大纵坡、小半径地铁曲线隧道盾构施工技术

曹亚奇 李文龙 唐存礼

1.中建隧道建设有限公司 重庆 401320

2.中建八局第二建设有限公司 山东 济南 250000

正文：

1 工程概况

南宁市轨道交通2号线安吉综合基地出入段线左线盾构段起止里程为左线DK0+032.644～DK0+515.432，长度482.788m；右线盾构段起止里程为YDK41+296.463～DK0+493.355，长度646.892m。区间线路最小平面半径为350m，最大纵坡为34.92‰，为大纵坡、小半径盾构隧道，区间结构最浅埋深2.5m，最大埋深25m。设一个联络通道。

2 施工难点分析

（1）大纵坡施工难点分析：

①为保证施工坡度，掘进需要相应的俯仰角进行施工，所以推进系统上下油压会产生较大差值，易造成管片破损，盾构机姿态难以控制。

②按照规范要求，地铁正常施工最大设计坡度不宜超过30‰，而出入段线实际施工设计坡度为34.92‰，极易发生电瓶车溜车事故。

（2）小半径施工难点分析：

①小半径（350m）且使用的管片为1.5米管片，管片最大楔形量为38mm，根据计算每掘进一环水平楔形量约为25.7mm，导致管片选型困难，易造成管片质量及盾构姿态问题。管片错台、破损、渗漏等；姿态问题为管片卡盾壳引起铰接油压大推力大导致盾构姿态失控。

②小半径容易造成电瓶车易与台车相撞，及电瓶车脱轨现象，发生安全事故。

3 “大纵坡”控制措施

盾构推进过程中一般分为变坡掘进和稳坡掘进两种，稳坡法是指盾构每推一环用一个纵坡进行推进，以符合纠坡要求，其缺点是在盾构稳坡法推进过程中，特别是在软土地层，盾构与隧道间往往会存在一个夹角，盾构推进结束时，盾构与管片间的夹角会影响管片间隙，影响拼装。

针对区间地质为软基地层，采取了变坡法，即在每一环推进施工中，用不同的盾构推进坡度进行施工，最终达到预先指定的纵坡。具体操作分为以下几点：

（1）根据管片、盾构、设计轴线的相对位置，采用将前盾姿态先抬起来后下压或先压下去再抬起来的方式来完成调整盾构高程的目的；

（2）推进完成后盾构掘进角度调整至与隧道设计轴线坡度相接近，盾尾间隙将达到平衡均匀状态，便于拼装；

（3）针对变坡的方法对地层扰动较大的缺点，采取加大同步注浆，推进完毕后补充注浆的方式解决；

（4）针对溜车风险，采取在最后台车安装防撞梁、电瓶车改装增大气刹、施工人员密切关注电瓶车行驶状况等方法有效地避免了溜车事故的发生。采取了电瓶车防溜钩、软连接、6号及1号台车防撞梁，并增设自动电阻装置（防止电池反充电产生）。

4 “小半径”控制措施

“小半径”控制措施主要为推进速度的控制、盾尾间隙的控制、纠偏量的控制以及盾构测量的控制。

4.1 推进速度的控制

推进时速度应控制在30mm～40mm/min。避免因速度过快而造成姿态失稳，以免贻误了姿态调整的最佳时间。

4.2 盾尾间隙的调整控制

（1）施工过程中必须加强对盾尾间隙的测量，若发现单测盾尾与管片间隙偏小（一般小于60mm），及时调整盾构机掘进方向，使得盾尾间隙与盾构机姿态相互匹配，便于管片拼装。

（2）盾尾间隙的调整与选择匹配线路的楔型管片密切相关，在区间小半径段过程中，需提前考虑曲线因素，根据曲线半径内外两侧长度差值提前制定管片配装计划，在小半径区域必须利用管片的楔形量对掘进线路进行提前的调整，达到管片累计楔形量与曲线因素匹配，一般若发现盾尾间隙较小则在对应区域配装大块管片，增大此区域的楔形量超前量。因此，当无法通过盾构姿态调整的方式调整盾尾间隙时，可考虑采用拼装适合曲线要素的楔型管片来调整盾尾间隙。

4.3 纠偏量的调整控制

盾构在小曲率半径曲线掘进过程中，几乎每时每刻都在纠偏，盾构推进的纠偏量基本控制在2～3mm/m。具体纠偏按如下步骤操作：

（1）盾构司机首先要根据左右推进千斤顶的长度差和推进姿态变化量综合判断盾构现状是否在进行纠偏，目前推进千斤顶长度差是否满足姿态变化速度，若出现姿态往纠偏相反方向偏移说明目前油缸行程差还不满足纠偏要求，需加大差值进行推进；

（2）当盾构即将由直线段进入曲线段即从缓和曲线段进入圆曲线段时，可超前拼装楔形管片有利于下一环盾构姿态调整，同时盾构姿态也必须考虑线性变化，超前纠偏，控制纠偏量，以曲线要素的割线方向进行盾构推进，此种方发可以有效的减缓转弯曲率，使得转弯半径变化比较顺滑，对盾构姿态和成型隧道质量都有极大的好处；

（3）单次纠偏量不可过大，若左右油压相差太过悬殊，则会造成盾尾和管片迎水面之间的的摩擦力加大，当管片脱出盾构机盾尾后极易造成管片破损和错台，为避免左右油缸油压差距过大，可以适当调整盾尾铰接行程差起到纠偏作用，同时对盾尾内管片必须加强螺栓复紧工作，在管片脱出盾尾前必须再次复紧，以防止管片错台的发生。

4.4 盾构测量的控制

盾构机推进过程中采用的自动测量系统，推进时每隔1分钟左右会自动测量一次盾构姿态显示在操作室上位机界面，但是在小曲率段推进过程时，随着隧道的延伸，测量前后点相通条件也会相应变差，成型隧道容易遮挡测量导线的线路，使得盾构机姿态显示出现问题，对操作手操作形成较大的困难，所以在小半径曲线掘进过程中必须多次的设置新的测量点和后视点，即所谓的“搬站”，采用间距10～20环布置一次测量吊篮，盾构每次推进5～7环复测一次导线点的方式减小测量误差。

5 结语

面对大纵坡、小半径的施工难点，总结分析出相应的技术难点的解决措施，并已将措施应用于施工中，取得了良好的经济效益和社会效益，现将大纵坡、小半径地铁曲线隧道盾构施工技术要点总结如下：

（1）针对大纵坡施工采取了“变坡法”，有效控制坡度对施工的影响；另一方面加强电瓶车设备管理，增加防溜车措施，降低施工风险。

（2）针对小半径施工采取了推进速度、盾尾间隙、纠偏量以及盾构测量的控制，在保证施工质量的前提下，有效提高了施工进度，减小曲线对隧道成型的影响。

目前，我国的城市地铁建设处于迅猛发展的时期，盾构法隧道也越来越多的显示出其在安全和进度方面的优势，本工程区间隧道盾构施工难点和特点鲜明，技术措施效果明显，可参考性强，是盾构施工领域的一个典型工程，希望对类似工程起到参考作用。