小半徑曲線盾構(gòu)鋼套筒始發(fā)與接收技術(shù)研究

趙 強(qiáng)

惠州市軌道交通有限公司，廣東 惠州 516000

盾構(gòu)始發(fā)和接收是風(fēng)險(xiǎn)高、難度大的關(guān)鍵工序，若施工工法選擇不當(dāng)，則盾構(gòu)接收時(shí)容易產(chǎn)生突涌水、涌砂等現(xiàn)象。鋼套筒接收施工工法是一種可減少地面加固措施的洞內(nèi)接收工藝，具有安全、適應(yīng)性強(qiáng)、工期短及可重復(fù)利用等特點(diǎn)，適用于盾構(gòu)隧道施工地質(zhì)條件復(fù)雜及周邊環(huán)境保護(hù)要求較高的工程。

已有相關(guān)研究雖對(duì)盾構(gòu)鋼套筒始發(fā)和接收進(jìn)行了有意義的研究，但未涉及小半徑曲線盾構(gòu)鋼套筒始發(fā)與接收技術(shù)。文章以南寧地鐵3號(hào)線工程施工總承包02標(biāo)土建8工區(qū)金湖廣場(chǎng)站—埌西站區(qū)間、青竹立交站—青秀山站區(qū)間工程為依托，研發(fā)了小半徑曲線盾構(gòu)鋼套筒始發(fā)與接收技術(shù)，研究結(jié)論對(duì)解決此類盾構(gòu)鋼套筒始發(fā)和接收工程難題具有重要的指導(dǎo)意義。

1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

南寧市軌道交通3號(hào)線一期工程02標(biāo)土建8工區(qū)金湖廣場(chǎng)站—埌西站區(qū)間接收段線路曲線半徑為300m，青竹立交站—青秀山站區(qū)間始發(fā)段線路曲線半徑為360m。

2 施工控制要點(diǎn)

2.1 測(cè)量復(fù)核

盾構(gòu)始發(fā)及接收前使用有免棱鏡測(cè)距功能的全站儀，實(shí)測(cè)進(jìn)出洞門環(huán)一周8個(gè)以上的點(diǎn)三維坐標(biāo)。通過復(fù)測(cè)，將得到擬合的圓心坐標(biāo)與設(shè)計(jì)坐標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，以此為盾構(gòu)進(jìn)出洞線型的選擇提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2.2 確定盾構(gòu)始發(fā)及接收線型

（1）在CAD中畫出始發(fā)隧道中線及洞門鋼環(huán)的位置，在其交點(diǎn)做切線，盾構(gòu)機(jī)前點(diǎn)與隧道中心線的水平距離為67mm（超出50mm），不滿足設(shè)計(jì)要求，故切線始發(fā)不滿足要求，選擇割線始發(fā)（見圖1）。

圖1 切線始發(fā)示意圖

（2）考慮到始發(fā)曲線半徑為360m，盾體全部進(jìn)入隧道內(nèi)，姿態(tài)難以調(diào)整，進(jìn)行割線優(yōu)化，因此取洞門位置向前10m（盾體長度為9m，考慮盾體剛進(jìn)洞姿態(tài)不便調(diào)整，設(shè)置1環(huán)的調(diào)整空間）的盾前水平姿態(tài)為0mm，后點(diǎn)與盾構(gòu)機(jī)1m位置的水平姿態(tài)為0mm的連線作為優(yōu)化割線，盾構(gòu)沿線掘進(jìn)與隧道中心線最大偏移為20mm，滿足要求，將該優(yōu)化割線作為盾構(gòu)始發(fā)中心線（見圖2）。

圖2 割線始發(fā)模擬圖

（3）在CAD中畫出接收隧道中線及洞門鋼環(huán)的位置，在其交點(diǎn)做切線，盾構(gòu)機(jī)前點(diǎn)與隧道中心線的水平距離為55mm（超出50mm），考慮到鋼套筒內(nèi)接收安全，為此切線接收不滿足要求，選擇割線接收（見圖3）。

圖3 切線接收示意圖

（4）考慮到接收曲線半徑為300m，盾體進(jìn)入接收鋼套筒后，姿態(tài)難以調(diào)整，進(jìn)行割線優(yōu)化；接收洞門位置的水平姿態(tài)為0mm，洞門向后10m（盾體長度為9m）的盾前水平姿態(tài)也為0mm，將連線作為割線，盾構(gòu)沿割線掘進(jìn)與隧道中心線最大偏移為42mm，滿足要求，將該優(yōu)化割線作為盾構(gòu)接收中心線（見圖4）。

