小半径曲线地铁隧道盾构施工工法
中铁二局股份有限公司城通公司
1.前言
上海市轨道交通9号线一期工程R413标段盾构隧道由正线（双线）及出入段线（两段）两部分组成，全长6249.676m，采用盾构法施工。两岔道井将区间正线分割成三部分共六段盾构隧道。在正线的东、西岔道井之间及线路北侧为东、西车辆出入段线，呈“八”字形分布，东、西出入段线最小曲率半径为230m。
中铁二局股份有限公司城通公司联合设计单位和大专院校开展了科技创新，取得了“三线近距、斜交、小半径、大坡度地铁盾构法施工综合技术”研究成果，于2007年通过四川省科技成果鉴定，获得四川省科技进步三等奖。我们对此技术的应用进行了总结，形成了本工法。
2.工法特点
2.1适用范围广，适用于软土地层土压平衡盾构机小半径曲线掘进 2.2轴线偏差小，控制在2～3cm内 2.3管片外弧碎裂和管片渗水较少
2.4采用带有超挖刀的铰接式盾构用于小半径曲线掘进
3.适用范围
软土地层平面小半径曲线（R≤350）盾构法施工的隧道工程。
4.工艺原理
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4.1利用详细的盾构机参数选型及具体的管片宽度选择，预偏量设定，密集的监控量测频率和及时优化的盾构施工参数控制的综合运用，保障了盾构小半径曲线掘进的顺利施工。
4.2 将数据处理和信息反馈技术应用于施工，利用监控量测指导施工，动态修正施工方法和支护参数，以信息化施工技术为贯穿全过程的主线，全面控制和优化盾构施工参数，确保施工安全、快速。
5.施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程
施工准备盾构机选型初设盾构参数管片选择轴线预偏设置辅助措施管片注浆加固纵向设加劲肋加强螺栓复紧满足小半径曲线掘进要求掘 进监测隧道（沉降、位移、收敛）No优化盾构施工参数小于基准Yes小半径曲线施工完成 图5.1 小半径曲线隧道盾构法施工工艺流程图
5.2操作要点 5.2.1盾构机选择 1、适当的超挖量
盾构刀盘上需安装有一定超挖范围的超挖刀。在小半径曲线施工时，进行盾构外周（大于盾构机外径）的超挖，超挖范围可在切削刀盘旋转角度范围0-359度之间设定。超挖量能根据下限设定
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值及上限设定值的选定来设定。仿形刀的动作范围与行程可在运行操作台上显示并可任意设定。为了工程的安全起见，须装备二把超挖刀，一把备用。
根据推进轴线情况进行部分超挖时超挖量越大，曲线施工越容易。但另一方面，超挖会使同步注浆浆液因土体的松动绕入开挖面，加上曲线推进时反力下降的因素，会产生隧道变形增大的问题。因此，超挖量控制在超挖范围的最小限度内。
2、铰接角度满足要求
盾构机增加铰接部分，使盾构切口至支撑环，支撑环至盾尾都形成活体，增加了盾构的灵敏度，可以在推进时减少超挖量的同时产生推进分力,确保曲线施工的推进轴线控制。管片外弧碎裂和管片渗水等情况得以大大改善。铰接角度α=（L1+ L2）×180/π×R 其中L1、L2分别为铰接盾构的前体和后体，R为曲线半径，α为盾构机在小半径曲线上的铰接角度，此角度应小于盾构机自身的最大铰接角度。通过固定铰接千斤顶行程差来固定盾构机的铰接角度，从而使盾构机适应相应得曲线半径。铰接千斤顶行程差mm=千斤顶最大行程差×（左右铰接角度deg）/最大左右铰接角度deg。
5.2.2管片选择
1、使用大楔形量的管片
1)大楔形量管片排版方式能很好的拟合小半径曲线。 2)楔形量的计算与确定
3)楔形量应综合根据管片种类、管片宽度、外径、曲线半径、曲线区间楔形环使用比例、管片制作方便性及尾隙大小而决定，由于受管片配筋的制约 ,大多混凝土类的管片的楔形量在75mm以内。一般楔形量与管片外径的关系如下表。
表5.2.1 楔形量与管片外径的关系表
管片外径D/m 楔形量/mm
4).楔形量 (δ)的计算方法
D<4 15～75 4≤D≤6 30～80 6≤D≤8 30～90 8≤D≤10 40～90 D≥10 40～70 ??D?ALk1?Lk2? （5.2.2） Rδ——楔形环的楔形量； D——管片外径,本例为6.2m； R——圆曲线半径，本例为230m；
A——标准环与楔形环环数比,本例中为1/6； Lk1——标准环的宽度,本例为1.2m； Lk2——楔形环的公称宽度，本例为1m.
根据楔形量计算公式，可算得楔形量为32.34mm，可以很好的拟合R=230m小半径圆曲线。
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