【關鍵字】盾構；小曲線；半徑 

　　1.引言 

　　小曲率半徑的盾構施工技術涵蓋盾構機選型、管片設計、測量控制、盾構機的姿態(tài)與線型控制、管片配置與選用、管片姿態(tài)控制、管片保護、鉸接裝置與盾構千斤頂?shù)慕M合選用、注漿控制技術、刀具超挖量的控制技術、掘進參數(shù)的選用與控制等一系列技術措施的有效組合。 

　　2.施工難點 

　　2.1盾構推力設定 

　　一般情況下的糾偏和大曲率半徑施工時，通常是采用千斤頂?shù)钠�選來使盾構機轉彎或糾偏的，但對于急轉彎段來說，千斤頂?shù)倪^分偏選，將造成兩個問題：①每個千斤頂能提供的推力約120t，若選用的千斤頂太少，無法提供盾構掘進所需的推力；②管片受力過于集中，會對管片產(chǎn)生破壞。 

　　2.2防止盾構機被卡 

　　盾構機在巖層中轉彎，需要的超挖量是多少，如何保證開挖直徑，必須預先計算清楚，并制定好相關措施，使盾構機在巖層中能順利沿計劃曲線轉彎。如若盾構機在巖層中被卡住，將使盾構機的推力變得很大，甚至無法掘進。 

　　2.3如何使盾構機在軟弱地層中轉彎 

　　盾構機是一個剛體，在軟土地層中掘進時，容易出現(xiàn)隧道整體平移現(xiàn)象，這使得盾構機在軟弱土層中掘進時，須預先制定好相關措施，使盾構機能順利沿計劃曲線轉彎。若盾構機在軟弱土層中無法轉彎，將使盾構機遠離計劃曲線，施工失敗。 

　　2.4盾構管片的破損問題 

　　盾構機的推進是依靠管片提供推進反力，在一個循環(huán)過程中，特別在小半徑曲線段上掘進時，盾構機的姿態(tài)變化較大，這就在推進油缸靴板與管片之間產(chǎn)生一個微小的側向滑移量，導致管片局部受力過大而產(chǎn)生裂紋或崩裂。管片向外側扭曲擠壓地層，使地層和管片結構均受到復雜的影響，極易造成盾構與管片之間的卡殼及管片碎裂現(xiàn)象發(fā)生。 

　　3.施工技術措施 

　　小曲率半徑盾構施工中，由于盾構機本身為直線形剛體，在小曲率半徑段掘進形成的線形為一段段連續(xù)的折線，曲線半徑越小、盾構機身越長，則擬合難度越大。通過對盾構機的姿態(tài)與線型控制、管片的選用、鉸接裝置與千斤頂?shù)慕M合選用、注漿控制、刀具超挖量的控制、掘進參數(shù)的選用與控制等一系列技術措施的有效組合，使得盾構掘進折線與小半徑曲線接近吻合來完成小曲率半徑的盾構施工，并有效的保護拼裝管片的質(zhì)量。 

　　3.1盾構選型 

　　盾構機選型主要考慮兩個參數(shù)： 

　　3.1.1盾構機最小轉彎半徑。盾構機最小轉彎半徑的大小取決于盾構機的長度、是否啟用鉸接、鉸接的開啟量、刀盤刀具的超挖量等因素，盾構機選取尺寸盡量短。對盾構機選型還要驗算盾構機的最小轉彎半徑，計算方法如下：Rmin=（L1+L2）/4÷sin（θ/2） 

　　式中：L1為盾構機前體長度；L2為刀盤的厚度；θ為鉸接可開啟最大值 

　　3.1.2刀盤超量挖計算。盾構在小曲率半徑內(nèi)掘進鉸接裝置的使用，需要外圈刀具與仿形刀的超挖、錐形管片、曲線內(nèi)外側千斤頂?shù)牟煌�推力等施工措施配合在一起使用。超挖量的大小將直接影響盾構機鉸接裝置的作用，超挖量過大將嚴重地擾動土體，過小將不能充分發(fā)揮鉸接裝置的作用，以至達不到所要求設計軸線的半徑。 

　　3.2盾構機姿態(tài)控制 

　　在盾構施工過程中，盾構機姿態(tài)變化不宜過大或過頻，盾構姿態(tài)控制的好壞直接影響到盾構機是否沿計劃曲線行走，以及隧道竣工的質(zhì)量。在施工掘進過程主要通過以下幾個措施來控制盾構掘進的姿態(tài)。 

