四号线南延段监理3标 广州 510010
摘要 本文主要针对四号线南延段5标资讯园站-中间风井盾构区间左线盾构机穿越联络通道素地连墙盾尾脱困过程的原因分析、探讨对策，提出在联络通道曲线段素地连墙掘进施工过程中盾构机脱困的常规措施，为盾构施工脱困提供参考。
关键词：曲线段；素地连墙；盾构掘进；铰接；盾尾脱困
1、工程概况
1.1 工程概况
【资讯园站～中间风井】区间从资讯园站出站后沿环市大道前进，过港高路后左线以350m，右线以370m的曲线半径左转至海港大道，过珠江东路后左线以1500m半径右转，右线以1400m半径左转，在鹿颈村附近到达中间风井。详情见图1-1。
资讯园至中间风井小盾构区间从由广东水电二局施工并提供本工程始发的资讯园站始发，左线长1121.441m，右线长1143.571m，采用两台标准土压平衡盾构机分别施工。最小曲线半径为350m，线路纵断面为V形坡，最大纵坡为21‰，区间隧道埋深9.9-17.4m。区间施工示意见图1-2。
图1 小盾构区间平面位置图
图2 区间施工示意图
小盾构区间地层主要为<1>人工填土层、<2-1A>淤泥层、<2-1B>淤泥质土层、<2-2>淤泥质粉细砂层、<2-3>中粗砂层、<2-4>沉积黏性土层、<3-1>粉细砂层、<3-2>中粗砂层、<4N-2>可塑状黏性土层、<4N-3>硬塑状黏性土层、<5H-2>硬塑状砂质黏性土、<6H>混合花岗岩全风化带、<7H>混合花岗岩强风化带、<8H>混合花岗岩中风化带、<9H>混合花岗岩微风化带。
联络通道所处地层主要为<2-1A>、<2-4>、<4N-2>、<5H-2>、<6H>。
图3 联络通道位置水文地质图
1.2 联络通道加固区域
1.2.1 小盾构区间在左线里程ZDK64+947.367（右线里程YDK64+958.262）处设置1个联络通道，
1.2.2 小盾构区间在左线里程ZDK64+947.367（右线里程YDK64+958.262）处设置1个联络通道，与废水泵房合建。1#联络通道地面加固采用800mm厚素地连墙（C20）+双管旋喷桩加固（Φ800mm），加固范围为结构拱部以上5m，两侧各3m，泵房底1.5m。旋喷桩采用42.5级以上普通硅酸盐水泥，水灰比1：1~1：1.5，浆液压力不低于20Mpa，加固后土体28天无侧限抗压强度不低于1.0Mpa。
图4 联络通道及泵房加固平面图
2 左线盾构机在联络通道加固区卡死的过程描述。
小盾构曲线在215环左右进入R=350m的曲线半径掘进。6月14日夜班完成372环后，白班经过倒班。6月16日10：45开始推进373环，在掘进过程中，发现土仓压力变化异常，盾构推力较大，掘进速度较慢。初步判断盾尾有被卡的可能。夜班1：03完成373环盾构掘进。在推进374环时，发现盾构机盾尾被卡住，盾构机不能前进，铰接油缸压力高达269bar。
3 盾构机卡死原因分析
3.1 盾构机设备
本工程左线隧道掘进施工采用海瑞克盾构机S261，主机外形尺寸：7565mm（L）ＸF6250（前体）ＸF6240（中体）ＸF6230（盾尾），开挖直径6280mm，刀盘为硬岩刀盘，刀盘上装双刃滚刀4把，单刃正面滚刀20把，边缘滚刀8把，正面刮刀64把。边缘刮刀8把，超挖刀0把，盾构机铰接设置为被动式。这种铰接形式的特点：主千斤顶作用在前盾体上，通过铰接千斤顶拖动盾尾，铰接为被动拉出型。管片与盾体间隙不均匀，受力不均，两者间容易产生较大摩擦力。如果盾尾卡死，可能会因为拉力不足而无法拉动后盾体。
