大縱坡、小半徑地鐵曲線隧道盾構(gòu)施工技術(shù)

曹亞奇 李文龍 唐存禮

1.中建隧道建設(shè)有限公司 重慶 401320

2.中建八局第二建設(shè)有限公司 山東 濟(jì)南 250000

正文：

1 工程概況

南寧市軌道交通2號(hào)線安吉綜合基地出入段線左線盾構(gòu)段起止里程為左線DK0+032.644～DK0+515.432，長(zhǎng)度482.788m；右線盾構(gòu)段起止里程為YDK41+296.463～DK0+493.355，長(zhǎng)度646.892m。區(qū)間線路最小平面半徑為350m，最大縱坡為34.92‰，為大縱坡、小半徑盾構(gòu)隧道，區(qū)間結(jié)構(gòu)最淺埋深2.5m，最大埋深25m。設(shè)一個(gè)聯(lián)絡(luò)通道。

2 施工難點(diǎn)分析

（1）大縱坡施工難點(diǎn)分析：

①為保證施工坡度，掘進(jìn)需要相應(yīng)的俯仰角進(jìn)行施工，所以推進(jìn)系統(tǒng)上下油壓會(huì)產(chǎn)生較大差值，易造成管片破損，盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)難以控制。

②按照規(guī)范要求，地鐵正常施工最大設(shè)計(jì)坡度不宜超過30‰，而出入段線實(shí)際施工設(shè)計(jì)坡度為34.92‰，極易發(fā)生電瓶車溜車事故。

（2）小半徑施工難點(diǎn)分析：

①小半徑（350m）且使用的管片為1.5米管片，管片最大楔形量為38mm，根據(jù)計(jì)算每掘進(jìn)一環(huán)水平楔形量約為25.7mm，導(dǎo)致管片選型困難，易造成管片質(zhì)量及盾構(gòu)姿態(tài)問題。管片錯(cuò)臺(tái)、破損、滲漏等；姿態(tài)問題為管片卡盾殼引起鉸接油壓大推力大導(dǎo)致盾構(gòu)姿態(tài)失控。

②小半徑容易造成電瓶車易與臺(tái)車相撞，及電瓶車脫軌現(xiàn)象，發(fā)生安全事故。

3 “大縱坡”控制措施

盾構(gòu)推進(jìn)過程中一般分為變坡掘進(jìn)和穩(wěn)坡掘進(jìn)兩種，穩(wěn)坡法是指盾構(gòu)每推一環(huán)用一個(gè)縱坡進(jìn)行推進(jìn)，以符合糾坡要求，其缺點(diǎn)是在盾構(gòu)穩(wěn)坡法推進(jìn)過程中，特別是在軟土地層，盾構(gòu)與隧道間往往會(huì)存在一個(gè)夾角，盾構(gòu)推進(jìn)結(jié)束時(shí)，盾構(gòu)與管片間的夾角會(huì)影響管片間隙，影響拼裝。

針對(duì)區(qū)間地質(zhì)為軟基地層，采取了變坡法，即在每一環(huán)推進(jìn)施工中，用不同的盾構(gòu)推進(jìn)坡度進(jìn)行施工，最終達(dá)到預(yù)先指定的縱坡。具體操作分為以下幾點(diǎn)：

（1）根據(jù)管片、盾構(gòu)、設(shè)計(jì)軸線的相對(duì)位置，采用將前盾姿態(tài)先抬起來后下壓或先壓下去再抬起來的方式來完成調(diào)整盾構(gòu)高程的目的；

（2）推進(jìn)完成后盾構(gòu)掘進(jìn)角度調(diào)整至與隧道設(shè)計(jì)軸線坡度相接近，盾尾間隙將達(dá)到平衡均勻狀態(tài)，便于拼裝；

（3）針對(duì)變坡的方法對(duì)地層擾動(dòng)較大的缺點(diǎn)，采取加大同步注漿，推進(jìn)完畢后補(bǔ)充注漿的方式解決；

（4）針對(duì)溜車風(fēng)險(xiǎn)，采取在最后臺(tái)車安裝防撞梁、電瓶車改裝增大氣剎、施工人員密切關(guān)注電瓶車行駛狀況等方法有效地避免了溜車事故的發(fā)生。采取了電瓶車防溜鉤、軟連接、6號(hào)及1號(hào)臺(tái)車防撞梁，并增設(shè)自動(dòng)電阻裝置（防止電池反充電產(chǎn)生）。

4 “小半徑”控制措施

“小半徑”控制措施主要為推進(jìn)速度的控制、盾尾間隙的控制、糾偏量的控制以及盾構(gòu)測(cè)量的控制。

4.1 推進(jìn)速度的控制

推進(jìn)時(shí)速度應(yīng)控制在30mm～40mm/min。避免因速度過快而造成姿態(tài)失穩(wěn)，以免貽誤了姿態(tài)調(diào)整的最佳時(shí)間。

4.2 盾尾間隙的調(diào)整控制

（1）施工過程中必須加強(qiáng)對(duì)盾尾間隙的測(cè)量，若發(fā)現(xiàn)單測(cè)盾尾與管片間隙偏?。ㄒ话阈∮?0mm），及時(shí)調(diào)整盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)方向，使得盾尾間隙與盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)相互匹配，便于管片拼裝。