　　3.2.1合理使用鉸接裝置。①在小曲率半徑盾構施工過程中盾構機姿態(tài)控制的原則是：調(diào)整鉸接為主，千斤頂?shù)倪x用為輔，盡可能全選盾構千斤頂來進行盾構推進；②在小曲率半徑盾構施工中，千斤頂?shù)倪x用是鉸接控制盾構機姿態(tài)的一種輔助工具。當要使盾構機水平向左偏，則需提高右側千斤頂分壓的推力；反之，則需提高左側千斤頂分壓的推力。當要使盾構機機頭向上偏，則需提高下部千斤頂?shù)耐屏Γ环粗�亦然；③掘進過程的管片保護措施，在千斤頂選取時，應盡量全選。盾構機在260m小半徑曲線段行走時，為了避免千斤頂在推進時造成管片的破損，可在每300mm～500mm推進后，適量收縮千斤頂，調(diào)整千斤頂靴板與管片的接觸面，消除千斤頂對管片的側向應，減少對管片損環(huán)，同時有利于盾構機方向的調(diào)整；④在小半徑中掘進，鉸接開啟的大小要針對地層做出相應的調(diào)整，在軟弱地層中提供盾構機外弧線的被動土壓力小，盾構機轉彎姿態(tài)較為困難，因此在軟弱地層要實標開啟的鉸接值大小要比理論值相對偏大，而在硬巖地層，考慮到刀具磨損超挖量不夠會引起盾構機卡殼，因此在硬巖地層中開啟的鉸接值要比理論值相對偏小。 

　　3.2.2仿形刀的使用。鉸接裝置在小曲率半徑施工過程中是盾構機姿態(tài)控制的主要手段，仿形刀的使用效果將直接影響盾構機鉸接裝置的作用，超挖量過大將嚴重地擾動土體，過小將不能充分發(fā)揮鉸接裝置的作用，以至達不到所要求設計軸線的半徑。因此，仿形刀的使用主要須考慮兩個方面的因素，一是仿形刀的超挖范圍：仿形刀通過設置，可以在圓周任意區(qū)域位置進行超挖，該工程將采用仿形刀在曲線內(nèi)側位置進行超挖，以有利于曲線行走。二是超挖量。但在急曲線段由于距離較長，為了減少仿形刀的磨損量，在掘進過程中盡量慎用仿形刀，盡可能的使用中折和合理選取千斤頂來進行急轉彎。 

　　3.3.3盾構姿態(tài)預偏。在小曲率半徑段掘進時，盾構的姿態(tài)是一個動態(tài)的調(diào)整過程，為了使隧道軸線最終偏差控制在規(guī)范要求的范圍內(nèi)，一般情況下，盾構掘進時應考慮讓盾構機在水平上向曲線內(nèi)側偏移一定量，將盾構沿曲線的割線方向掘進，管片拼裝時軸線位于弧線的內(nèi)側，以使管片出盾尾后受側向分力向弧線外側偏移時留有預偏量，同時也可以便于在急曲線內(nèi)進行糾偏，通常小曲率半徑內(nèi)的盾構姿態(tài)是在水平向內(nèi)弧線偏移30mm左右。 

　　3.3.4掘進速度與推力的控制。急曲線隧道每掘進一環(huán)，管片端面與該處軸線的法線方向在平面上將產(chǎn)生一定的角θ，在千斤頂?shù)耐屏ο庐a(chǎn)生一個側向分力。管片出盾尾后，受到側向分力的影響，隧道向圓弧外側偏移，側向分力的大小與千斤頂總推力成正比即降低千斤頂總推力，同時也意味著降低側向分力，有利于減少隧道向弧線外側的偏移量。因此在小曲率半徑盾構施工時，必須確定一個合理的推力和掘進速度，但是這個推力與掘進速度也不是一成不變的，隨著施工條件、地質(zhì)情況、線形等的變化，也須即時調(diào)整從而達到最好的施工效果。 

　　4.結語 

　　通過對小曲率半徑的盾構施工技術的科研攻關，使盾構機能從軟土到硬巖等各類不同地質(zhì)條件下實現(xiàn)小曲率半徑的急轉彎施工，有效拓展盾構施工技術，豐富盾構隧道的線型設計與選用。