區間盾構隧道曲線段掘進施工控制研究

1 工程簡介

起訖里程為 DK11+638.30～DK13+276.000，左線長鏈11.918m，左線長度1649.618m，右線長度 1637.7m，線間距為 13.0 ～15.0m。盾構區間自開福區政府站以直線形式進入芙蓉北路，然后以半徑R=600m的曲線南偏，穿越長沙市污水處理運營中心辦公樓、金霞污水處理廠、瀏陽河，最后以直線形式到達區間終點北辰三角洲站。

盾構隧道設計采用雙線單孔隧道，圓形預制鋼筋砼管片襯砌。隧道內徑為5400mm，外徑6000mm，厚300mm，設計采用雙面楔形通用環管片，采用三塊標準塊、兩塊鄰接塊和一塊封頂塊，錯縫拼裝，彎曲螺栓連接(每環16根M27縱向螺栓，12根M27環向螺栓)，管片襯砌之間的防水采用三元乙丙彈性密封墊。管片楔形量45mm。管片采用C50抗滲砼，抗滲等級為P12，管片配筋率193.8kg/m3。

2 曲線段盾構隧道施工控制要點

本標段在汽車北站～開福區政府站區間盾構隧道存在R=2000m的平面曲線施工，開福區政府站～北辰三角洲站區間有一曲線半徑為R=600m的平面曲線。在曲線段地層中掘進，盾構推進及管片與地層的相互作用力都是曲線外側大于曲線內側，且這差值隨半徑增大而減小。在曲線段盾構掘進時應及時調整各參數，控制要點如下:

2.1 布設鉸接和仿形刀

在小半徑曲線施工中合理開啟鉸接，可保證管片的拼裝質量。在盾構刀盤邊安裝仿形刀，當超挖范圍為±50mm時可根據依據實際情況對內側進行適當超挖，超挖量控制在最小限度內。

2.2 軸線控制

盾構掘進中加強對盾構機推進軸線的控制。由于曲線推進盾構機環環都在糾偏，須做到勤測勤糾，每次的糾偏量盡量小，以保證形管片的環面始終處于曲率半徑的豎直面內。同時為控制管片的位移量和環面的平整度，以減少位移和管片碎裂現象的發生，從而達到有效控制軸線和地層變形的目的。

2.3 出土量控制

為確保盾構沿設計軸線推進，必須嚴格控制盾構出土量，同時根據地面監測情況合理調整出土量。

2.4 同步注漿與二次注漿

由于曲線段推進增加了曲線推進引起的地層損失及糾偏次數的增加導致土體受擾動的增加，須控制同步注漿量。每環推進時根據施工中的變形監測情況，隨時調整注漿量及參數，從而有效的對軸線進行控制。同步注漿過程中須加強曲線外側的壓漿量，以填充施工空隙，加固外側土體，使盾構較好的沿設計軸線推進。還應及時壓注早凝的雙液漿，以便在較短的時間內將建筑空隙填滿并達到一定的強度，與原狀土共同作用，有效減小管片受側向壓力影響在建筑空隙范圍內向弧線外側的偏移量。

2.5 管片拼接排版

對于小半徑曲線地段，根據長沙地鐵類似工程的施工經驗，采用寬1.5m 管片。

對小半徑曲線地段的管片楔形量檢算:

本區間所用管片為楔形通用環，管片寬度為 1477.5mm～1522.5mm根據管片數據得以下計算公式

根據以上計算可知當在直線段時，采用兩環管片以(1.4775+1.5225)～(1.5225+1.4775)拼接排版，在曲線半徑 R=600m 時兩環管片以(1.4775+1.5075)～ (1.5225+1.4925)拼接排版，在拼接排版時找相近寬度的對接拼裝(或以過楔形塊中線的直徑為基準線旋轉約120度找對應的螺栓孔對應拼接)，曲線過渡段以均分漸變過度拼接，以擬合R=600m的半徑圓曲線。

2.6 控制掘進速度

掘進速度控制在20～30mm/min，以減小側向壓力及對周圍土體的擾動。

3 結論

通過研究分析得知曲線段盾構施工容易產生不利現象，因此采用布設鉸接和仿形刀以及控制軸線、出土量、同步注漿量、管片拼接排版及掘進速度等對曲線段盾構隧道掘進加以控制。

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