朱智洪，劉全海，趙塵衍

(1.常州市軌道交通發(fā)展有限公司，江蘇 常州 213022； 2.常州市測繪院，江蘇 常州 213003；3.常州市地理信息智能技術(shù)中心，江蘇 常州 213003)

1 概 述

在城市軌道交通工程線路設(shè)計中，受到城市規(guī)劃、既有建(構(gòu))筑物等因素的影響，小曲線半徑段頻繁出現(xiàn)。小曲線半徑段隧道盾構(gòu)施工較常規(guī)盾構(gòu)施工存在較大的難度，對盾構(gòu)施工技術(shù)提出了更高的要求[1]。若盾構(gòu)隧道成型管片位移過大將不能滿足隧道線型設(shè)計的要求，同時還會導(dǎo)致管片破損、滲漏水等災(zāi)害[2]。

常州軌道交通工程在建設(shè)過程中要求施工單位對于成型管片逐環(huán)檢測，以便實時掌握隧道線型與設(shè)計值的偏差情況，從而優(yōu)化盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)、盾構(gòu)姿態(tài)和管片選型，提高施工質(zhì)量。

本文對常州軌道交通1號線某小曲線半徑隧道區(qū)間片姿態(tài)檢測技術(shù)進(jìn)行闡述，并對成型管片姿態(tài)進(jìn)行分析，提出合理的施工控制措施，為類似小曲線半徑隧道工程提供借鑒。

2 管片姿態(tài)檢測

隧道內(nèi)成型管片檢測一般采用全站儀配合管片尺的方式進(jìn)行。管片尺為特制的固定長度合金尺，尺上安裝有管水準(zhǔn)器并在正中位置貼有反射片，管片尺的放置方式如圖1所示，檢測時需確保管片尺放置穩(wěn)固，且管水準(zhǔn)器中氣泡居中。

在小曲線半徑隧道中通視情況較差，為了提高測量效率，可采用自由設(shè)站法進(jìn)行全站儀的測站架設(shè)，如圖2所示。

圖2中P為設(shè)站點，A、B為坐標(biāo)已知的平面控制點。在待檢測管片附近兩個平面控制點上安置棱鏡，并在兩平面控制點中間合適位置架設(shè)儀器。通過對兩個已知平面控制點進(jìn)行邊角觀測，計算出測站點平面坐標(biāo)及進(jìn)行定向。在測站附近的高程控制點上安置固定長度的對中桿，觀測并記錄下測站點與高程控制點之間的高差。

圖1 管片尺的放置

圖2 自由設(shè)站法

設(shè)站完成后操作全站儀對管片尺上的反射片進(jìn)行觀測，確保全站儀十字絲切準(zhǔn)反射片中心，記錄下平面坐標(biāo)與高差，并根據(jù)測站點與高程控制點之間的高差反算出反射片中心高程值。

各環(huán)管片姿態(tài)值測量完成后進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，根據(jù)成型隧道的固定直徑與已知的管片尺長度將測量到的反射片中心高程歸算為管片中心高程，得到各環(huán)的管片姿態(tài)三維坐標(biāo)值。

3 管片姿態(tài)檢測成果分析

3.1 管片姿態(tài)檢測成果

常州軌道交通1號線某區(qū)間為S形曲線段，長度約 1 364.64 m，埋深范圍 11.9 m～24.3 m，最小曲線半徑 R=300 m，最大縱坡坡度25.4%。區(qū)間設(shè)置兩個聯(lián)絡(luò)通道，位置分別為445環(huán)～448環(huán)和825環(huán)～828環(huán)，其中第一個聯(lián)絡(luò)通道位于直線段，第二個聯(lián)絡(luò)通道位于R300曲線段，如圖3、圖4所示。

圖3 直線段聯(lián)絡(luò)通道位置

圖4 曲線段聯(lián)絡(luò)通道位置

為了嚴(yán)格控制常州軌道交通工程隧道線型的質(zhì)量，業(yè)主單位對管片姿態(tài)平面與高程方向上的偏差控制值均要求為 5 cm。在R300曲線聯(lián)絡(luò)通道施工期間，盾構(gòu)機姿態(tài)控制出現(xiàn)過偏差，最大處偏差 9.7 cm。管片拼裝完成后，出現(xiàn)“左移”情況，最終測得成型管片偏差最大為 15 cm，左、右線情況基本相同。左線鋼管片拼裝前通用環(huán)成型管片與拼裝后成型鋼管片姿態(tài)偏差情況分別如表1、表2所示。