圖4 割線接收模擬圖

2.3 鋼套筒定位

始發(fā)及接收鋼套筒定位要求：

（1）始發(fā)、接收鋼套筒中心線與盾構(gòu)始發(fā)、接收中心線重合；

（2）始發(fā)、接收鋼套筒高程需與隧道設(shè)計(jì)坡度相匹配，始發(fā)時(shí)比設(shè)計(jì)高程高20mm，接收時(shí)比設(shè)計(jì)高程低20mm；

（3）負(fù)環(huán)數(shù)量由始發(fā)井結(jié)構(gòu)及盾構(gòu)機(jī)尺寸決定，按照洞口處0環(huán)的位置及尺寸計(jì)算盾構(gòu)機(jī)的位置，據(jù)此確定反力架及鋼套筒的安裝尺寸及負(fù)環(huán)拼裝的數(shù)量。

2.4 鋼套筒定位姿態(tài)復(fù)核

（1）利用模擬出來的始發(fā)軸線放樣。

（2）鋼套筒定位按照測(cè)量放樣點(diǎn)進(jìn)行定位，定位完成后實(shí)測(cè)鋼套筒角點(diǎn)坐標(biāo)及高程，與始發(fā)及接收軸線比較，判斷是否準(zhǔn)確。

（3）待鋼套筒定位加固，盾體組裝完成后進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)人工測(cè)量，與模擬姿態(tài)比較，判斷是否準(zhǔn)確。

3 盾構(gòu)曲線進(jìn)出洞施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 始發(fā)與接收盾構(gòu)基座設(shè)置

盾構(gòu)以曲線始發(fā)，特別是小半徑曲線段始發(fā)時(shí)，盾構(gòu)推進(jìn)反力的大小及方向均存在較大的不確定性，負(fù)環(huán)管片及反力架是否穩(wěn)定可靠地將反力傳至地層，是曲線始發(fā)能否成功的難點(diǎn)和關(guān)鍵。

始發(fā)線路確定后需精準(zhǔn)定位始發(fā)發(fā)射架與反力架。曲線始發(fā)時(shí)盾構(gòu)推進(jìn)反力與端頭井結(jié)構(gòu)呈一定夾角，因此可在端頭井中板環(huán)梁結(jié)構(gòu)、底板端頭井側(cè)壁植筋預(yù)埋鋼板進(jìn)行加固。在反力架支墩與鋼板焊接并加三角板可有效防止側(cè)向位移，同時(shí)在發(fā)射架和反力架左右兩側(cè)架設(shè)支撐形成剛性固定。

3.2 始發(fā)階段姿態(tài)控制

（1）始發(fā)姿態(tài)。盾構(gòu)機(jī)始發(fā)時(shí)角度為0°，盾構(gòu)機(jī)中軸線位于隧道設(shè)計(jì)軸線外側(cè)，即盾構(gòu)始發(fā)線路的延線上。

（2）盾構(gòu)主體脫離始發(fā)架前后姿態(tài)控制。盾構(gòu)主體離開始發(fā)架沿預(yù)定線路掘進(jìn)時(shí)，視情況對(duì)盾構(gòu)姿態(tài)進(jìn)行精準(zhǔn)微調(diào)。在刀盤進(jìn)入洞門加固體時(shí)，需嚴(yán)格遵循慢速、勻速的原則推進(jìn)。始發(fā)段土壓力由0逐漸增加至計(jì)算土壓力值左右。為了防止地面沉降過大，可適當(dāng)調(diào)整土壓力值略大于計(jì)算值。盾構(gòu)機(jī)主體脫離始發(fā)架后，可通過調(diào)整千斤頂推力進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整，鉸接和超挖刀也可以配合調(diào)整姿態(tài)，以保證盾構(gòu)沿設(shè)計(jì)軸線推進(jìn)。此外，應(yīng)加強(qiáng)同步注漿及二次補(bǔ)充注漿控制與管理。

4 結(jié)論

（1）始發(fā)站線性簡(jiǎn)明實(shí)用，施工過程中可有效避免分體始發(fā)，減少投資并降低成本；

（2）合理的掘進(jìn)參數(shù)設(shè)置有利于控制盾構(gòu)姿態(tài)，是有效防止地面變形，避免因曲線施工造成地面的不均勻沉降的主要措施；

（3）控制曲線始發(fā)和接收可保證盾構(gòu)施工質(zhì)量及進(jìn)度，有利于縮短盾構(gòu)施工工期；

（4）采用鋼套筒工藝，可確保盾構(gòu)在不良地質(zhì)條件下安全始發(fā)及接收；

（5）文章所提技術(shù)適用于線路曲線半徑不小于300m的緩和曲線及圓曲線的盾構(gòu)鋼套筒始發(fā)接收施工。