大縱坡、小半徑地鐵曲線隧道盾構施工技術

曹亞奇 李文龍 唐存禮

1.中建隧道建設有限公司 重慶 401320

2.中建八局第二建設有限公司 山東 濟南 250000

正文：

1 工程概況

南寧市軌道交通2號線安吉綜合基地出入段線左線盾構段起止里程為左線DK0+032.644～DK0+515.432，長度482.788m；右線盾構段起止里程為YDK41+296.463～DK0+493.355，長度646.892m。區間線路最小平面半徑為350m，最大縱坡為34.92‰，為大縱坡、小半徑盾構隧道，區間結構最淺埋深2.5m，最大埋深25m。設一個聯絡通道。

2 施工難點分析

（1）大縱坡施工難點分析：

①為保證施工坡度，掘進需要相應的俯仰角進行施工，所以推進系統上下油壓會產生較大差值，易造成管片破損，盾構機姿態難以控制。

②按照規范要求，地鐵正常施工最大設計坡度不宜超過30‰，而出入段線實際施工設計坡度為34.92‰，極易發生電瓶車溜車事故。

（2）小半徑施工難點分析：

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，根據計算每掘進一環水平楔形量約為25.7mm，導致管片選型困難，易造成管片質量及盾構姿態問題。管片錯臺、破損、滲漏等；姿態問題為管片卡盾殼引起鉸接油壓大推力大導致盾構姿態失控。

②小半徑容易造成電瓶車易與臺車相撞，及電瓶車脫軌現象，發生安全事故。

3 “大縱坡”控制措施

盾構推進過程中一般分為變坡掘進和穩坡掘進兩種，穩坡法是指盾構每推一環用一個縱坡進行推進，以符合糾坡要求，其缺點是在盾構穩坡法推進過程中，特別是在軟土地層，盾構與隧道間往往會存在一個夾角，盾構推進結束時，盾構與管片間的夾角會影響管片間隙，影響拼裝。

針對區間地質為軟基地層，采取了變坡法，即在每一環推進施工中，用不同的盾構推進坡度進行施工，最終達到預先指定的縱坡。具體操作分為以下幾點：

（1）根據管片、盾構、設計軸線的相對位置，采用將前盾姿態先抬起來后下壓或先壓下去再抬起來的方式來完成調整盾構高程的目的；

（2）推進完成后盾構掘進角度調整至與隧道設計軸線坡度相接近，盾尾間隙將達到平衡均勻狀態，便于拼裝；

（3）針對變坡的方法對地層擾動較大的缺點，采取加大同步注漿，推進完畢后補充注漿的方式解決；

（4）針對溜車風險，采取在最后臺車安裝防撞梁、電瓶車改裝增大氣剎、施工人員密切關注電瓶車行駛狀況等方法有效地避免了溜車事故的發生。采取了電瓶車防溜鉤、軟連接、6號及1號臺車防撞梁，并增設自動電阻裝置（防止電池反充電產生）。

4 “小半徑”控制措施

“小半徑”控制措施主要為推進速度的控制、盾尾間隙的控制、糾偏量的控制以及盾構測量的控制。

4.1 推進速度的控制

推進時速度應控制在30mm～40mm/min。避免因速度過快而造成姿態失穩，以免貽誤了姿態調整的最佳時間。

4.2 盾尾間隙的調整控制

（1）施工過程中必須加強對盾尾間隙的測量，若發現單測盾尾與管片間隙偏小（一般小于60mm），及時調整盾構機掘進方向，使得盾尾間隙與盾構機姿態相互匹配，便于管片拼裝。

（2）盾尾間隙的調整與選擇匹配線路的楔型管片密切相關，在區間小半徑段過程中，需提前考慮曲線因素，根據曲線半徑內外兩側長度差值提前制定管片配裝計劃，在小半徑區域必須利用管片的楔形量對掘進線路進行提前的調整，達到管片累計楔形量與曲線因素匹配，一般若發現盾尾間隙較小則在對應區域配裝大塊管片，增大此區域的楔形量超前量。因此，當無法通過盾構姿態調整的方式調整盾尾間隙時，可考慮采用拼裝適合曲線要素的楔型管片來調整盾尾間隙。

4.3 糾偏量的調整控制

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

（1）盾構司機首先要根據左右推進千斤頂的長度差和推進姿態變化量綜合判斷盾構現狀是否在進行糾偏，目前推進千斤頂長度差是否滿足姿態變化速度，若出現姿態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，需加大差值進行推進；

（2）當盾構即將由直線段進入曲線段即從緩和曲線段進入圓曲線段時，可超前拼裝楔形管片有利于下一環盾構姿態調整，同時盾構姿態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行盾構推進，此種方發可以有效的減緩轉彎曲率，使得轉彎半徑變化比較順滑，對盾構姿態和成型隧道質量都有極大的好處；

（3）單次糾偏量不可過大，若左右油壓相差太過懸殊，則會造成盾尾和管片迎水面之間的的摩擦力加大，當管片脫出盾構機盾尾后極易造成管片破損和錯臺，為避免左右油缸油壓差距過大，可以適當調整盾尾鉸接行程差起到糾偏作用，同時對盾尾內管片必須加強螺栓復緊工作，在管片脫出盾尾前必須再次復緊，以防止管片錯臺的發生。

4.4 盾構測量的控制

盾構機推進過程中采用的自動測量系統，推進時每隔1分鐘左右會自動測量一次盾構姿態顯示在操作室上位機界面，但是在小曲率段推進過程時，隨著隧道的延伸，測量前后點相通條件也會相應變差，成型隧道容易遮擋測量導線的線路，使得盾構機姿態顯示出現問題，對操作手操作形成較大的困難，所以在小半徑曲線掘進過程中必須多次的設置新的測量點和后視點，即所謂的“搬站”，采用間距10～20環布置一次測量吊籃，盾構每次推進5～7環復測一次導線點的方式減小測量誤差。

5 結語

面對大縱坡、小半徑的施工難點，總結分析出相應的技術難點的解決措施，并已將措施應用于施工中，取得了良好的經濟效益和社會效益，現將大縱坡、小半徑地鐵曲線隧道盾構施工技術要點總結如下：

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

（2）針對小半徑施工采取了推進速度、盾尾間隙、糾偏量以及盾構測量的控制，在保證施工質量的前提下，有效提高了施工進度，減小曲線對隧道成型的影響。

目前，我國的城市地鐵建設處于迅猛發展的時期，盾構法隧道也越來越多的顯示出其在安全和進度方面的優勢，本工程區間隧道盾構施工難點和特點鮮明，技術措施效果明顯，可參考性強，是盾構施工領域的一個典型工程，希望對類似工程起到參考作用。