（2）盾尾間隙的調(diào)整與選擇匹配線路的楔型管片密切相關(guān)，在區(qū)間小半徑段過程中，需提前考慮曲線因素，根據(jù)曲線半徑內(nèi)外兩側(cè)長(zhǎng)度差值提前制定管片配裝計(jì)劃，在小半徑區(qū)域必須利用管片的楔形量對(duì)掘進(jìn)線路進(jìn)行提前的調(diào)整，達(dá)到管片累計(jì)楔形量與曲線因素匹配，一般若發(fā)現(xiàn)盾尾間隙較小則在對(duì)應(yīng)區(qū)域配裝大塊管片，增大此區(qū)域的楔形量超前量。因此，當(dāng)無法通過盾構(gòu)姿態(tài)調(diào)整的方式調(diào)整盾尾間隙時(shí)，可考慮采用拼裝適合曲線要素的楔型管片來調(diào)整盾尾間隙。

4.3 糾偏量的調(diào)整控制

盾構(gòu)在小曲率半徑曲線掘進(jìn)過程中，幾乎每時(shí)每刻都在糾偏，盾構(gòu)推進(jìn)的糾偏量基本控制在2～3mm/m。具體糾偏按如下步驟操作：

（1）盾構(gòu)司機(jī)首先要根據(jù)左右推進(jìn)千斤頂?shù)拈L(zhǎng)度差和推進(jìn)姿態(tài)變化量綜合判斷盾構(gòu)現(xiàn)狀是否在進(jìn)行糾偏，目前推進(jìn)千斤頂長(zhǎng)度差是否滿足姿態(tài)變化速度，若出現(xiàn)姿態(tài)往糾偏相反方向偏移說明目前油缸行程差還不滿足糾偏要求，需加大差值進(jìn)行推進(jìn)；

（2）當(dāng)盾構(gòu)即將由直線段進(jìn)入曲線段即從緩和曲線段進(jìn)入圓曲線段時(shí)，可超前拼裝楔形管片有利于下一環(huán)盾構(gòu)姿態(tài)調(diào)整，同時(shí)盾構(gòu)姿態(tài)也必須考慮線性變化，超前糾偏，控制糾偏量，以曲線要素的割線方向進(jìn)行盾構(gòu)推進(jìn)，此種方發(fā)可以有效的減緩轉(zhuǎn)彎曲率，使得轉(zhuǎn)彎半徑變化比較順滑，對(duì)盾構(gòu)姿態(tài)和成型隧道質(zhì)量都有極大的好處；

（3）單次糾偏量不可過大，若左右油壓相差太過懸殊，則會(huì)造成盾尾和管片迎水面之間的的摩擦力加大，當(dāng)管片脫出盾構(gòu)機(jī)盾尾后極易造成管片破損和錯(cuò)臺(tái)，為避免左右油缸油壓差距過大，可以適當(dāng)調(diào)整盾尾鉸接行程差起到糾偏作用，同時(shí)對(duì)盾尾內(nèi)管片必須加強(qiáng)螺栓復(fù)緊工作，在管片脫出盾尾前必須再次復(fù)緊，以防止管片錯(cuò)臺(tái)的發(fā)生。

4.4 盾構(gòu)測(cè)量的控制

盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)過程中采用的自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，推進(jìn)時(shí)每隔1分鐘左右會(huì)自動(dòng)測(cè)量一次盾構(gòu)姿態(tài)顯示在操作室上位機(jī)界面，但是在小曲率段推進(jìn)過程時(shí)，隨著隧道的延伸，測(cè)量前后點(diǎn)相通條件也會(huì)相應(yīng)變差，成型隧道容易遮擋測(cè)量導(dǎo)線的線路，使得盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)顯示出現(xiàn)問題，對(duì)操作手操作形成較大的困難，所以在小半徑曲線掘進(jìn)過程中必須多次的設(shè)置新的測(cè)量點(diǎn)和后視點(diǎn)，即所謂的“搬站”，采用間距10～20環(huán)布置一次測(cè)量吊籃，盾構(gòu)每次推進(jìn)5～7環(huán)復(fù)測(cè)一次導(dǎo)線點(diǎn)的方式減小測(cè)量誤差。

5 結(jié)語

面對(duì)大縱坡、小半徑的施工難點(diǎn)，總結(jié)分析出相應(yīng)的技術(shù)難點(diǎn)的解決措施，并已將措施應(yīng)用于施工中，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，現(xiàn)將大縱坡、小半徑地鐵曲線隧道盾構(gòu)施工技術(shù)要點(diǎn)總結(jié)如下：

（1）針對(duì)大縱坡施工采取了“變坡法”，有效控制坡度對(duì)施工的影響；另一方面加強(qiáng)電瓶車設(shè)備管理，增加防溜車措施，降低施工風(fēng)險(xiǎn)。

（2）針對(duì)小半徑施工采取了推進(jìn)速度、盾尾間隙、糾偏量以及盾構(gòu)測(cè)量的控制，在保證施工質(zhì)量的前提下，有效提高了施工進(jìn)度，減小曲線對(duì)隧道成型的影響。

目前，我國的城市地鐵建設(shè)處于迅猛發(fā)展的時(shí)期，盾構(gòu)法隧道也越來越多的顯示出其在安全和進(jìn)度方面的優(yōu)勢(shì)，本工程區(qū)間隧道盾構(gòu)施工難點(diǎn)和特點(diǎn)鮮明，技術(shù)措施效果明顯，可參考性強(qiáng)，是盾構(gòu)施工領(lǐng)域的一個(gè)典型工程，希望對(duì)類似工程起到參考作用。