摘 ?要：為了研究交通運輸行業(yè)中小半徑曲線隧道工作過程的施工難點及控制措施。筆者結(jié)合多年工作經(jīng)驗，以隧道施工中小半徑曲線盾構(gòu)施工技術(shù)為研究對象，運用理論與實際相結(jié)合的研究方法，就小半徑盾構(gòu)施工過程技術(shù)要點及其控制難點進行系統(tǒng)總結(jié)，以期提供建設(shè)性意見。

關(guān)鍵詞：小半徑;曲線;隧道;施工技術(shù)

中圖分類號：U455.43 ???文獻標識碼：A ???文章編號：2096-6903（2019）02-0000-00

0 引言

隨著社會的進步與時代的發(fā)展，以高標準、高要求、短工期為代表的交通建設(shè)行業(yè)飛速發(fā)展。其中隧道橋梁施工以復(fù)雜地質(zhì)情況下的多工藝、多設(shè)備快速施工將行業(yè)技術(shù)推向到一個新領(lǐng)域。

1 小半徑曲線隧道盾構(gòu)施工技術(shù)難點

隧道施工需要根據(jù)環(huán)境變化以及巖土力學(xué)變化情況而動態(tài)調(diào)整。先期的地質(zhì)勘探能為盾構(gòu)施工過程中的小半徑曲線隧道工況環(huán)境提供工藝支持。在此對明確盾構(gòu)機型號、管片楔形量以及工程細節(jié)參數(shù)后進行工程施工的施工技術(shù)難點進行探討。

（1）掘進過程中在多因素誘導(dǎo)下隧道曲線段軸線定位難控制問題探討：盾構(gòu)機的工作理論是在定位器輔助作用下產(chǎn)生直線定向運動，而實際工作過程中由于操作進度和圍巖應(yīng)力影響通常盾構(gòu)機會成一定幅度的蛇形擺動。因此在工藝要求精度較高的曲線段施工過程中會對最終施工質(zhì)量產(chǎn)生嚴重影響，甚至?xí)l(fā)生工藝操作參數(shù)與預(yù)設(shè)單位曲線不匹配等問題，導(dǎo)致在施工后期形成斷續(xù)直線。相關(guān)技術(shù)人員必須基于當前工藝參數(shù)進行不同標段的曲線糾正，使隧道曲線轉(zhuǎn)彎段圓滑而合規(guī)。在技術(shù)控制層面需要在盾構(gòu)曲線半徑變小的同時嚴格控制左、右兩側(cè)油缸壓差，防止管片受力不均勻?qū)е碌暮罄m(xù)糾偏不利情況。但是最終的糾偏量需要結(jié)合盾構(gòu)機長度而合理控制糾偏靈敏度，實現(xiàn)軸線的合理可控。

（2）不良水平力誘導(dǎo)下的管片位移探討：小半徑曲線段，由于在特殊夾角下的長時間施工會誘發(fā)水平分力的動態(tài)變化，最終在時間積累下造成隧道管片襯砌軸線向曲線外側(cè)偏移。因此盾構(gòu)每掘進一階段剛性管片的端面就會產(chǎn)生軸線方向的平面夾角，而在設(shè)備油缸壓力差的影響下會增加襯砌管片水平方面應(yīng)力，最終產(chǎn)生管片背向圓心一側(cè)的移動趨勢。在現(xiàn)場施工過程中由于工程間隙的存在（盾構(gòu)機外殼與管片），導(dǎo)致在同步注漿過程中因填充缺陷產(chǎn)生的側(cè)向壓力造成向定弧線外側(cè)發(fā)生偏移。

（3）多因素下的管片錯臺、開裂和破損問題探討：盾構(gòu)速度以及外在圍巖應(yīng)力的影響會導(dǎo)致在管片拼裝過程中以及竣工后的內(nèi)弧面不平整事件（如環(huán)向錯臺、縱向錯臺）。另外在水平力作用下會發(fā)展成為整段隧道襯砌管片偏移至一定限度后的錯臺式相對位移。在外觀質(zhì)量遭受管片錯臺影響的情況下所產(chǎn)生的集中應(yīng)力會破壞管片的完整度。

