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1、盾构小半径曲线隧道施工中相关要点及措施摘要：随着我国城市地铁建设的不断发展，盾构隧道在地铁建设中日益增多，城市地铁线路在设计过程中受施工环境等因素的影响很大。文章主要结合工程实例，针对广州市轨道交通六号线盾构7标盾构小半径曲线隧道施工中的难点进行了分析，并从管片选择、同步注浆及二次注浆等措施进行改善，提出自己的看法，旨在提高隧道施工技术水平及保证工程的质量。关键词：地铁隧道 ， 盾构法 ，小半径曲线 ， 施工措施1.工程概况 广州市轨道交通六号线盾构7标，主要包含【天平架燕塘站】和【燕塘站天河客运站】两个盾构区间。盾构掘进总长度3846.851m，线路走向为从天河区天平架站出发，向东下穿天平架
2、农贸市场、沙河涌、水果批发市场、兴华直街、白云区教师进修学校到达燕塘站，过燕塘站，沿燕岭路往东北方向途经北环高速A、B匝道、银河园、到达广州市洒水车队中间风井。 天平架站燕塘站天河客运站盾构区间段，线路最小的曲线半径为290m，圆曲线起讫里程为：ZDK20+895.813ZDK21+187.705（长291.892米），缓和曲线起讫里程为：ZDK20+855.813ZDK20+895.813（长40米），ZDK21+187.705ZDK21+247.705（长60米）。隧道线路平面图如图1所示。 图1290m小半径曲线隧道线路示意图 2.施工难点 2.1 盾构机掘进时隧道轴线控制难度大，纠偏困
3、难 盾构机本身为直线形刚体，不能与曲线完全拟合。曲线半径越小则纠偏量越大，纠偏灵敏度越低，轴线就比较难于控制。而且由于转弯弧度大，则需要左右侧油缸有很大的推力差才能满足盾构机转弯的要求，致使左右两侧的油缸推力可调范围很小，从而可用于姿态调整的油缸推力调整量很小，这就加大了隧道轴线控制和纠偏的难度，转弯段盾构施工参数需要经过计算并结合地质条件、施工经验等因素综合考虑才能确定 2.2 管片容易在水平分力作用下发生较大的位移，造成管片侵限现象 隧道管片轴线因推进水平分力而向圆曲线外侧偏移（背向圆心侧），如图2管片受力分析图所示。在小半径曲线隧道中盾构机每推进一环，由于管片断面与该处轴线产生夹角，在前
4、千斤顶的推力作用下产生一个水平分力，使管片拖出盾尾后，受到侧向分力的影响向曲线外侧偏移。 图2 管片受力分析图 2.3 对底层扰动大，容易产生就打的地面沉降 由于纠偏时的超挖，对土体扰动增大而产生较大沉降，小曲线隧道的施工除了有直线段施工的地层变形因素之外，还有下面两个因素： （1）由于盾构机处于纠偏状态，开挖面为椭圆形，实际开挖量超出理论开挖量，增加了地层不稳定因素； （2）由于纠偏较大，对土体的扰动也大，地层损失量也增加，容易造成较长时间的后期沉降。 2.4 管片之间易发生错台，管片易产生开裂和破损 管片存在一个水平方向的受力，不但会使整段隧道管片发生水平偏移，还会导致管片之间发生相对位移
5、，形成错台。由于管片的特殊受力状态。管片与管片之间存在着斜向应力，使得前方管片内侧角和后方管片外侧角形成两个薄弱点如图3管片斜向应力分析示意图所说。使得相当多的管片因此破裂。还有一个破裂的原因就是相邻两环管片产生了相对位移，使得管片螺栓对其附近处混凝土产生前且作用，使该处的混凝土破裂。 图3 管片斜向应力分析示意图 3.施工中相关质量控制措施 针对小半径转弯时隧道轴线难以控制和管片拼装质量难以控制的难点，主要从盾构机掘进参数，盾构设备（铰接装置）管片选型和拼装等施工措施方面来解决，特别是要采取同步注浆和二次注浆相结合的措施，以保证小半径圆曲线段成型管片不会出现侧向移动，以及技术填充围岩空隙保证
6、土体稳定。 3.1 管片选型 根据隧道中线的平曲线和竖曲线的走向，如图4，通过点位的选择进行楔形量的变化。其中转弯环数量的计算公式如下： 图4 标准环和转弯环关系图 =2=2*arctg（/D） 式中： 转弯环的偏转角 转弯环的最大楔型量的一半 D管片直径 每条曲线上的转弯环个数为 N=（0+）/ 式中： 0曲线上切线的转角 缓和曲线偏角 根据圆心角的计算公式 =180L/（R） 式中： L段线路中心线的长度 R曲线半径 R取290m，=，将之代入，L=1.835m，经计算可得，在290m的圆曲线上.每1.835米需要用一环转弯环。本段区间的管片宽度为1.2m，即在290m的圆曲线上.加上纠偏
