摘要：随着地铁项目的大力发展，越来越多的盾构机投入到隧道工程施工中，在各项目施工过程中经常出现盾构机偏离设计线路等问题，影响施工质量和进度，本文就影响盾构机姿态的因素、盾构机穿越不同地层的姿态控制和发生偏离后的纠偏措施等几个方面进行论述，使盾构机应用技术更加成熟的在不同环境中发挥作用，为社会创造更大的价值。
关键词：盾构机；姿态控制；纠偏
中国北京自从在1969年10月1日开通了首条地铁以来，正在以令人咋舌的发展速度一步一步的迈入世界领先水平，从一无所有到走向海外，中国地铁不但促进了中国城市的发展，更赢得了全世界对中国制造的尊重，在这一历史进程中盾构机的应用和发展无疑起到了至关重要的决定性作用，社会在发展，盾构机的种类也日渐繁多，因此对盾构机的应用技术便有了更高的要求。
1 盾构姿态的影响因素
笔者根据目前所在武汉蔡甸线地铁工程的实践经验，经过总结后得出影响盾构水平偏差及垂直偏差的因素有多个方面，主要有：① 现场地质方面；② 工程设计方面；③ 始发基座偏差；④ 操作手的操作水平和操作经验；⑤ 管片姿态；⑥ 注浆压力；⑦ 旋转角。
2盾构机姿态控制
2.1盾构曲线段出洞的姿态控制
⑴ 以洞门中心作为起始点，以加固区外边缘与隧道轴线间的交点作为终点，并且通过计算保证盾构及管片报表不会超标的前提下，采取以直线推进来代替盾构出洞段曲线推进。
⑵ 采用超挖刀调整盾构推进的趋势在推进时，可以通过超挖盾构小曲率半径内侧加固土体来达到盾构纠偏的目的。超挖量的多少根据实际的纠偏效果，伸长或缩短超挖刀的伸出长度，并根据超挖刀的伸出长度调整刀盘转速。
2.2 盾构正常段姿态的控制
正常推进段推进轴线控制主要有平面直线段推进轴线控制、平面曲线段推进轴线控制、纵坡推进轴线控制等，平面直线段推进姿态的控制，控制比较简单，只要考虑千斤顶行程差与盾构姿态的关系，平面曲线段推进姿态主要控制盾尾与管片间的间隙、左右油压差值及左右千斤顶长度差值。
2.3 小曲率半径段推进姿态的控制
盾构机在行进中不可避免会出现由直线段向曲线段作业的过程，最易出现管片超前于盾构机转弯，造成隧道内侧的盾尾间距比较小，如果放任不管将会发生小曲率半径内侧管片紧贴盾构外壳的问题，甚至会使盾尾和管片发生挤压后出现管片变形、破碎的现象，在实践中可以通过两种方法来预防此类现象，一是通过计算初步确定曲线段轴线推进时左右千斤顶长度差值，并根据报表的实际情况加以调整；二是提前对盾构进行纠偏，比如在盾构机从直线段作业到曲线段时，如由直线段进入右转R300曲线段时，便可以提前在直线段就将盾构姿态推至+20左右，来有效防止盾构进入曲线段后的大幅度偏差。
2.4 纵坡推进姿态控制
盾构推进过程中的纵坡的控制方法有两种：一种是变坡法，另一种则是稳坡法推进。所谓的变坡法是指在每一环推进施工中，采用不同的盾构推进坡度进行施工，最终达到预先指定的纵坡。而稳坡法是指盾构每推一环用一个纵坡进行推进，以符合纠坡要求。
3盾构推进过程中几种特殊情况下的姿态控制
3.1 盾构穿越建筑物姿态的控制
盾构穿越建筑物分为正下方穿越、侧下方穿越、侧面穿越三种方式，对建筑物将产生沉降、倾斜等不同影响。
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盾构穿越建筑物也是一个比较有技术含量的操作，也是作业的重点所在：首先要严格控制盾构正面平衡压力，比如推进速度和出土量等，防止超挖、欠挖，以尽量减少平衡压力的波动；而且全过程要有严格的指标来控制盾构的推进速度，在穿越建筑物施工时，推进速度保持在1～2cm/min左右，充分体现均衡施工的原则；其次对于盾构纠偏量也要有所控制，切忌姿态变化幅度过大，频率过快，不能急纠和猛纠。推进速度和姿态控制尽量采用稳坡法、缓坡法推进，以最大程度减少盾构施工对地面的影响，并且要时刻观察注浆量和浆液质量，随时做好二次补压浆的准备。