（4）土體擾動誘發(fā)的沉降量探討：盾構(gòu)施工需要合適的盾構(gòu)速度、壓力和刀盤旋轉(zhuǎn)量。在小半徑曲線中施工會造成盾構(gòu)機糾偏狀態(tài)持續(xù)時間較長。此外相關(guān)仿形刀掘進也是持續(xù)進行的，開啟的仿形刀會導(dǎo)致盾構(gòu)殼體與附件圍巖土體發(fā)生不同程度的單邊擠壓和剪切，因此導(dǎo)致挖斷面最終成形為橢圓形。從而造成開挖量的真實數(shù)據(jù)遠大于前期模擬的計算量。

2 小半徑曲線隧道盾構(gòu)施工技術(shù)控制措施

2.1 曲線掘進糾偏與隧道軸線控制

（1）盾構(gòu)姿態(tài)控制。不同施工前提下的小半徑曲線地段施工過程需要進行盾構(gòu)姿態(tài)的動態(tài)調(diào)整，以此及時糾偏和實現(xiàn)最終施工質(zhì)量的保證。相關(guān)操作人員在施工前應(yīng)根據(jù)后續(xù)工作情況進行先期的準備與數(shù)據(jù)的輸入，保證施工過程的順利進行。通常盾構(gòu)機掘進的轉(zhuǎn)彎位置已經(jīng)確認，為減小盾構(gòu)施工過程的偏向位置累積，需要不斷進行位置調(diào)整。

（2）掘進參數(shù)控制。控制參數(shù)的制度化輸入或者半自動的控制。在確保施工設(shè)計完善的前提下進行預(yù)先輸入并利用密封艙內(nèi)的土壓力實現(xiàn)土體挖掘的平衡與穩(wěn)定。根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗盾構(gòu)機掘進過程中保證98%～100%的持續(xù)出土量可以保證安全生產(chǎn)。

（3）糾偏量控制。糾偏量的核算需要基于當前土體壓力、盾構(gòu)程度與偏轉(zhuǎn)角位置而時刻調(diào)整，所以實際操作中為避免錯誤應(yīng)進行小參數(shù)、多批次的糾偏量調(diào)整，優(yōu)化調(diào)整推進軸線的控制，保證盾構(gòu)機當前所在位置點與遠方點的連線同設(shè)計曲線相切。不同工作區(qū)的情況需要先進行巖土力學(xué)調(diào)研，確保初始數(shù)據(jù)的準確性后方可開始施工。注漿工藝流程圖1所示。

2.2 管片位移控制

（1）保留偏移量。在盾構(gòu)機掘進過程中，承受側(cè)向壓力后，管片將偏移至圓弧外側(cè)。當施工進入曲線段時，根據(jù)理論計算和施工實踐經(jīng)驗的綜合分析，考慮曲線段的地層條件，小半徑施工段的預(yù)留偏移范圍計算為30～50毫米，為了減小盾構(gòu)姿態(tài)相對于曲線外部的偏移，盾構(gòu)的初始姿態(tài)可以偏移到曲線內(nèi)部，進而形成反向預(yù)偏移，以此抵消一些段的外部偏移量。

（2）推力控制段選擇。為了減小小半徑曲線段施工引起的管片位移，在掘進過程中必須減小盾構(gòu)推力。設(shè)計線段尺寸時，應(yīng)選擇寬度較小的線段。研究發(fā)現(xiàn)1.2 m段用于半徑為300 m的小半徑曲線段及其相鄰的過渡曲線段，曲線段的總控制力控制在600～900kN。

（3）灌漿控制。在小半徑曲線隧道中，由于盾構(gòu)糾偏量大，土體擾動和管片位移增大。因此，應(yīng)實時監(jiān)控灌漿壓力、灌漿質(zhì)量和灌漿量。灌漿是主要的方法，根據(jù)灌漿時間可分為同步灌漿和二次灌漿。灌漿的材料、比例、參數(shù)和工藝是根據(jù)工程的具體地質(zhì)、水文和環(huán)境條件，參照以往類似地質(zhì)區(qū)灌漿的成功經(jīng)驗確定的。

