地鐵某標(biāo)段盾構(gòu)小曲線掘進(jìn)施工探究

黑龍江 張智韜

1 工程概述

地鐵某區(qū)間，左線全長959.635m（左線短鏈12.210m）。區(qū)間內(nèi)設(shè)置聯(lián)絡(luò)通道兼廢水泵房一座。盾構(gòu)區(qū)間埋深為18m～27m之間。采用一臺海瑞克S-540盾構(gòu)機(jī)施工，本區(qū)間平曲線設(shè)計有一段R=350m小半徑曲線。

2 盾構(gòu)施工措施

在盾構(gòu)掘進(jìn)過程中，要加強(qiáng)對推進(jìn)軸線的控制。曲線推進(jìn)時盾構(gòu)實際上應(yīng)處于曲線的切線上，因此推進(jìn)的關(guān)鍵是確保對盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)的控制。由于盾構(gòu)掘進(jìn)過程的同步注漿及跟蹤補(bǔ)注的雙液漿效果不能根本上保證管片后土體的承載強(qiáng)度，管片在承受側(cè)向壓力后，將向弧線外側(cè)偏移。為了確保隧道軸線最終偏差控制在規(guī)范允許的范圍內(nèi)，盾構(gòu)掘進(jìn)時給隧道預(yù)留一定的偏移量。根據(jù)理論計算和和相關(guān)施工實踐經(jīng)驗的綜合分析，同時需考慮掘進(jìn)區(qū)域所處的地層情況，在小半經(jīng)曲線隧道掘進(jìn)過程中，將設(shè)置預(yù)偏量10～15mm。施工中通過對小半徑段隧道偏移監(jiān)測，適當(dāng)調(diào)整預(yù)偏量。

2.1 盾構(gòu)機(jī)糾偏

推進(jìn)過程保持盾構(gòu)機(jī)有良好姿態(tài)，避免蛇行，每環(huán)姿態(tài)變化控制在±5mm內(nèi)，千斤頂油缸油壓值差宜保持統(tǒng)一、恒定性，不宜出現(xiàn)過大的波動。推進(jìn)時不急糾、不猛糾，多注意觀察管片與盾殼的間隙，相對區(qū)域油壓的變化量隨出土箱數(shù)和千斤頂行程逐漸變化。采用穩(wěn)坡法、緩坡法推進(jìn)，以減少盾構(gòu)施工對地面的影響。

2.2 管片選型

2.2.1 管片選型要適合隧道設(shè)計線路

根據(jù)隧道中線的平曲線和豎曲線的走向，管片分為標(biāo)準(zhǔn)環(huán)、左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎三類。管片直徑為6000mm，轉(zhuǎn)彎環(huán)楔形量為48mm、曲線半徑為350m。直線上選標(biāo)準(zhǔn)環(huán)，右轉(zhuǎn)曲線上選右轉(zhuǎn)環(huán)。其中轉(zhuǎn)彎環(huán)數(shù)量的計算公式如下：θ=2γ=2*arctg（δ/D）；根據(jù)圓心角的計算公式：α=180L（/πR）。經(jīng)過實際計算，在緩和曲線上，也與圓曲線近似。

2.2.2 管片選型要適應(yīng)盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)

管片是在盾尾內(nèi)拼裝，所以不可避免的受到盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)的約束。管片要盡量垂直于盾構(gòu)機(jī)軸線，讓盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)油缸能垂直地推在管片上，這樣使管片受力均勻，掘進(jìn)時不會產(chǎn)生管片破損。同時也要兼顧管片與盾尾之間的間隙，避免盾構(gòu)機(jī)與管片發(fā)生碰撞而破損管片。當(dāng)因地質(zhì)不均、推力不均等原因，使盾構(gòu)機(jī)偏離線路設(shè)計軸線時，管片的選型要適應(yīng)盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)。

2.2.3 盾尾與管片間的間隙控制

小曲率半徑段內(nèi)的管片拼裝至關(guān)重要，而影響管片拼裝質(zhì)量的一個關(guān)鍵問題是管片與盾尾間的間隙。合理的周邊間隙可以便于管片拼裝，也便于盾構(gòu)進(jìn)行糾偏。

（1）施工中隨時關(guān)注盾尾與管片間的間隙，一旦發(fā)現(xiàn)單邊間隙偏小時，及時通過盾構(gòu)推進(jìn)方向進(jìn)行調(diào)整，使得四周間隙基本相同。

