中铁一局集团城市轨道交通工程有限公司 江苏无锡 514000
摘要：某地铁盾构区间在进行小曲线半径盾构始发时，因始发段盾构掘进姿态控制不到位，导致盾构在进入洞门后，出现了盾构快速偏离设计线路的问题，而在小曲线半径始发段，如何采取措施快速实现纠偏有一定的难度。本文通过实践案例，介绍了小曲线半径盾构始发偏离设计线路后，如何调整千斤顶分区压力、设置盾构机铰接、设定盾构机超挖及合理管片选型，进行盾构机纠偏，总结出了小曲线半径盾构纠偏措施。
关键词：土压平衡主动铰接盾构；盾构始发；小曲线半径；盾构纠偏。
Deviation Correction Technology of shield machine with small radius of curve
ABSTRACT：During the launching of shield machine with small radius of curve in a certain Metro tunnel section，the shield machine deviates from the design line quickly after entering the tunnel door because of the lack of control of the shield driving attitude in the starting section，however，in the starting section of small curve radius，it is difficult to take measures to rectify the deviation quickly. Through practical cases，this paper introduces how to adjust the Jack area pressure，set up the shield machine hinge joint，set up the over-excavation of the shield machine and select the reasonable segment to correct the deviation of the shield machine after the shield machine with small curve radius deviates from the design line，the deviation correction measures of small curve radius shield are summarized.
Key words：Active articulated shield under Earth pressure balance；initiation of Shield；small curve radius；deviation correction of shield.
引言
随着我国城市轨道交通建设的快速发展，城市轨道交通盾构区间的小曲线半径始发也越来越多，在小曲线半径始发中出现盾构偏离设计线路的问题常有发生，偏离设计线路后纠偏难度大，如处理不及时或不合理将导致后期盾构区间调线难度增大，易形成线路事故，本文通过实践案例，从小曲线半径盾构始发段纠偏的推进千斤顶分区压力控制、盾构机铰接设置、盾构机超挖设定及合理管片选型方面，总结出小曲线半径盾构纠偏技术，为类似工程借鉴，提升盾构小曲线半径始发质量。
1工程概况
1.1 工程简介
某城市盾构区间主要沿道路敷设。区间左线设计起讫里程：XK18+900.143~XK19+945.800，长链5.033m，全长1050.69m；区间右线设计起讫里程：SK18+899.040~SK19+945.800，全长1046.76m。线路平面共含2段曲线，曲线半径依次为400m、3000m，上下行线间距为12.78~14m。线路纵坡“V”字形坡。线路最大坡度25‰，最小坡度2‰。线路埋深10.59~17.987m。
该区间左线始发在R=400的圆曲线，圆曲线长89.256m，竖向坡度为-2‰。
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图1 区间平面布置图
1.2 地质条件
区间从上往下主要地质为①填土、②砂质粉土、③-1粉砂夹粉土、③-2粉砂、③-3砂质粉土夹粉砂、④-2粉质粘土夹粉土、④-2t砂质粉土夹粉质粘土、⑤-1粉砂夹粉土，盾构纠偏段主要穿越地质为③-1砂质粉土夹粉砂、③-2粉砂。详细地质断面见图2。
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图2 区间地质剖面图
2盾构掘进情况
区间左线始发期间，按照割线始发方案进行推进，盾构掘进至+2环后姿态出现向设计线路曲线外侧偏离趋势，+5环后趋势明显增大，掘进至13环，盾构水平姿态前点-199mm、中点-151mm、后点-118mm，始发主要掘进参数见表1。