左線鋼管片拼裝前通用環(huán)成型管片姿態(tài)偏差值 表1

左線鋼管片拼裝后成型鋼管片姿態(tài)偏差值 表2

3.2 成型管片水平偏差超限原因分析

該區(qū)間曲線段聯(lián)絡(luò)通道處成型管片水平方向偏差超限，其原因主要在于鋼管片與通用環(huán)管片之間存在差別。鋼管片為標(biāo)準(zhǔn)管片，不具有楔形量，環(huán)寬均為 1.2 m，而通用型管片為具有 3.72 cm楔形量的管片，如圖5、圖6所示。

圖5 鋼管片示意圖

圖6 通用環(huán)管片示意圖

鋼管片不具有楔形量，而鋼混管片雖然具有楔形量，但設(shè)計拼裝點位為16點(正上方)，左右楔形量抵消，故此四環(huán)管片左右無法建立楔形量，而在R300右轉(zhuǎn)曲線上，拼裝四環(huán)沒有楔形量的管片，會導(dǎo)致管片與設(shè)定線路曲線不符。為保證盾尾間隙均勻，盾構(gòu)機姿態(tài)需配合管片左偏，進(jìn)而造成了鋼管片后成型管片水平偏差超限情況。同時，因聯(lián)絡(luò)通道掘進(jìn)前基本處在下穿房屋區(qū)域段，為保證盾構(gòu)機及線路姿態(tài)，施工時未進(jìn)行過多的姿態(tài)糾偏，實際盾構(gòu)機姿態(tài)偏移量為 3 cm。

3.3 施工控制措施

針對上述情況，為減小盾構(gòu)機姿態(tài)及成型管片與設(shè)計軸線間的偏差，可在實際施工過程中采取以下幾項控制措施：

(1)提前調(diào)整盾構(gòu)姿態(tài)

在拼裝鋼管片之前，提前將盾構(gòu)姿態(tài)偏移至曲線內(nèi)側(cè)，采用割線掘進(jìn)。但是由于R300小曲線半徑每環(huán)的楔形量就要 2.5 cm，且需錯縫拼裝等條件限制，可在進(jìn)入鋼管片前將盾構(gòu)機姿態(tài)右偏約 3 cm，如圖7所示。這樣從一定程度上減小了拼裝4環(huán)沒有楔形量的鋼管片后帶來的姿態(tài)偏移。

圖7 盾構(gòu)姿態(tài)預(yù)偏示意圖

(2)提前調(diào)大轉(zhuǎn)彎外側(cè)一面盾尾間隙

為減小盾構(gòu)機偏移量，可將一般情況下的左右間隙各 30 mm提前變化為(以右轉(zhuǎn)為例)，左側(cè) 40 mm，右側(cè) 20 mm，這樣也在一定程度上減小了因鋼管片沒有楔形量帶來的姿態(tài)偏移，如圖8所示。

圖8 進(jìn)入鋼管片前盾尾間隙調(diào)整圖

3.4 盾構(gòu)姿態(tài)調(diào)整

針對管片姿態(tài)水平方向發(fā)生偏差的客觀情況，本著“微調(diào)”“勤糾”的原則，通過22環(huán)的調(diào)整周期對盾構(gòu)機姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整，具體調(diào)整方案如表3所示。

盾構(gòu)機水平姿態(tài)調(diào)整表 表3

通過22環(huán)的盾構(gòu)機水平姿態(tài)調(diào)整，已將盾構(gòu)機姿態(tài)由偏左側(cè) 10 cm調(diào)整至距設(shè)計線路中心 2 cm以內(nèi)，滿足限差要求。

4 總 結(jié)

在本區(qū)間曲線段聯(lián)絡(luò)通道鋼管片拼裝前，雖采取了一定措施將成型管片水平偏差量由理論的 21 cm縮小到 15 cm，但由于4環(huán)鋼管片在R300半徑下無法調(diào)節(jié)楔形量補償，采取的措施雖可以減小偏移量，但無法完全避免成型管片姿態(tài)偏移，故造成了管片姿態(tài)超限的情況。

對于小曲線半徑聯(lián)絡(luò)通道施工，可總結(jié)出以下幾點建議：

(1)盡可能在設(shè)計過程中，避免在曲線段進(jìn)行鋼管片拼裝，以減小施工難度；

(2)如果由于最低點等因素限制，必須將聯(lián)絡(luò)通道設(shè)計在曲線段，最好在設(shè)計該處鋼管片時，能夠根據(jù)拼裝點位和曲線大小及轉(zhuǎn)彎方向，設(shè)計匹配的帶有楔形量的鋼管片，從而保證曲線段鋼管片拼裝時，避免管片成型后姿態(tài)超限；

(3)施工單位在進(jìn)行小曲線半徑聯(lián)絡(luò)通道施工時提前采取控制措施，盡量減小成型管片姿態(tài)與設(shè)計值之間的偏差量，在施工作業(yè)中精益求精。