7、管片拼装点位变化，标准环与转弯环的拼装关系为：1环标准环+2环转弯环。 同样，在曲线半径R为310m的曲线上，用楔型量为38mm，1.5m块的管片。 =，将之代入得：L=1.963m，在310m的圆曲线上.每1.963m米需要用一环转弯环。本段区间的管片宽度为1.5m，即在310m的圆曲线上，加上纠偏管片拼装点位变化，标准环与转弯环的拼装关系为：1环标准环+3环转弯环。 3.2 制管片水平移动和侵限 （1）进入缓和曲线段时，将盾构机姿态往曲线内侧便宜一定距离，形成反向预偏移，可以抵消之后的管片向圆曲线外侧的偏移 （2）减小油缸推力 在强中分化带中小半径曲线段掘进的过程中，对土体的扰动会显著降低
8、周围土体的强度和自稳能力。土体具有的蠕变特性以及出现水平方向土体压力不均，管片在长时间承受千斤顶水平分力，管片会向外侧整体移动。 （3）在管片偏移的方向额外注浆，达到一定压力后可以抵抗管片的偏移。等浆液凝固后，管片的位置就固定下来了。 （4）减少对地层的扰动，避免大的沉降 严格控制好姿态，时刻经行细微纠偏，避免较大的纠偏而造成对土体的扰动。 盾构机的纠偏方式有a.垂直方向纠偏，盾构机抬头时，可加大上部千斤顶的推力进行纠偏，盾构机栽头时，可加大下部千斤顶的推力来纠偏，b水平方向纠偏，左偏时加大左侧千斤顶推力，右偏时加大右侧千斤顶的推力。 小半径曲线段掘进时，考虑曲线半径和坡度两个因素，来提前偏移
9、姿态，以抵消推进后的偏移量。 及时跟进同步注浆和二次注浆，将管片和围岩之间的空隙填充饱满，达到稳固管片和减少地面沉降的效果。 减小推力和掘进速度，同事选择合适的土仓压力，最大限度的减少地层扰动，保证掌子面的稳定，放置坍塌。 3.3 尽量避免大的错台和破损 （1）加大推力来保证盾构机转弯的同时，考虑管片的承受能力，避免由此造成的管片破损。 （2）由于曲线外侧的油缸推力大，控制好推理，不要突然加力或者突然释放推力。 （3）掘进的时候，及时复紧螺栓 （4）提高管片拼装质量，避免因拼装不到位产生的错台。 （5）保持良好的盾尾间隙，便面盾尾刚环刮坏管片。调整好油缸撑靴位置，尽量使撑靴完全作用在管片上。
10、3.4 同步及二次注浆 在掘进过程中，由于转弯半径较小，管片外侧和隧道洞室土体之间的空隙，左右两侧极不对称，内侧小、外侧大。由于推进油缸的顶推力可能使得所拼装管片向曲线外侧偏移，因此要及时跟进同步注浆，并确保同步注浆注浆量，保证管片壁后注浆饱满，同步注浆效果良好；必要时进行二次注浆。 （1）隧道管片安装好后，及时跟进同步注浆，将管片和围岩之间的空隙填充饱满，达到稳固管片和减少地面沉降的效果，特别是曲线外侧部分。由于隧道底部有积水，应防止管片上浮；由于隧道线路曲线外侧可能因为超挖产生较大扰动，应防止外侧土体产生过多的塑性变形引起的地表沉降以及管片向外的侧移。因此，采用先顶部和曲线外侧，最后底部和
11、内侧的注浆顺序。 表1同步注浆浆液配比 根据开挖直径和管片外径计算：每环注浆量V=/4*K*L*（D1-D2）2=3.14/41.51.5(6.282-6.02)2=6.1m3，因此确保注浆量大于6.1m3。 （2）二次注浆。盾构机穿越后考虑到环境保护、堵漏和隧道稳定因素，通过监测地面沉降及隧道变形情况，如沉降和变形接近控制预警值时，则说明同步注浆有不足的地方，通过管片中部的注浆孔进行二次补注浆，补充一次注浆未填充部分和体积减少部分，从而减少盾构机过后的后期固结沉降，减轻隧道的防水压力。同时对盾构推力导致在管片、注浆材料、围岩之间产生的剥离状态进行填充并使其一体化，提高止水效果。 4.结束语 综上所述，通过以上施工中相关的技术难点分析，从而提出了相应的解决措施，不仅加强了小半径曲线隧道施工盾构施工中质量控制措施，而且解决了小半径弯道掘进轴线控制、地面沉降及管片拼装等问题，从而使各项控制指标均在允许范围内。为今后类似工程施工提供一定的参考。 参考文献: 【1】刘晓文，袁志文.小曲线半径隧道盾构法掘进技术研讨.黑龙江科技信息，2008(1) 【2】崔学忠，陈强.小半径、大纵坡、浅覆土立交盾构隧道的施工对策.四川建筑，2008(1)