（4）減少地層擾動。施工前應(yīng)根據(jù)相應(yīng)安全措施及工藝要求進行監(jiān)測點和相應(yīng)設(shè)備的部署，通常選擇固定式沉降觀測點于建筑物距離地面20 cm處，切單點間距5 m及以上，墻體根據(jù)厚度進行全面化測斜儀傾角測量標定。同時需要進行系統(tǒng)工程框架下的施工區(qū)域地面沉降監(jiān)測以防止各種參數(shù)誤差帶來的地面沉降以及隧道塌方等惡性事故。相應(yīng)技術(shù)人員應(yīng)注意分析地質(zhì)勘探資料以避免沉降或隆起的產(chǎn)生。計算機模擬器會提供當前工藝下的改進建議，避免參數(shù)偏差累計而成的誤差事故，及時進行土筒倉、壓力、灌漿量、灌漿壓力、行駛速度等施工工藝的調(diào)整。在管理方面應(yīng)根據(jù)安全細則及相應(yīng)技術(shù)規(guī)范進行不同施工節(jié)點的連貫式監(jiān)控。如根據(jù)工程需要在不同施工段進行軟硬區(qū)域劃分并優(yōu)化盾構(gòu)系統(tǒng)工作方式，實時進行盾構(gòu)姿態(tài)的調(diào)整。

3 結(jié)語

由于狹長隧道施工作業(yè)面的有限性，在小半徑曲線部分該種情況更加突出。因此相應(yīng)技術(shù)人員應(yīng)該基于盾構(gòu)機尺寸綜合優(yōu)化隧道挖掘工作方式，在曲線半徑與轉(zhuǎn)彎方式方面進行一定的函數(shù)關(guān)系轉(zhuǎn)換，以形成數(shù)學(xué)模型式的操作規(guī)程和設(shè)備控制算法。根據(jù)前進軸線的曲折度和現(xiàn)場難以確定的操作細節(jié)進行施工方式的確定，以此來克服小半徑曲線惡劣施工環(huán)境帶來的施工誤差。盾構(gòu)機是隧道施工的必備設(shè)備。為了在小半徑曲線施工過程中盡可能發(fā)揮其作用，在實際操作過程中，可以通過調(diào)整盾構(gòu)機的管片寬度來滿足小半徑曲線隧道盾構(gòu)施工要求。由于曲線部分的曲率和其他因素的影響，表面變形更加困難并且變形量更大，因此在小半徑曲線隧道盾構(gòu)施工中，不可避免地會造成較大的地層損失，導(dǎo)致較大的地表變形。

參考文獻

[1] 陳開端.極小半徑曲線隧道盾構(gòu)施工技術(shù)控制[J].福建建材，2015（4）：67-69.

[2] 張合海.軟土地質(zhì)小半徑曲線隧道盾構(gòu)施工技術(shù)控制研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2018（06）：207-209.

[3] 范杰.大直徑泥水盾構(gòu)施工小半徑曲線隧道的質(zhì)量控制措施[J].隧道與軌道交通，2013（2）：1-3+60.

[4] 張志鵬，方江華，張智宏.小半徑隧道中盾構(gòu)分體始發(fā)施工技術(shù)[C].2011中國盾構(gòu)技術(shù)學(xué)術(shù)研討會論文集，2011.

[5] 胡小強.小半徑大縱坡條件下盾構(gòu)法施工管片受力及拼裝技術(shù)研究[D].重慶交通大學(xué)，2017.

[6] 朱小海.大坡度小半徑曲線隧道盾構(gòu)管片質(zhì)量控制技術(shù)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2018（5）：74-76.

收稿日期：2019-05-05

作者簡介：張曉勇（1985—），男，甘肅武威人，本科，工程師，研究方向：城市軌道交通施工技術(shù)與管理。

Study on Control Measures of Shield Construction Technology for Small Radius Curved Tunnel

ZHANG Xiaoyong

（CCCC Tunnel Engineering Bureau Co.， Ltd. Beijing Shield Engineering Branch ， Beijing 100102）

Abstract： In order to study the difficulties and control measures in the working process of small radius curve tunnel in transportation industry. Based on years of working experience， taking the development of small radius curve shield construction technology in tunnel construction as the research object， use the research method of combining theory with practice to solve problems systematically，?this paper systematically summarizes the technical points and control difficulties in the process of shield construction under the premise of small radius construction， in order to provide constructive suggestions.

Key words： small radius; curve; tunnel; construction technology