（2）在管片拼裝時，應(yīng)根據(jù)盾尾與管片間的間隙進(jìn)行合理調(diào)整，使管片與盾尾間隙得以調(diào)整，便于下環(huán)管片的拼裝，也便于在下環(huán)管片推進(jìn)過程中盾構(gòu)能夠有足夠的間隙進(jìn)行糾偏。

（3）根據(jù)盾尾與管片間的間隙，合理選擇楔型管片。小曲率半徑段時，盾構(gòu)機(jī)的盾尾與管片間間隙的變化主要體現(xiàn)在水平軸線兩側(cè)，管片轉(zhuǎn)彎正常跟隨盾構(gòu)機(jī)，當(dāng)盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)彎過快時，隧道外側(cè)的盾尾間隙就相對較??；當(dāng)管片因楔子量等原因超前于盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)彎時，隧道內(nèi)側(cè)的盾尾間隙就相對較小。因此，當(dāng)無法通過盾構(gòu)推進(jìn)和管片拼裝來調(diào)整盾尾間隙時，可考慮采用楔型管片和直線型管片互換的方式來調(diào)整盾尾間隙。

2.3 同步注漿

由于曲線段推進(jìn)增加了曲線推進(jìn)引起的地層損失量及糾偏次數(shù)的增加導(dǎo)致了對土體的擾動的增加，因此在曲線段推進(jìn)時應(yīng)嚴(yán)格控制同步注漿量和漿液質(zhì)量，在施工過程中采用推進(jìn)和注漿聯(lián)動的方式，確保每環(huán)注漿總量到位，確保盾構(gòu)推進(jìn)每一箱土的過程中，漿液均勻合理地壓注，確保漿液的配比符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。通過同步注漿及時充填建筑空隙，減少施工過程中的土體變形。注漿未達(dá)到要求時盾構(gòu)暫停推進(jìn)，以防止土體變形。

根據(jù)經(jīng)驗公式計算，粉質(zhì)粘土層中注漿量取環(huán)形間隙理論體積的1.25～1.5倍，則每環(huán)（1.2m）注漿量即Q=4～4.8m3。采用可硬性漿液。具體壓漿量和壓漿點視壓漿時的壓力值和地層變形監(jiān)測數(shù)據(jù)選定。根據(jù)施工中的變形監(jiān)測情況，隨時調(diào)整注漿參數(shù)，從而有效地控制軸線。

2.4 隧道輔助措施

（1）隧道管片壁后注漿加固

隧道每掘進(jìn)完成5環(huán)，通過管片的預(yù)埋注漿孔對土體進(jìn)行二次壓注加固,范圍為管片壁后，注漿壓力不大于4bar。

（2）加強(qiáng)螺栓復(fù)緊

每環(huán)推進(jìn)結(jié)束后，須擰緊當(dāng)前環(huán)管片的連接螺栓，并在下環(huán)推進(jìn)時進(jìn)行復(fù)緊，克服作用于管片推力產(chǎn)生的垂直分力，減少成環(huán)隧道浮動。每掘進(jìn)完成3環(huán)，對10環(huán)以內(nèi)的管片連接螺栓復(fù)擰一次。

2.5 質(zhì)量控制措施

（1）在曲線推進(jìn)過程中，為確保盾構(gòu)沿設(shè)計軸線推進(jìn)，嚴(yán)格控制盾構(gòu)出土量。

（2）在盾構(gòu)推進(jìn)過程中，加強(qiáng)對軸線的控制，推進(jìn)時必須做到勤測勤糾，而每次的糾偏量應(yīng)盡量小，確保管片環(huán)面始終處于曲線半徑的徑向豎直面內(nèi)。

（3）由于曲線段推進(jìn)增加了曲線推進(jìn)引起的地層損失及糾偏次數(shù)，加大了對土體的擾動。在曲線段推進(jìn)時應(yīng)嚴(yán)格控制同步注漿量。每環(huán)推進(jìn)時根據(jù)施工中的變形監(jiān)測情況，隨時調(diào)整注漿量。注漿過程中，必須嚴(yán)格控制漿液的質(zhì)量及注漿量和注漿壓力，注漿未達(dá)到要求時盾構(gòu)暫停推進(jìn)。

（4）拼裝完成發(fā)現(xiàn)環(huán)面嚴(yán)重不平的管片，拆下重拼；通過傳力襯墊調(diào)整管片受力，對產(chǎn)生碎裂的管片進(jìn)行修補(bǔ)等。

【1】張鳳祥.盾構(gòu)隧道.人民交通出版社，2004-09-01.

【2】張冰.地鐵盾構(gòu)施工.人民交通出版社，2011-01-01.