230米小曲線半徑盾構(gòu)隧道施工控制要點(diǎn)及措施分析

劉磊

摘要：本文所探討的小曲線半徑的盾構(gòu)技術(shù)實(shí)際上是由于一些軌道交通的建設(shè)和區(qū)域?yàn)槔铣菂^(qū)，因此，在軌道路線上會(huì)出現(xiàn)小曲線半徑的盾構(gòu)隧道施工技術(shù)，而且230米的曲線半徑，在長(zhǎng)度上屬于比較長(zhǎng)的曲線半徑。在具體施工中特別需要注意應(yīng)結(jié)合工程項(xiàng)目所在區(qū)域的實(shí)際情況，科學(xué)地應(yīng)用相關(guān)技術(shù)，并做好各個(gè)施工環(huán)節(jié)的控制和規(guī)范，保證這項(xiàng)施工技術(shù)的實(shí)施能夠取得相應(yīng)的建設(shè)效果。

關(guān)鍵詞：小曲線半徑；盾構(gòu)隧道施工技術(shù)；控制要點(diǎn)；措施分析

一、工程背景介紹

本文所探討的具體工程項(xiàng)目，是位于鄭州市的軌道交通5號(hào)線中的一個(gè)標(biāo)段的軌道交通建設(shè)。標(biāo)段編號(hào)為09號(hào)。且從線路建設(shè)的性質(zhì)上來(lái)講，本工程屬于區(qū)間性的項(xiàng)目建設(shè)，出入線的線路長(zhǎng)度情況如下，左線長(zhǎng)度為2224.772單線延米（ZDK0+080.111～DZK2+304.883），右線長(zhǎng)度為1755.076單線延米（YDK0+031.018～YDK1+786.094）。線路間距最小為5米，區(qū)間左右線各設(shè)置4處平曲線，曲線小半徑為230米，最大半徑為800米。隧道頂端的最小埋深達(dá)到了6.7米。隧道建設(shè)的地質(zhì)情況為，穿越了粉細(xì)砂（51層）、粘質(zhì)粉土（32層）、砂質(zhì)粉土（34層）。

二、工程施工方案探討

下圖1為本工程項(xiàng)目的具體施工流程圖，從圖中的流程可看出，本項(xiàng)目施工前的準(zhǔn)備工作中，涉及到盾構(gòu)機(jī)的型號(hào)選擇、管片結(jié)構(gòu)的型號(hào)選擇兩項(xiàng)關(guān)鍵的因素。在施工中期的重點(diǎn)在于，對(duì)初次設(shè)計(jì)的盾構(gòu)參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確的把握[1]。只有在把握好盾構(gòu)參數(shù)的基礎(chǔ)上，才能實(shí)施好進(jìn)一步的核心掘進(jìn)施工。另外，一些輔助施工措施的采取也是必不可少的，包括了軸線的預(yù)偏程度設(shè)置、管片結(jié)構(gòu)的注漿加固處理、設(shè)置縱向的加勁肋以及控制螺栓結(jié)構(gòu)的復(fù)緊程度。

三、控制要點(diǎn)及控制措施分析

（一）控制好盾構(gòu)設(shè)備的選擇

盾構(gòu)機(jī)設(shè)備的選擇一方面應(yīng)當(dāng)考慮其功能性，另一方面，應(yīng)當(dāng)結(jié)合具體的施工要求進(jìn)行。在本次的工程項(xiàng)目中，由于盾構(gòu)轉(zhuǎn)彎半徑的限制，使得常規(guī)的土壓平衡盾構(gòu)機(jī)在應(yīng)用效果上達(dá)不到轉(zhuǎn)角角度要求。另外，管片結(jié)構(gòu)會(huì)與普通盾構(gòu)機(jī)的外殼形成夾角，進(jìn)一步對(duì)隧道半徑造成限制。如半徑達(dá)不到相關(guān)要求，則會(huì)直接影響管片的順利安裝。因此，在本文所討論的工程項(xiàng)目中，主要應(yīng)用的是主動(dòng)鉸接式盾構(gòu)機(jī)，這種盾構(gòu)設(shè)備與本文所討論的230米小半徑盾構(gòu)隧道有很高的匹配應(yīng)用性。且如果在實(shí)際施工中發(fā)生半徑角度的偏移，也能夠及時(shí)采取措施進(jìn)行偏移的糾正。這種盾構(gòu)機(jī)的前體和后臺(tái)能夠獨(dú)立呈現(xiàn)工作狀態(tài)，激蕩前提需要按照隧道施工方向彎折時(shí)，后體可繼續(xù)保持不變。使得盾構(gòu)出現(xiàn)夾角的現(xiàn)象消失。有利于整個(gè)盾構(gòu)機(jī)與管片結(jié)構(gòu)保持較高的一致性[2]。另外，鉸鏈結(jié)構(gòu)形式的千斤頂較之推進(jìn)形式的千斤頂更加省力，且不需要按照組別對(duì)壓力進(jìn)行調(diào)整。最后，鉸鏈?zhǔn)降亩軜?gòu)設(shè)備，在整體的操作應(yīng)用靈活性上都得到了提升?？捎行嵘龑?duì)隧道軸線的控制力度。因此，在進(jìn)行盾構(gòu)設(shè)備的選擇時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意結(jié)合具體工程項(xiàng)目的要求選擇適宜的設(shè)備進(jìn)行施工。

（二）控制好超挖量指標(biāo)