3.2 盾构穿越河流的姿态控制
在地铁施工中盾构机也会经常遇到穿越河流的情形，所以在下穿河底时，遇到最难控制的技术问题就是隧道覆土厚度变化较大，所以技术人员要不断根据实时覆土厚度、水深和推进速度等盾体监测数据来不断调整土压设定值，以尽量减少对土体的扰动，所以技术人员还是要秉承勤纠、少纠的原则，避免造成土体损失、过大沉降等问题。对于推进施工中的注浆规格也是有要求的，以和易性好、泌水性小及强度达标的浆液进行及时、均匀、足量的压注，能及时和足量的充填满建筑空隙。最后还有一个常识性的问题就是盾构在推进及拼装时是禁止后退的，管片拼装压力适当提高，确保盾构刀盘对正面土体的支护作用。
3.3 盾构穿越上硬下软地层姿态控制
上硬下软地层的典型特点就是地层上半部分的土质较硬，所以切口时会遇到较大阻力，而下半部土层较软，切口时阻力较小，容易形成向上的弯距，导致盾构出现仰头现象，如果继续推进则盾构姿态呈现出“毛毛虫”样式，很容易将上部管片外弧给刮碎，严重的还可能会出现盾构下部土体流失过多导致盾构下沉。所以一旦发现盾构出现仰头现象时，我们一般会采取三种措施：一是进行千斤顶编组，下部千斤顶暂时停用；二是降低下半部千斤顶油压或加大上半部千斤顶油压；三是使用泡沫剂或局部气压法，减小地下水的渗透、流动，确保下部土体的稳定。
3.4 盾构穿越上软下硬地层姿态控制
盾构在穿越上软下硬地层时往往会出现前面相反的情况，会出现盾构难以提高坡度，隧道轴线难以控制等现象。这时我们也会有三种解决办法：一是合理利用超挖刀和盾构铰接功能以达到纠偏效果，二是控制好掘进速度，以保证刀盘充分切削前方硬土，三是使用泡沫剂或局部气压法，减小地下水的渗透、流动，保持上部土体的稳定。
4 盾构姿态控制过程中的纠偏方法
盾构轨道施工中会遇到各种各样的问题，不仅存在的影响因素较多，需要采用的控制方法也很多，所以需要技术人员根据施工过程的实际情况随时观察盾构姿态，当发生偏差时能选择合适的隧道管片和合理的方法进行纠偏。盾构轴线控制过程中可采用的纠偏方法常用的有千斤顶编组、区域油压控制、超挖刀的使用、绞接千斤顶的使用等纠偏方法。
4.1 千斤顶编组纠偏方法
千斤顶编组主要是通过对合理选用千斤顶，让千斤顶合力位置和外力合力位置形成一个有利于纠偏的力偶，进而调整高程位置和平面位置。
4.2 超挖刀纠偏方法
当无法通过千斤顶区域油压的调整和编组的方法完成纠偏时，我们通常采用超挖刀来改变前方阻力的合力位置，从而得到一个理想的纠偏力偶，来达到控制盾构轴线的目的，特别是在加固区域推进时，这种方法是非常有效的。
4.3 绞接千斤顶的纠偏方法
绞接千斤顶是安装在盾构推进千斤顶前方，用于改变刀盘切削方向的千斤顶，操作员可通过控制左绞（右绞、上绞、下绞）量的大小，来完成盾构的纠偏量。采用绞接千斤顶纠偏具有纠偏效果良好，灵活性强等特点，但由于在开启绞接千斤顶时对周围土体扰动比较大，不利于地面沉降的控制。
参考文献：
[1]薛家斌.地铁机电安装工程施工虚拟优化管理技术应用[J].建设科技，2017（09）.
[2]陈强.小半径曲线地铁隧道盾构施工技术[J].隧道建设，2018（01）.
论文作者:郭联
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/2/28
标签：盾构论文; 千斤顶论文; 姿态论文; 管片论文; 轴线论文; 曲线论文; 线段论文; 《基层建设》2018年第36期论文;