摘要：本文以深圳地铁12号线海上田园东站-科技馆站盾构区间工程为例，总结分析全断面淤泥地层中盾构机在中小半径曲线路段中的施工相关问题，并借助针对性的施工技术总结具体的施工方案，希望可以借助本次研究为相关从业者提供理论性帮助。
关键词：淤泥地层；中小半径；曲线隧道；盾构施工；施工技术
引言
随着我国城市轨道交通建设进度的不断加快，城市建设中地铁项目的建设进度也在持续加快，逐渐成为一个城市经济发展水平的重要指标之一。但是因为在城市规划以及建筑物对于周边环境所形成的制约性，城市地铁线路的设计以及选择方面必然会涉及到许多的中小半径曲线，在这一些路段施工中因为存在地质情况复杂、施工条件较差等特征，导致施工难度相对较高。对此，探讨淤泥地层中小半径曲线隧道盾构施工技术具备显著实际意义。
1.工程案例
以深圳地铁12号线海上田园东站-科技馆站盾构区间工程为例，该工程左线与右线总长度分别为1020m、1035m，区间总共有3段平面曲线，其中上、下行线的曲线半径分别为300/300、600/700、300/300，线间距变化最小13m，最大17m，纵断面以V型坡为主，最大坡度达到17.5%。区间的隧道覆土层厚度最高17m，最小10m。应用两台并土压平衡盾构机进行施工，端头的长度为8m，应用高压旋喷桩进行加固处理。隧道掘进的地层土质主要是以淤泥为主，同时还涉及到淤泥质黏土、粉质黏土、全风化岩以及残积土。
2.施工难点
盾构在始发之后会进入到全断面淤泥地层，此时因为淤泥地层的流塑性比较强，抗干扰能力相对较差，此时容易形成蠕动变形问题，再加上含水量较高，盾构机的盾尾和管片很容易上浮，在盾构机富水淤泥地层当中调整姿态时，区域的压力会不均衡，此时盾构机的侧面对于土体会呈现出比较突出的作用力，并且会直接影响盾构机的姿态以及成型的管片姿态[1]。姿态的控制和盾构的纠偏难度相对较高。
小半径的曲线段隧道轴线控制难度相对较高，盾构机在掘进期间实际的推进轴线无法和理论性的轴线保持一致，同时曲线的半径越小时纠偏量会越大，此时施工困难也会更加突出，因为拐弯的弧度比较高，左侧的油缸与右侧的油缸只有在形成一个比较大的推力差才可以更好的满足转弯角度要求，但是因为淤泥的流动性突出，所以推力差的形成难度较高[2]。同时因为小半径曲线路段对于土体的扰动比较突出，因为盾构机在曲线段掘进期间会处于一个纠偏的状态，此时纠偏量比较大，盾构壳体和周边的土体很容易形成一个片面性的剪切，对于土体的扰动比较明显，相对容易形成大沉降问题。盾构机在曲线段的掘进期间，仿行刀会处于一个开启的状态，此时因为实际的掘进面属于一个椭圆形，导致开挖量会明显超过理论计算量，尤其是在淤泥地层会形成更加困难的掘进问题。一般情况下，在普通的软土地层中地层损失会达到1%，所以盾构机在淤泥地段施工期间会形成对土体的显著扰动。
3.淤泥地层中小半径曲线隧道盾构施工技术
3.1关键性技术
盾构机的掘进期间需要做好全面性控制。盾构机在掘进施工期间需要及时进行纠偏，并将各种不稳定因素控制在合理范围内[3]。淤泥地层的推力相对较小，此时直线段当中推力的大小设定应当为6500kn到8500kn，小半径的曲线段推力大小应当设置为5000kn到6500kn，可以适当的控制推进施工速度促使侧面的分力会不超标，同时也可以促使隧道的弧线外侧偏移量适当减少。小半径的曲线段刀盘转速应当设置为每分钟0.5转，这样可以更好的减少对于土体的影响。正常段的刀盘转速可以设置成为每分钟0.8转，可以更好的维持贯入程度。盾构机在施工期间需要维持均匀的推进，预防轴线偏离问题导致间隙不均匀。