在整體的施工過(guò)程中，掘進(jìn)環(huán)節(jié)是最關(guān)鍵的施工環(huán)節(jié)。主要由盾構(gòu)機(jī)上的仿形刀完成。由于曲線施工的特點(diǎn)，在應(yīng)用盾構(gòu)設(shè)備進(jìn)行挖掘時(shí)，需要把握一定的超挖量。從理論上來(lái)講，超挖量與曲線施工的難易程度是成正比的。但超挖量在一定程度上需要進(jìn)行嚴(yán)格的控制[3]。因?yàn)槌诘姆冗^(guò)大，會(huì)引發(fā)土體松動(dòng)的問(wèn)題。進(jìn)而對(duì)同步注漿操作和曲線施工的反力推進(jìn)工作遇到阻礙。這種問(wèn)題最終產(chǎn)生的結(jié)果是，引起隧道變形問(wèn)題的出現(xiàn)，并使得這種問(wèn)題的嚴(yán)重程度加深。因此，控制好超挖量指標(biāo)，是保障工程整體進(jìn)度和質(zhì)量順利按照既定要求進(jìn)行的一項(xiàng)重要前提。

超挖量的控制方法可以通過(guò)對(duì)整個(gè)項(xiàng)目工程的挖掘施工要求進(jìn)行分析，通過(guò)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員的分析和計(jì)算，結(jié)合工程實(shí)際對(duì)超挖量進(jìn)行合理的計(jì)算和預(yù)估，并參照相應(yīng)的隧道施工標(biāo)準(zhǔn)要求將超挖量控制在合理的范圍內(nèi)。

（三）設(shè)備掘進(jìn)參數(shù)的控制

在掘進(jìn)參數(shù)實(shí)際上包括了多方面的因素，例如，設(shè)備的運(yùn)行推進(jìn)速度、設(shè)備的運(yùn)行中的平衡壓力、同步注漿操作的注漿操作與注漿量等。其中，要實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備作業(yè)速度的推進(jìn)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合工程實(shí)際需求和設(shè)備的作業(yè)額定速率，選擇適當(dāng)?shù)淖鳂I(yè)速度開(kāi)展施工。本文的工程項(xiàng)目中，適宜的設(shè)備推進(jìn)速度為最小20mm/min，最大40mm/min。這一速度范圍是對(duì)隧道周?chē)寥狼闆r影響最小的一種掘進(jìn)速度水平。另外，對(duì)于平衡壓力的控制要求是，要求壓力智能引起設(shè)備切口處的地層產(chǎn)生最多不得超過(guò)1mm的隆起幅度。另外，與切口平衡壓力有關(guān)的其他參數(shù)也應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格進(jìn)行控制，例如出土量、總推力等。本次研究的項(xiàng)目，土壓（上部）應(yīng)維持在最小1.0bar，最大1.3bar的范圍內(nèi)，土壓（下部）應(yīng)維持在最小1.8bar，最大2.1bar的范圍內(nèi)。出土量則最少不能低于49.6m3，最大不得超過(guò)52.7m3，對(duì)于推力指標(biāo)而言，則最大不得超過(guò)21000KN，最小不得低于16000KN。除了以上所講的幾方面主要的掘進(jìn)參數(shù)控制外，例如注漿操作、管片注漿加固等輔助控制做事的實(shí)施也是非常有必要的?？赏ㄟ^(guò)適當(dāng)延長(zhǎng)注漿凝結(jié)的時(shí)間，并及早固定管片結(jié)構(gòu)來(lái)達(dá)到質(zhì)量控制的目的。

（四）其他問(wèn)題控制

除了上述的幾方面核心的施工控制要點(diǎn)外，在盾構(gòu)施工中還需要對(duì)一些細(xì)節(jié)問(wèn)題加大控制力度。例如電瓶車(chē)與臺(tái)車(chē)的碰撞?？赏ㄟ^(guò)加大鋪軌操作的規(guī)范性，控制軌枕方向來(lái)進(jìn)行控制?；蛘哌m當(dāng)將電瓶車(chē)在托車(chē)內(nèi)的運(yùn)行速度減慢。另外，控制工作還包括了對(duì)沉降問(wèn)題、裂縫問(wèn)題、管片變形問(wèn)題的控制。

四、結(jié)束語(yǔ)

總之，針對(duì)于小曲線半徑的盾構(gòu)隧道施工，存在多方面的施工控制要點(diǎn)，施工人員和管理人員應(yīng)當(dāng)結(jié)合具體工程項(xiàng)目的需求，并且參照相關(guān)的工程建筑標(biāo)準(zhǔn)，在施工的前期準(zhǔn)備、中期施工的階段做好工程實(shí)施進(jìn)程中各個(gè)環(huán)節(jié)的控制，從而確保此類(lèi)工程項(xiàng)目的順利進(jìn)行。

參考文獻(xiàn) ：

[1]高涵.長(zhǎng)距離小半徑曲線盾構(gòu)法地鐵隧道施工關(guān)鍵技術(shù)[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2016（12）.

[2]郭易杰.盾構(gòu)機(jī)穿越小曲線半徑隧道施工技術(shù)[J].工程技術(shù)：全文版，2016（10）：00141-00142.

[3]陳龍.小半徑曲線盾構(gòu)掘進(jìn)施工技術(shù)[J].建材與裝飾，2017（7）.

（作者單位：中鐵一局集團(tuán)第四工程有限公司）