站—青秀山站區間工程為依托，研發了小半徑曲線盾構鋼套筒始發與接收技術，研究結論對解決此類盾構鋼套筒始發和接收工程難題具有重要的指導意義。

1 項目簡介

南寧市軌道交通3號線一期工程02標土建8工區金湖廣場站—埌西站區間接收段線路曲線半徑為300m，青竹立交站—青秀山站區間始發段線路曲線半徑為360m。

2 施工控制要點

2.1 測量復核

盾構始發及接收前使用有免棱鏡測距功能的全站儀，實測進出洞門環一周8個以上的點三維坐標。通過復測，將得到擬合的圓心坐標與設計坐標進行對比，以此為盾構進出洞線型的選擇提供基礎數據。

2.2 確定盾構始發及接收線型

（1）在CAD中畫出始發隧道中線及洞門鋼環的位置，在其交點做切線，盾構機前點與隧道中心線的水平距離為67mm（超出50mm），不滿足設計要求，故切線始發不滿足要求，選擇割線始發（見圖1）。

圖1 切線始發示意圖

（2）考慮到始發曲線半徑為360m，盾體全部進入隧道內，姿態難以調整，進行割線優化，因此取洞門位置向前10m（盾體長度為9m，考慮盾體剛進洞姿態不便調整，設置1環的調整空間）的盾前水平姿態為0mm，后點與盾構機1m位置的水平姿態為0mm的連線作為優化割線，盾構沿線掘進與隧道中心線最大偏移為20mm，滿足要求，將該優化割線作為盾構始發中心線（見圖2）。

圖2 割線始發模擬圖

（3）在CAD中畫出接收隧道中線及洞門鋼環的位置，在其交點做切線，盾構機前點與隧道中心線的水平距離為55mm（超出50mm），考慮到鋼套筒內接收安全，為此切線接收不滿足要求，選擇割線接收（見圖3）。

圖3 切線接收示意圖

（4）考慮到接收曲線半徑為300m，盾體進入接收鋼套筒后，姿態難以調整，進行割線優化；接收洞門位置的水平姿態為0mm，洞門向后10m（盾體長度為9m）的盾前水平姿態也為0mm，將連線作為割線，盾構沿割線掘進與隧道中心線最大偏移為42mm，滿足要求，將該優化割線作為盾構接收中心線（見圖4）。

圖4 割線接收模擬圖

2.3 鋼套筒定位

始發及接收鋼套筒定位要求：

（1）始發、接收鋼套筒中心線與盾構始發、接收中心線重合；

（2）始發、接收鋼套筒高程需與隧道設計坡度相匹配，始發時比設計高程高20mm，接收時比設計高程低20mm；

（3）負環數量由始發井結構及盾構機尺寸決定，按照洞口處0環的位置及尺寸計算盾構機的位置，據此確定反力架及鋼套筒的安裝尺寸及負環拼裝的數量。

2.4 鋼套筒定位姿態復核

（1）利用模擬出來的始發軸線放樣。

（2）鋼套筒定位按照測量放樣點進行定位，定位完成后實測鋼套筒角點坐標及高程，與始發及接收軸線比較，判斷是否準確。

（3）待鋼套筒定位加固，盾體組裝完成后進行盾構機姿態人工測量，與模擬姿態比較，判斷是否準確。

3 盾構曲線進出洞施工關鍵技術

3.1 始發與接收盾構基座設置

盾構以曲線始發，特別是小半徑曲線段始發時，盾構推進反力的大小及方向均存在較大的不確定性，負環管片及反力架是否穩定可靠地將反力傳至地層，是曲線始發能否成功的難點和關鍵。

始發線路確定后需精準定位始發發射架與反力架。曲線始發時盾構推進反力與端頭井結構呈一定夾角，因此可在端頭井中板環梁結構、底板端頭井側壁植筋預埋鋼板進行加固。在反力架支墩與鋼板焊接并加三角板可有效防止側向位移，同時在發射架和反力架左右兩側架設支撐形成剛性固定。

3.2 始發階段姿態控制

（1）始發姿態。盾構機始發時角度為0°，盾構機中軸線位于隧道設計軸線外側，即盾構始發線路的延線上。

（2）盾構主體脫離始發架前后姿態控制。盾構主體離開始發架沿預定線路掘進時，視情況對盾構姿態進行精準微調。在刀盤進入洞門加固體時，需嚴格遵循慢速、勻速的原則推進。始發段土壓力由0逐漸增加至計算土壓力值左右。為了防止地面沉降過大，可適當調整土壓力值略大于計算值。盾構機主體脫離始發架后，可通過調整千斤頂推力進行姿態調整，鉸接和超挖刀也可以配合調整姿態，以保證盾構沿設計軸線推進。此外，應加強同步注漿及二次補充注漿控制與管理。

4 結論

（1）始發站線性簡明實用，施工過程中可有效避免分體始發，減少投資并降低成本；

（2）合理的掘進參數設置有利于控制盾構姿態，是有效防止地面變形，避免因曲線施工造成地面的不均勻沉降的主要措施；

（3）控制曲線始發和接收可保證盾構施工質量及進度，有利于縮短盾構施工工期；

（4）采用鋼套筒工藝，可確保盾構在不良地質條件下安全始發及接收；

（5）文章所提技術適用于線路曲線半徑不小于300m的緩和曲線及圓曲線的盾構鋼套筒始發接收施工。