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在大半径曲线的隧道掘进施工期间需要按照地层的实际情况以及施工经验，促使轴线可以向着曲线的内侧偏移适当程度，以此实现对隧道向外偏移的程度[4]。曲线段的半径越小时预偏量会随之提升，为了更好的预防脱出盾尾问题，管片在全断面的淤泥地层当中会形成一个比较大的浮力，此时可以将盾构机根据设计的轴线向下适当的偏移，从而保障隧道轴线和设计轴线的一致性。在具体的土层压力设置方面，在主动的突出层压力理论值的数据上适当增加0.02Mpa，并将其作为初始设置数据，在整个施工期间土压区间控制在0.1到0.12MPa之间，同时在施工期间需要按照覆土层实际厚度以及地表监测的实际情况进行适当的调整。按照姿态调整的需求，例如往左纠偏的措施，可以有效的提升右侧区域的压力，并将不同方向的压力适当调小实现整体性调节。同时也可以应用减少左侧区域的千斤顶数量实现对压力的提升达到纠偏的作用。
在管片拼装施工方面，对于小半径的曲线段隧道拼装施工期间需要按照姿态以及盾尾的间隙情况合理的设定管片楔形量，并尽可能减少盾构机和管片之间的轴线夹角差异，促使管片的端面能够尽可能与盾构轴线维持垂直关系，尽可能维持盾构间隙的均匀性，并顺利完成拼装施工。另外，也可以应用贴片的方式实现纠偏，在明确狭义环的管片拼装位置之后，可以在曲线的外侧相应管片块之上，以过渡的方法采用多个传力衬垫，曲线的外侧可以适当增加贴片数量，从而实现纠偏破损问题的控制。管片拼装期间可以应用楔形量进行控制，为了保障下部保持适当的超前量，可以促使盾构机的管片和油缸之间形成向下的分量，从而实现对浮力的应对。
在本次工程中，注浆方面的浆液材料配合比数据为：水泥130kg、粉煤灰280kg、膨润土100kg、590kg、水310kg。同步的注浆浆液凝固时间在3到8小时，因为地层属于淤泥地层，含水量相对较高，同时管片稳定难度较高，所以可以借助现场试验的方式实现对配合比的调整，同时也可以适当的加入早强剂，实现管环的稳定。浆液的粘稠度应当控制在8cm到11cm左右，浆液的结实率控制在95%以上。
3.2注意事项
首先，小半径的曲线推进施工期间，需要选择经验丰富的操作人员进行设备操作，并提前做好相应的应对措施，采用合理的管片进行拼装施工，及时应用管片复紧的措施提升管片的拼装效果[5]。其次，小半径曲线段的施工期间需要有专人进行巡视检查，预防因为皮带跑偏或者是掉道等现象的发生，同时做好气体检测工作。再次，按照出土量以及地层的变形情况做好实时性监测，同时根据监测的结果及时调整施工的参数，强化对于推进轴线的质量控制。最后，在施工期间需要高度重视对于注浆量以及注浆压力的调控，保障注浆的饱满度以及压力的合理性，在施工期间可以适当的提升曲线的外侧注浆量，并在必要情况下应用壁后二次注浆的施工方案。施工中需要注重测量工作，针对淤泥地层存在的前期沉降、施工中沉降等做好测量管理工作，保障整体施工效益。
4.结语
综上所述，本文以实际案例简要分析了淤泥地层中小半径曲线隧道盾构施工技术，在具体工程中借助合理的掘进工艺、拼装方式以及针对性的注浆处理模式可以有效的控制管片上浮程度，促使地表以及周边建筑物沉降均匀，提升盾构施工整体质量，高质量顺利竣工，总结了宝贵经验同时也提供了实践性的参考指导，但是在具体工程中仍然需要根据工程实际情况适当调整参数和施工技术。
参考文献：
[1]梁桥欣，魏礼，何省.南宁地铁复合地层盾构施工关键技术[J].铁道建筑，2017，23（10）：70-73.
[2]谢远堃.大坡度小半径曲线盾构施工管片破损及上浮受力分析[J].施工技术，2018，v.47；No.508（09）：70-74.
[3]霍滨，徐朝辉，胡相龙，etal.砂卵石地层泥水盾构施工技术难点及控制措施分析——以兰州地铁穿黄隧道工程为例[J].隧道建设（中英文），2018，v.38；No.214（05）：134-138.
[4]许俊伟.淤泥地层暗挖矩形隧道密贴雨水箱涵施工关键技术[J].隧道建设（中英文），2018（6）：1029-1036.
[5]杨帆，叶钟文，王小云.小曲线半径盾构管片拼装质量控制[J].公路交通科技（应用技术版），2017，12（02）：168-170.
论文作者:王斌
论文发表刊物:《基层建设》2019年第14期
论文发表时间:2019/7/30
标签：盾构论文; 管片论文; 地层论文; 曲线论文; 淤泥论文; 半径论文; 隧道论文; 《基层建设》2019年第14期论文;