地铁某标段盾构小曲线掘进施工探究

2014-08-15黑龙江张智韬

职业技术 2014年2期

黑龙江张智韬

1 工程概述

地铁某区间，左线全长959.635m（左线短链12.210m）。区间内设置联络通道兼废水泵房一座。盾构区间埋深为18m～27m之间。采用一台海瑞克S-540盾构机施工，本区间平曲线设计有一段R=350m小半径曲线。

2 盾构施工措施

在盾构掘进过程中，要加强对推进轴线的控制。曲线推进时盾构实际上应处于曲线的切线上，因此推进的关键是确保对盾构机姿态的控制。由于盾构掘进过程的同步注浆及跟踪补注的双液浆效果不能根本上保证管片后土体的承载强度，管片在承受侧向压力后，将向弧线外侧偏移。为了确保隧道轴线最终偏差控制在规范允许的范围内，盾构掘进时给隧道预留一定的偏移量。根据理论计算和和相关施工实践经验的综合分析，同时需考虑掘进区域所处的地层情况，在小半经曲线隧道掘进过程中，将设置预偏量10～15mm。施工中通过对小半径段隧道偏移监测，适当调整预偏量。

2.1 盾构机纠偏

推进过程保持盾构机有良好姿态，避免蛇行，每环姿态变化控制在±5mm内，千斤顶油缸油压值差宜保持统一、恒定性，不宜出现过大的波动。推进时不急纠、不猛纠，多注意观察管片与盾壳的间隙，相对区域油压的变化量随出土箱数和千斤顶行程逐渐变化。采用稳坡法、缓坡法推进，以减少盾构施工对地面的影响。

2.2 管片选型

2.2.1 管片选型要适合隧道设计线路

根据隧道中线的平曲线和竖曲线的走向，管片分为标准环、左转弯、右转弯三类。管片直径为6000mm，转弯环楔形量为48mm、曲线半径为350m。直线上选标准环，右转曲线上选右转环。其中转弯环数量的计算公式如下：θ=2γ=2*arctg（δ/D）；根据圆心角的计算公式：α=180L（/πR）。经过实际计算，在缓和曲线上，也与圆曲线近似。

2.2.2 管片选型要适应盾构机的姿态

管片是在盾尾内拼装，所以不可避免的受到盾构机姿态的约束。管片要尽量垂直于盾构机轴线，让盾构机的推进油缸能垂直地推在管片上，这样使管片受力均匀，掘进时不会产生管片破损。同时也要兼顾管片与盾尾之间的间隙，避免盾构机与管片发生碰撞而破损管片。当因地质不均、推力不均等原因，使盾构机偏离线路设计轴线时，管片的选型要适应盾构机的姿态。

2.2.3 盾尾与管片间的间隙控制

小曲率半径段内的管片拼装至关重要，而影响管片拼装质量的一个关键问题是管片与盾尾间的间隙。合理的周边间隙可以便于管片拼装，也便于盾构进行纠偏。

（1）施工中随时关注盾尾与管片间的间隙，一旦发现单边间隙偏小时，及时通过盾构推进方向进行调整，使得四周间隙基本相同。

（2）在管片拼装时，应根据盾尾与管片间的间隙进行合理调整，使管片与盾尾间隙得以调整，便于下环管片的拼装，也便于在下环管片推进过程中盾构能够有足够的间隙进行纠偏。

（3）根据盾尾与管片间的间隙，合理选择楔型管片。小曲率半径段时，盾构机的盾尾与管片间间隙的变化主要体现在水平轴线两侧，管片转弯正常跟随盾构机，当盾构机转弯过快时，隧道外侧的盾尾间隙就相对较小；当管片因楔子量等原因超前于盾构机转弯时，隧道内侧的盾尾间隙就相对较小。因此，当无法通过盾构推进和管片拼装来调整盾尾间隙时，可考虑采用楔型管片和直线型管片互换的方式来调整盾尾间隙。

2.3 同步注浆

由于曲线段推进增加了曲线推进引起的地层损失量及纠偏次数的增加导致了对土体的扰动的增加，因此在曲线段推进时应严格控制同步注浆量和浆液质量，在施工过程中采用推进和注浆联动的方式，确保每环注浆总量到位，确保盾构推进每一箱土的过程中，浆液均匀合理地压注，确保浆液的配比符合质量标准。通过同步注浆及时充填建筑空隙，减少施工过程中的土体变形。注浆未达到要求时盾构暂停推进，以防止土体变形。

根据经验公式计算，粉质粘土层中注浆量取环形间隙理论体积的1.25～1.5倍，则每环（1.2m）注浆量即Q=4～4.8m3。采用可硬性浆液。具体压浆量和压浆点视压浆时的压力值和地层变形监测数据选定。根据施工中的变形监测情况，随时调整注浆参数，从而有效地控制轴线。