1 引言 

盾構(gòu)始發(fā)是隧道盾構(gòu)法施工的一大關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是盾構(gòu)法施工隧道的難點(diǎn)之一，始發(fā)的成敗將對隧道施工質(zhì)量、進(jìn)度、安全、工期及經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生決定性的影響。而曲線始發(fā)更是難中之難、重中之重，尤其是小于R500m的曲線始發(fā)一直是盾構(gòu)施工界的一大禁地，無論是設(shè)計(jì)還是施工都在盡力避免。盾構(gòu)曲線始發(fā)在北京這是首次，本工程R400m的小半徑曲線始發(fā)在國內(nèi)外也較罕見。

 2 工程概況

XX地鐵五號線是XX市軌道交通線規(guī)劃中的一條重要的南北向干線，本工程為XX地鐵五號線的XX站～XX站區(qū)間隧道的一部分，位于XX地段。盾構(gòu)從XX盾構(gòu)工作井始發(fā)，該盾構(gòu)工作XX區(qū)間暗挖隧道，西接區(qū)間盾構(gòu)法隧道，位于R400m的曲線上，長15000mm、寬9200mm，盾構(gòu)始發(fā)洞門與隧道軸線成950夾角。盾構(gòu)始發(fā)段平面為R400m曲線，鉛垂面為24‰下坡。 盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)為單層拼裝式鋼筋混凝土預(yù)制管片，結(jié)構(gòu)斷面為圓形，管片外徑6000mm、內(nèi)徑5400mm、厚度300mm、環(huán)寬1200mm，每環(huán)分6塊，管片間以φ24mm彎螺栓相連接。 始發(fā)段隧道洞身主要通過地層為粉土、粘土和粉質(zhì)粘土，具體水文地質(zhì)條件見圖1所示。 本工程采用日立造船株式會社設(shè)計(jì)制造的土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)。 

3 盾構(gòu)小曲線半徑始發(fā)的難點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn) 

3.1 始發(fā)路徑的合理選擇 盾構(gòu)始發(fā)段包括盾構(gòu)始發(fā)井全部處于R400m的小半徑曲線段，而由于始發(fā)時(shí)條件的制約，盾構(gòu)始發(fā)基座、負(fù)環(huán)管片和反力架均難以布置成相應(yīng)的曲線狀，使得盾構(gòu)始發(fā)時(shí)在出基座前只能沿直線推進(jìn)，軸線偏差控制較為困難，因此始發(fā)路徑的合理選擇是盾構(gòu)小曲線始發(fā)能否成功的一大難點(diǎn)和關(guān)鍵。

 3.2 負(fù)環(huán)管片和反力架的設(shè)置 盾構(gòu)曲線始發(fā)時(shí)，尤其是小半徑曲線段始發(fā)時(shí)盾構(gòu)推進(jìn)反力的大小和方向都具有較大不確定性，負(fù)環(huán)管片和反力架能否穩(wěn)定可靠地將該巨大的反力傳至地層是曲線始發(fā)能否成功的又一難點(diǎn)和關(guān)鍵。 

3.3 盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)各參數(shù)的合理選擇 本工程盾構(gòu)始發(fā)段不僅處于R400m的小曲線段，而且處于24‰下坡段，盾構(gòu)姿態(tài)的控制至關(guān)重要，推進(jìn)時(shí)各參數(shù)的合理選擇成為關(guān)鍵。

 4 盾構(gòu)曲線始發(fā)方案 

盾構(gòu)始發(fā)時(shí)，從始發(fā)洞門開始其中心路徑前8.5m（盾構(gòu)主機(jī)長8.405m）沿隧道設(shè)計(jì)中心線（R400m曲線）的內(nèi)弦線（它通過始發(fā)洞門中心線，偏離隧道設(shè)計(jì)中心線最大值為31mm）推進(jìn)，待盾尾脫離基座后逐步調(diào)整盾構(gòu)姿態(tài)使盾構(gòu)沿隧道設(shè)計(jì)線路推進(jìn)。負(fù)環(huán)管片全部采用閉環(huán)管片并對負(fù)環(huán)管片實(shí)行立體加固，確保負(fù)環(huán)管片具有足夠的剛度，不發(fā)生上浮、下沉及左右偏移，穩(wěn)定可靠地將盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)的巨大反力傳遞給反力架。反力架的承載力按1800t考慮，具體布置見圖2所示。 圖2 盾構(gòu)曲線始發(fā)布置圖（單位mm） 

5 盾構(gòu)曲線始發(fā)施工工藝

 5.1 始發(fā)準(zhǔn)備

 5.1.1 洞門土體加固 

為了確保盾構(gòu)始發(fā)洞門圍護(hù)樁鑿除后洞門土體的安全和盾構(gòu)始發(fā)階段其姿態(tài)的穩(wěn)定，結(jié)合該段水文地質(zhì)狀況，采用了旋噴與φ800mmC10素混凝土樁相結(jié)合的聯(lián)合加固方案。同時(shí)考慮到始發(fā)洞門與隧道軸線不垂直，為了防止盾構(gòu)始發(fā)時(shí)因刀盤受力不均而引起盾構(gòu)跑偏，采取了洞門加固體與盾構(gòu)始發(fā)路徑垂直的措施。

5.1.2 洞門密封 本工程盾構(gòu)始發(fā)洞門采用常規(guī)的橡膠簾板密封方式，洞門注漿采用盾構(gòu)同步注漿裝置注入式，未單獨(dú)預(yù)埋注漿管。

