中交三航局厦门分公司 厦门 361000
摘要：近年来，随着城市经济建设的发展需要，国家大力支持基础设施建设，国内各大主要城市轨道交通工程建设取得了迅猛的发展。然而，在轨道交通线路的选择上，由于受到规划、建（构）筑物等因素制约，使得轨道交通的设计线路越来越复杂。小半径曲线段盾构施工技术与常规盾构施工技术相比较，存在着一定的特殊性，也给盾构掘进施工质量控制带来诸多难题，若采取措施不当则容易导致隧道质量缺陷。因此，也成了从事地下工程建设技术人员另一严峻的挑战。
关键词：小半径曲线段；盾构施工；拼装质量
目前，不少大中城市的轨道交通系统已经进入快速建设阶段，盾构施工也如火如荼。然而，在轨道交通线路的选择上，由于受到城市规划、建（构）筑物等因素的限制，使得轨道交通的设计线路越来越复杂，小曲线半径段频繁出现。小曲线半径段盾构施工技术与常规盾构施工技术相比较，存在着一定的特殊性，也给盾构掘进施工质量控制带来诸多难题，若采取措施不当则容易导致隧道质量缺陷。
1 工程概况
厦门轨道交通2号线长庚医院站~翁角路站盾构区间，线路出长庚医院站沿新阳北路北侧绿化带铺设，下穿排污渠后，曲线绕避百合仕地块、下穿福建省华南职业学校教学楼后进入新光东二路，之后曲线下穿理源集团三层厂房，绕避古窑址保护区后到达翁角路与霞飞路十字口处并接入翁角路站。隧道区间起讫里程为左DK10+573.910~左DK11+552.839，长度为990.561m，其中长链为11.633m，平面曲线半径分别为左转650m、右转360m、左转350m。区间隧道段范围内现状地面标高.75~8.62m，覆土厚度9.76~14.76m，纵断面从长庚医院站先后以2‰上坡、后以15‰、3.8‰下坡，再以5.34‰、24.41‰、2‰上坡进入翁脚路站。区间场地属于滨海平原海积区，上覆第四系人工填土、淤泥质砂、粉质黏土、中、粗、砾砂层；下伏燕山晚期第一阶段侵入花岗岩。隧道穿越地层主要为<8-1>粉质粘土、<8-4>中砂、、<8-4-3>砾砂、<11-1>残积砂质黏性土、<17-1>全风化花岗岩。
地下水混合稳定水位埋深在2.6～5.9m，区间场地地下水主要为：
①赋存于人工填土层的上层滞水，主要通过大气降水，及地表水下渗补给；通过大气蒸发排泄。
②赋存与运移于砂层孔隙内的潜水～承压水，部分地段该层上覆为人工填土层，人工填土层属弱~中等透水层，而使该地下水不具承压性；地下水主要通过侧向地下径流补给，其次接受地表水下渗补给；通过侧向地下径流排泄，其次通过蒸发排泄。
③赋存于残积层~风化岩层的裂隙潜水～弱承压水，基岩风化带局部渗透性突变，地下水具弱承压性质。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆该层地下水主要接受上部含水层的下渗补给和同含水层的侧向径流补给，通过侧向径流排泄。
2 盾构隧道施工质量控制问题
2.1 隧道轴线控制难度大
盾构机本身为直线型刚体，不能与曲线完全拟合，圆曲线段掘进只能形成一段连续的折线来拟合圆曲线。曲线半径越小则拟合难度越大，纠偏量越大，纠偏灵敏度越低，轴线就越难以控制。盾构机的转弯和纠偏通常是采用千斤顶的偏选来实现的，需要使用不等的推进千斤顶分区油压来实现盾构机沿设计轴线掘进。在小曲线半径段施工时，则需要盾构机左右侧有很大的推力差才能满足盾构机转弯的要求，致使左右两侧的油缸推力可调整量很小，加大了隧道轴线控制和纠偏的难度。
2.2 管片拼装质量控制难度大
