小半径曲线盾构钢套筒始发与接收技术研究

2021-10-25赵强

工程技术研究 2021年17期

赵强

惠州市轨道交通有限公司，广东惠州 516000

盾构始发和接收是风险高、难度大的关键工序，若施工工法选择不当，则盾构接收时容易产生突涌水、涌砂等现象。钢套筒接收施工工法是一种可减少地面加固措施的洞内接收工艺，具有安全、适应性强、工期短及可重复利用等特点，适用于盾构隧道施工地质条件复杂及周边环境保护要求较高的工程。

已有相关研究虽对盾构钢套筒始发和接收进行了有意义的研究，但未涉及小半径曲线盾构钢套筒始发与接收技术。文章以南宁地铁3号线工程施工总承包02标土建8工区金湖广场站—埌西站区间、青竹立交站—青秀山站区间工程为依托，研发了小半径曲线盾构钢套筒始发与接收技术，研究结论对解决此类盾构钢套筒始发和接收工程难题具有重要的指导意义。

1 项目简介

南宁市轨道交通3号线一期工程02标土建8工区金湖广场站—埌西站区间接收段线路曲线半径为300m，青竹立交站—青秀山站区间始发段线路曲线半径为360m。

2 施工控制要点

2.1 测量复核

盾构始发及接收前使用有免棱镜测距功能的全站仪，实测进出洞门环一周8个以上的点三维坐标。通过复测，将得到拟合的圆心坐标与设计坐标进行对比，以此为盾构进出洞线型的选择提供基础数据。

2.2 确定盾构始发及接收线型

（1）在CAD中画出始发隧道中线及洞门钢环的位置，在其交点做切线，盾构机前点与隧道中心线的水平距离为67mm（超出50mm），不满足设计要求，故切线始发不满足要求，选择割线始发（见图1）。

图1 切线始发示意图

（2）考虑到始发曲线半径为360m，盾体全部进入隧道内，姿态难以调整，进行割线优化，因此取洞门位置向前10m（盾体长度为9m，考虑盾体刚进洞姿态不便调整，设置1环的调整空间）的盾前水平姿态为0mm，后点与盾构机1m位置的水平姿态为0mm的连线作为优化割线，盾构沿线掘进与隧道中心线最大偏移为20mm，满足要求，将该优化割线作为盾构始发中心线（见图2）。

图2 割线始发模拟图

（3）在CAD中画出接收隧道中线及洞门钢环的位置，在其交点做切线，盾构机前点与隧道中心线的水平距离为55mm（超出50mm），考虑到钢套筒内接收安全，为此切线接收不满足要求，选择割线接收（见图3）。

图3 切线接收示意图

（4）考虑到接收曲线半径为300m，盾体进入接收钢套筒后，姿态难以调整，进行割线优化；接收洞门位置的水平姿态为0mm，洞门向后10m（盾体长度为9m）的盾前水平姿态也为0mm，将连线作为割线，盾构沿割线掘进与隧道中心线最大偏移为42mm，满足要求，将该优化割线作为盾构接收中心线（见图4）。

图4 割线接收模拟图

2.3 钢套筒定位

始发及接收钢套筒定位要求：

（1）始发、接收钢套筒中心线与盾构始发、接收中心线重合；

（2）始发、接收钢套筒高程需与隧道设计坡度相匹配，始发时比设计高程高20mm，接收时比设计高程低20mm；

（3）负环数量由始发井结构及盾构机尺寸决定，按照洞口处0环的位置及尺寸计算盾构机的位置，据此确定反力架及钢套筒的安装尺寸及负环拼装的数量。

2.4 钢套筒定位姿态复核

（1）利用模拟出来的始发轴线放样。

（2）钢套筒定位按照测量放样点进行定位，定位完成后实测钢套筒角点坐标及高程，与始发及接收轴线比较，判断是否准确。

（3）待钢套筒定位加固，盾体组装完成后进行盾构机姿态人工测量，与模拟姿态比较，判断是否准确。

3 盾构曲线进出洞施工关键技术

3.1 始发与接收盾构基座设置

盾构以曲线始发，特别是小半径曲线段始发时，盾构推进反力的大小及方向均存在较大的不确定性，负环管片及反力架是否稳定可靠地将反力传至地层，是曲线始发能否成功的难点和关键。

始发线路确定后需精准定位始发发射架与反力架。曲线始发时盾构推进反力与端头井结构呈一定夹角，因此可在端头井中板环梁结构、底板端头井侧壁植筋预埋钢板进行加固。在反力架支墩与钢板焊接并加三角板可有效防止侧向位移，同时在发射架和反力架左右两侧架设支撑形成刚性固定。

3.2 始发阶段姿态控制

（1）始发姿态。盾构机始发时角度为0°，盾构机中轴线位于隧道设计轴线外侧，即盾构始发线路的延线上。

（2）盾构主体脱离始发架前后姿态控制。盾构主体离开始发架沿预定线路掘进时，视情况对盾构姿态进行精准微调。在刀盘进入洞门加固体时，需严格遵循慢速、匀速的原则推进。始发段土压力由0逐渐增加至计算土压力值左右。为了防止地面沉降过大，可适当调整土压力值略大于计算值。盾构机主体脱离始发架后，可通过调整千斤顶推力进行姿态调整，铰接和超挖刀也可以配合调整姿态，以保证盾构沿设计轴线推进。此外，应加强同步注浆及二次补充注浆控制与管理。