图5 海瑞克盾构机铰接布置图
3.2盾构机盾尾间隙
（1）盾构机在曲线上推进和修正蛇形时必须的最小富余量（ΔX）
ΔX=δ/2
式中，δ=（R-D0/2）（1-COSβ）≈L2/2（R-D0/2）
D-----盾构外径
D0-----管片外径
X-----盾尾间隙
ΔX---最小富裕量
t----盾尾钢板厚度
R----曲线上施工半径
R+D0/2=管片内侧曲线外半径
R-D0/2=管片外侧曲线半径
L----盾尾长度
图6 盾尾与管片相对位置图
（2）管片拼装时的富余量一般为20-40mm。
3.3盾构机盾尾与加固区地下连续墙的相对位置关系。
联络通道加固区里程：ZDK64+942.567-YDK64+952.167，其中地下连续墙里程为ZDK64+941.767-ZDK942.567。在掘进374环时盾构机刀盘里程ZDK64+950.55，盾尾里程为ZDK64+940.70。在推进374环推进1000mm时，盾尾刚好位于联络通道加固区地连墙位置，由于盾构机在曲线上掘进，盾构姿态及管片选型不当，将会造成盾壳与连续墙、盾壳与管片的空隙减小，相互挤压增加摩阻力。
表1 盾构管片选型、姿态及盾尾间隙表
3.4 施工控制的原因
（1）刀具磨损造成盾构开挖直径变小，盾壳与围岩间距变小，该区域正好处于小曲线半径Ｒ＝350m半径的最小曲线半径上，盾体与盾尾偏角较大。
（2）盾构掘进姿态和管片选型不当，造成盾尾变小，盾壳与加固区地连墙发生挤压、盾壳与管片发生挤压，加大了推进阻力。
（3）盾构掘进对地层的扰动，再加上长时间停机，造成围岩收缩变形，包裹盾构机壳体，增加盾构机摩擦阻力。
（4）停机前注浆不当，并且停机未采取其他措施，人为造成同步注浆浆液充填盾构壳体外部空隙，同样形成对盾构机的包裹情况，增加盾构机摩擦阻力。
（5）盾构机未提前配置超挖刀，加上联络通道位置水文地质条件复杂，地层不稳，在进入加固体前不能进行适当超挖扩挖。待刀盘、前体、中体进入加固体过程作，地连墙被扰动使洞穴发生变形变得不规则，又因在曲线段施工，盾尾被别在素地连墙上。
4 盾构机脱困的对策
（1）降低推进阻力：可向盾壳外注入膨润土，降低盾体与土体间的摩擦阻力。
（2）增加开挖直径：通过超挖刀、仿形刀等（根据盾构机配置情况）或更换边缘滚刀的形式，保证开挖直径或增大开挖直径。
（3）盾构机脱困主要是增加盾尾的推进力，保证铰接油缸不被损坏，可在中盾与盾尾连接处焊接拉杆，保证中盾与盾尾刚性连接在一起，通过增加掘进推力，在推力不足的情况下，可增加外部千斤顶来增大推力，保证盾构机脱困。
5 后续施工的建议
（1）盾构机在小曲线半径通过联络通道加固区，特别是在通过地下连续墙时，转弯角度不必太大，并保证盾构选型与姿态控制。、
（2）在条件允许的情况下，在通过加固区前开仓检查刀具，并更换边缘滚刀。
（3）在刀盘通过加固区时，可使用超挖刀或保径刀仿形刀等装置保证盾构开挖直径。
（4）在通过加固区，匀速快速通过，避免长时间停机。
参考文献：
[1] 侯志奎 张智博.盾构隧道施工位移控制技术.施工技术研究与应用[J]，2006，2：47～51
[2] 张凤祥 杨国祥.盾构隧道施工手册[M].北京.人民交通出版社，2005.6
论文作者:裴爽
论文发表刊物:《基层建设》2018年第12期
论文发表时间:2018/7/9
标签：盾构论文; 管片论文; 半径论文; 曲线论文; 里程论文; 通道论文; 区间论文; 《基层建设》2018年第12期论文;