 5.1.3 基座 盾構(gòu)始發(fā)基座中心線位于隧道設(shè)計(jì)中心線的外側(cè)，即處于盾構(gòu)始發(fā)路徑的延長線上，其坡度與隧道設(shè)計(jì)坡度一致，即24‰ ，但比設(shè)計(jì)高程抬高了20mm�；�座牢固地與始發(fā)井底板的預(yù)埋件焊接，并在側(cè)面設(shè)鋼支撐，以確保其在盾構(gòu)始發(fā)時(shí)不滑移。 

5.1.4 反力架 本工程因反力架受力較為復(fù)雜，為了確保盾構(gòu)始發(fā)的成功與安全，該反力架采用的是具有足夠強(qiáng)度和剛度的組合型鋼框架結(jié)構(gòu)，按盾構(gòu)始發(fā)時(shí)最大反力1800t設(shè)計(jì)，并考慮該反力的不均勻性和最不利因數(shù)。

 5.1.5 負(fù)環(huán)管片 因本工程始發(fā)段曲線半徑較小，又處于24‰的大下坡地段，盾構(gòu)始發(fā)推進(jìn)產(chǎn)生的巨大反力具有較大的方向不確定性和不均勻性，負(fù)環(huán)管片的強(qiáng)度、剛度和整體穩(wěn)定性對始發(fā)的成功起著至關(guān)重要的作用。本工程負(fù)環(huán)管片全部采用閉環(huán)管片，并對其采取了立體加固，隨施工隨加固，以保證將盾構(gòu)始發(fā)推進(jìn)的巨大反力可靠、穩(wěn)定地傳至反力架而不發(fā)生相對位移和超限變形，從而確保正環(huán)管片的錯(cuò)臺量和密封質(zhì)量符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

 5.1.6導(dǎo)軌 為了防止盾構(gòu)始發(fā)時(shí)磕頭，在始發(fā)洞門處安設(shè)了具有足夠強(qiáng)度和剛度的導(dǎo)軌。 

5.2 始發(fā)推進(jìn)控制 

5.2.1 盾構(gòu)始發(fā)時(shí)姿態(tài) 盾構(gòu)始發(fā)時(shí)其鉸接角度為零，盾構(gòu)中心軸線位于隧道設(shè)計(jì)中心線的外側(cè)，即處于盾構(gòu)始發(fā)路徑的延長線上，其坡度與隧道設(shè)計(jì)坡度一致，即24‰。但比設(shè)計(jì)高程抬高了15mm。

 5.2.2 盾構(gòu)離開基座前姿態(tài)控制 盾構(gòu)離開始發(fā)基座前基本沿預(yù)定始發(fā)路徑直線前進(jìn)，必要時(shí)可通過對推進(jìn)千斤頂?shù)倪x擇來對盾構(gòu)姿態(tài)作微量調(diào)整，在此期間盾構(gòu)須切割洞門加固體，以慢速、低壓為推進(jìn)原則，以確保盾構(gòu)姿態(tài)的穩(wěn)定。經(jīng)計(jì)算在盾構(gòu)工作井盾構(gòu)始發(fā)處土壓力為0.11Mpa，加固段推進(jìn)時(shí)由0逐漸增至0.11MPa左右，盾構(gòu)機(jī)出加固區(qū)前為克服地層土體強(qiáng)度的突變，防止地面沉降過大，必須將土壓力的設(shè)定值逐漸提高到0.14MPa，并根據(jù)地面監(jiān)測反饋的信息對土壓力設(shè)定值及時(shí)做出調(diào)整。盾構(gòu)推進(jìn)速度控制在5mm/min以內(nèi)，刀盤轉(zhuǎn)速控制為0.5r/min。

5.2.3 盾構(gòu)離開基座后姿態(tài)控制 盾尾離開基座后盾構(gòu)已處于相對自由的狀態(tài)，一般通過盾構(gòu)推進(jìn)千斤頂?shù)暮侠磉x用來調(diào)整盾構(gòu)姿態(tài)，必要時(shí)可同時(shí)使用鉸接功能來調(diào)整，以使盾構(gòu)逐步沿隧道設(shè)計(jì)軸線推進(jìn)。 由于盾構(gòu)在曲線段施工時(shí)具有一定的盾尾“離心”現(xiàn)象，尤其是R400m的小半徑曲線段更為明顯，刀尖一般宜向內(nèi)偏離設(shè)計(jì)軸線20mm左右。30環(huán)以前盾構(gòu)推進(jìn)速度宜控制在30mm/min以內(nèi)，刀盤轉(zhuǎn)速控制在1r/min以下，以后盾構(gòu)推進(jìn)速度可逐步提高至40~60mm/min，刀盤轉(zhuǎn)速控制在1~1.2r/min，土壓力穩(wěn)定在0.1~0.15 MPa。期間需加強(qiáng)地面監(jiān)控量測和隧道施工的人工復(fù)核測量，并據(jù)此及時(shí)調(diào)整各項(xiàng)參數(shù)。 

6 盾構(gòu)曲線始發(fā)施工效果 

根據(jù)業(yè)主委托的專業(yè)測量單位的檢測結(jié)果，本工程小半徑、大下坡盾構(gòu)曲線始發(fā)非常成功，隧道軸線水平偏差最大42mm、高程偏差最大31mm，管片錯(cuò)臺基本在2mm以內(nèi)、最大5mm，該段隧道未發(fā)現(xiàn)有滲漏點(diǎn)和管片頂裂現(xiàn)象，地面最大隆起1mm、最大沉降12mm，未出現(xiàn)房屋開裂和地下構(gòu)筑物及管線破壞現(xiàn)象。該段始發(fā)完成后眾多國內(nèi)外同行及專家到現(xiàn)場進(jìn)行了參觀，對其施工質(zhì)量均給與了肯定和贊揚(yáng)。