表1 盾构始发掘进主要参数表
3盾构掘进的问题及原因分析
区间左线始发设计线路为R=400圆曲线，根据专项施工方案采用割线始发，割线长度14.9m，在盾构始发割线段采用直线进行推进，割线始发水平姿态模拟于+5环推进完成后，前盾出加固区1.65m，鱼尾刀出三轴加固体2.63m，此时开始按照右转曲线调整盾构机姿态，按设计线路推进。
区间推进至0环，+1~+2环推进姿态平稳，+3环~+5环出现左偏趋势，推进过程中通过调整左右推进油缸油压差控制姿态，因反力架提供反力受限，导致纠偏量无法满足纠偏施工要求。+6环~+9环推进中采用打开铰接辅助措施调整姿态，因盾构机位于加固体内，加固体对盾构机约束较大，导致纠偏效果不明显。+10环~+13环盾构机出加固体，洞门封堵完成，通过增大左右推进油缸油压差，调整铰接角度，开启超挖刀调整姿态，向曲线外侧势减缓。
4纠偏方案及技术措施
4.1 总体方案思路
区间左线盾构机姿态纠偏方案为，先按照拟定纠偏量进行盾构机纠偏，通过调整盾构机油缸行程差，设定铰接油缸行程差，开启超挖刀，优化同步注浆进行纠偏掘进，当纠偏至盾构机姿态后点呈下降趋势时，向设计咨询后续推进线路。
4.2 盾构机纠偏
盾构机纠偏根据盾构机目前的姿态，遵循“缓纠偏、勤量测”原则，按照每环纠偏量5mm进行盾构机姿态控制，对每环盾构机推进油缸行程差进行调整，使盾构机逐渐纠偏。通过对纠偏的模拟，对盾构机理论后点偏差进行修正（主要考虑盾构机右侧土体对盾构机的约束），给出后点修正后预计偏差量，具体后点偏差以实际为准。根据下表可初步判断，区间隧道在纠偏至18环时，盾构机后点达到最大值，随后开始产生盾构机后点姿态下降趋势，当盾构机出现后点姿态下降趋势后，立即停机，向设计咨询后续推进线路。
表2 盾构纠偏模拟参数表
4.3 推进油缸行程差的控制
在纠偏期间计算每环需纠偏楔形量为25.8mm，通过控制盾构机推进油缸油压差调整推进油缸行程差，满足每环纠偏楔形量。具体采取措施流程如下：
1）在每环推进前对盾构机推进油缸行程进行记录。
2）当盾构机推进300mm时（出土为1斗土），对盾构机推进油缸行程进行再次记录，并确认左右油缸行程差是否满足每300mm油缸行程差6.45mm。每环掘进均采用掘进每隔300mm确认左右油缸行程差的方式进行控制。
3）当每300mm推进油缸行程差不能满足要求时，通过调整左右推进油缸油压差实现对油缸行程差的调整。
4）当1环推进完成后，对本环产生的总的油缸行程差进行统计，确定下一环需推进的油缸行程差。
4.4 盾构铰接行程差设定
通过将盾构机水平纠偏姿态同设计线路拟合及计算满足曲线的铰接伸长量差，合理设定盾构机铰接行程差。
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图3 盾构机水平纠偏姿态与设计线路拟合图
通过拟合图及曲线铰接伸长量差计算可知，盾构机左右铰接行程差应设定为：左侧铰接油缸行程大于右侧铰接油缸行程30mm。
在推进过程中，可根据盾构机的水平姿态变化程度对铰接油缸行程差进行动态调整。
4.5 超挖刀开启设定
通过将盾构开挖轮廓线同盾构机水平姿态拟合，确定盾构机右侧超挖量，设定盾构机超挖刀伸出距离及角度。
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图4 盾构开挖轮廓线与盾构机水平姿态拟合图
依据拟合图计算超挖刀应伸出51mm，考虑到软土地层土的压缩性，暂定超挖刀伸出量为35mm，盾构机超挖刀伸出角度为30°~150°，对盾构掘进方向的左侧土体适当超挖，使盾构在纠偏过程中减小土体对盾构机的约束。
在推进过程中，根据盾构机的水平姿态变化程度对超挖刀伸出角度及伸出量进行动态调整。
4.6 同步注浆
根据超挖刀超挖量设定，计算超挖部分注浆量，增加原有同步注浆量。
超挖部分注浆量计算：0.17m³
每环注浆量理论为：2.74+0.17=2.91m³（注浆量按照1.8~2.0的充盈系数，实际控制在5.24~5.81m³）
同步注浆的注入以注浆量及注浆压力对各点位注浆进行控制。
5实施效果
表4 方案实施后的盾构机姿态变化表
从实施效果我们可以看到，通过采取以上措施能够满足盾构机在曲线段快速纠偏。
在完成纠偏，姿态可控后，立即停机，同设计进行联系沟通，解决线路问题，按照设计要求恢复掘进。
6结语
1）通过实践证明了，在盾构区间小曲线割线始发时，应综合考虑盾构加固体长度，对割线长度进行确定，避免因割线长度不够，导致盾构在加固体中需要纠偏，而因加固体对盾构机的约束，使盾构机不能按照设计线路掘进，出现超限问题。
2）在盾构小曲线半径始发纠偏时，应综合考虑反力架提供反力情况及端头加固体对盾构机的约束进行，避免出现因纠偏导致反力架损坏。
3）在小曲线半径始发段纠偏通过调整千斤顶分区压力、设置盾构机铰接、设定盾构机超挖及合理管片选型，能够实现盾构机在曲线段的快速纠偏。
参考文献：
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