复杂环境下盾构过曲线风井关键技术

李应姣

（中铁十一局集团城市轨道工程有限公司 湖北武汉 430074）

1 前言

城市地铁通常为浅埋隧道，且穿越路线为城市繁华地段，上覆建筑物多、人口密集、交通繁忙，所以通常采用盾构法施工以减少对地面影响，但在开挖过程中若区间隧道较长，需设置区间风井［1-3］。

2 工程背景

常州茶山站～聚湖路站为盾构区间，盾构掘进区间全长1 632 m，区间设置区间风井一座。风井三面环水，底板埋深28 m，距离河道最近11 m，地质为富水粉砂，极易发生流水流沙和喷涌；区间风井段为小半径转弯段，转弯半径为450 m，且垂直方向为V字坡，坡度3‰，安全风险、工期风险都很大，确保盾构顺利实施，需对盾构过曲线风井施工技术进行研究。

3 盾构过曲线风井技术原理

先在风井结构底板进行盾构机通过的导台施工，后对盾构与风井主体段分界端头墙进行处理，采用三轴搅拌桩及旋喷加固，并进行超前预注浆或其他方式；在空推掘进过程中，及时调整楔形量，以盾体与预埋钢板焊接为主为盾构机提供反力，保证管片拼装质量；同时采用钢支撑及槽钢对管片固定螺杆对已拼装好的管片加固；在空推拼装管片通过后，将负环管片拆除，重复利用。

4 盾构过曲线风井关键技术

4.1 导台钢结构定位技术

本项目过站为曲线加V字坡过站，对导台曲线拟合度及高程平整度要求高，在具体实施过程中，精确定位每根钢支撑的水平位置同时确定其长度，保证导台的曲线拟合度及平整度［4-8］。

导台支撑为200H型钢，上下均焊接20 mm厚钢板做钢轨焊接平台，水平方向与盾构轴线做拟合曲线，垂直方向按接收洞门与始发洞门间高差找平，整体通过性高，导台支撑施工时下部用膨胀螺栓固定在底板上。导轨为43轨，为最大精度地拟合出隧道设计轴线，同时保证盾构机通过时平顺性，导台在接收端采用3 m长轨道，始发端采用6 m长轨道。导台起点从距端头墙洞门0.8 m开始，一直至始发洞门前1.5 m，使盾构机刀盘在缺口处顺利旋转并切入端墙。导台设计如图1所示，导台钢结构设计如图2所示。

图1 导台设计

图2 导台钢结构

4.2 混凝土半埋导轨技术

利用浇筑导台主体的混凝土，将导台导轨半埋，以克服盾构机过站转弯过程中的应力集中，避免导轨被盾构机压垮。混凝土半埋导轨如图3所示。

图3 混凝土半埋导轨

4.3 弧形钢板辅助止水技术

在接收端墙预埋钢环上焊接弧形钢板作为辅助止水装置，为盾构机主机穿越洞门帘布期间和主机进洞后提供止水止砂能力。

4.4 盾构机止移及成型隧道刚度保证技术

在区间风井成型隧道内用100 mm槽钢通过管片螺栓将过站段成型隧道管片连接成一体，增强其整体刚度，避免二次始发时推力过大造成整体失稳、垮塌［9-12］。成型隧道加固如图4所示。

图4 成型隧道加固

4.5 盾构机推进及注意事项

（1）贯通前25 m以及贯通前5 m盾构掘进参数如表1和表2所示。

表1 贯通前25 m盾构掘进参数

表2 贯通前5 m盾构掘进参数

（2）在盾构刀盘抵达地连墙时，在前盾盾体周边注浆孔部位注聚氨酯，填充盾体与周边土体间空隙，减少因盾体与土体存在空隙导致周边地下水进入区间风井，注浆一直到隧道与河岸交汇处。

（3）盾构机刀盘抵达地连墙后，在洞门破除前，将除上部11点位至1点位弧形钢板焊接完成。洞门破除完成后，将弧形钢板全部焊接完成。

（4）在盾构贯通后及通过区间风井安装的管片，由于在通过区间风井时推力较小，洞门附近的管片环与环之间连接不够紧密，因此需在拼装管片时将盾体与预埋钢板焊接固定，并需做好管片的螺栓紧固和拧紧工作并用槽钢连接。

（5）刀盘旋转位置选择。由于盾构机刀盘外径比盾体外径大，在盾构机从隧道进入导台前，将刀盘转动至合适位置，避免盾构机在导台上前进时刀具将导台混凝土刮起破坏导台。

5 结束语

该技术成功应用于常州标茶山站～聚湖路站盾构区间，妥善解决了盾构高风险接收及空推转弯过曲线风井的问题，使盾构机安全、快速通过风井，大大缩短了盾构施工工期，社会效益、经济效益和环保效益显著。在常州地铁一号线需要盾构机空推过站的各标段都出现不同程度的安全、质量问题的情况下，通过采用该技术，解决了盾构小曲线转弯空推过站问题。该技术优势主要体现在：（1）采用钢结构支撑导轨方式和盾构掘进姿态控制，解决了曲线段过站的盾构难控制问题。（2）采用混凝土半埋导轨方式，避免了以往风井过站时导轨容易断裂的风险。（3）采用盾构接收辅助止水钢环，规避了洞门漏水的风险，安全性得到了提高。（4）与后期施工相结合，避免了重复施工，施工速度快，缩短了工期。