在小半径圆曲线段隧道掘进时，盾构推进千斤顶各分区的压力差异导致管片受力不均，会使管片在推进过程中收到千斤顶撑靴的作用力过于集中而受损。管片在盾构机推进过程中，由于管片断面与轴线的夹角，在千斤顶推力作用下产生水平分力，管片会往推力大的一侧偏移，千斤顶对盾构管片会产生往圆曲线外侧的反作用力，使管片姿态更容易发生偏移，还会使管片之间发生相对位移，出现破损、裂纹、错台、渗漏水等质量问题。
3 做好小曲线半径盾构管片拼装质量控制
3.1 小半径曲线隧道盾构推进
1）超挖量控制
盾构大刀盘上安装有2把仿形刀，超挖范围为100mm。在曲线施工时，可根据推进轴线情况进行部分超挖，超挖量越大，曲线施工越容易。但另一方面，超挖会使同步注浆浆液因土体的松动绕入开挖面，加上曲线推进时反力下降的因素，会产生隧道变形增大的问题。因此，超挖量最好控制在超挖范围的最小限度内。
2）铰接
由于盾构机增加了铰接部分，使盾构切口至支撑环，支撑环至盾尾部形成活体，增加了盾构机的灵敏度，可以在减少推进时超挖量的同时产生推进分力，确保曲线施工的推进轴线控制。
3）出土量掌握
在曲线掘进过程中，为确保盾构沿设计轴线推进，必须严格控制盾构出土量，同时视监测情况合理调整出土量。
3.2 轴线控制
为了控制隧道轴线最终偏差控制在规范要求的范围内，盾构掘进时，考虑给隧道预留一定的偏移量。根据理论计算和上海相关施工实践经验的综合分析，同时需考虑掘进区域所处的地层情况，在隧道掘进过程中，将设置预偏量30mm左右。曲线推进时必须做到勤测勤纠，环环都纠偏，但每次的纠偏量应尽量小，确保楔形块的环面始终处于曲率半径的径向竖直面内。根据设计图纸，楔子制作将采用低压石棉橡胶板。同时为控制管片的位移量和环面的平整度，管片纠偏在适当时候仍需采用低压石棉橡胶板，以减少位移和管片碎裂现象的发生，从而达到有效控制轴线和地层变形的目的。
3.3 拼装质量控制
1）严格按项目施工管理规定加强班组生产管理和工序质量控制。2）加强注浆系统的设备维护保养，确保同步注浆量；增加人工复测管片的频率，并根据上浮量的变化，增减泄水孔，特殊时可采取同步注浆和二次双液注浆相结合的措施，以形成止水环和及时稳定管环。3）通过保护尾刷和合理控制盾尾间隙，以减少漏浆量，使砂浆充分填充管环和围岩空隙，增加隧道的防水厚度，主要通过以下措施进行控制：①合理控制盾构姿态，平衡土压力值变化幅度不大；在管片拼装作业时，必须严格控制千斤顶的伸收数量，以避免盾构机后退破坏尾刷。②停止掘进时，对于油压较低的管路进行补注盾尾密封油脂，以保持尾刷密封性能。通常要求每施作止水环前，应注入盾尾1/5桶盾尾油脂，止水环的施作应保证距离盾尾有5环。③管片选型正确，保证盾尾间隙合理。4）合理盾构操作及管片选型，避免掘进中盾壳挤压管片。根据设计曲线半径及盾构直径计算铰接角度，开启盾构铰接装置，使得盾构机的前筒与后筒张角与曲线吻合，预先推出弧形趋势，为管片提供良好的拼装空间。
综上所述，通过本工程实际施工效果表明，小曲线半径段隧道施工，主要的控制措施是做好盾构机选型、掘进参数选用、盾构机姿态控制、管片选用与配置、管片姿态控制、管片保护、注浆技术和测量控制等一系列技术措施。通过采取相应的控制措施，解决盾构机姿态控制、轴线控制、管片拼装质量控制的难点，确保隧道施工质量。
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[3] 陈大囡，郑学峰.小曲率半径隧道盾构推进的轴线控制[J].城市道桥与防洪，2009，（05)：132-134+11-12.
论文作者:王东洋
论文发表刊物:《基层建设》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/16
标签：盾构论文; 管片论文; 曲线论文; 半径论文; 隧道论文; 轴线论文; 质量控制论文; 《基层建设》2018年第2期论文;