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盾构超小曲线半径隧道施工工法
中铁十六局集团有限公司

城市的发展，带动引了轨道交通建设的发展，在地铁线路的选择上，由于受规划及建、构筑物的制约，这使得轨道交通的线形越来越复杂。小半径隧道线形虽不属良好，但在应用上将会越来越多。分析急曲线地铁隧道盾构法施工易发生的问题，结合中铁十六局集团有限公司在广州轨道交通五号线杨箕站～动物园站区间R200m小半径隧道工程实例，介绍盾构掘进小半径隧道的施工工法。小半径隧道的盾构法施工技术与常规盾构法施工技术相比存在一定的特殊性，我公司在广州复合地层中，取得了急曲线隧道盾构施工的成功经验，并总结了超小曲线半径隧道施工工法。收到良好的技术、经济效果，取得了良好的社会信誉。
一、特点
1、很好的控制盾构机轴线，确保成型隧道质量。在盾构掘进时预留偏移量，根据地层的软硬分布情况，分区操作推进油缸，设定推力和推进速度，实现对盾构姿态的实时控制，同时采用分区操作推进油缸、刀盘反转等方法进行纠偏,做到缓、小、勤、匀和油缸及时回零，很好的控制了盾构机轴线。
2、从盾构设备（超挖刀、铰接装置、盾构机改造）、管片选型和拼装、施工措施等方面采取必要措施，特别是对较软的<6>、<7>地层采取了同步注浆和二次双液注浆相结合的措施，有效地减少了小半径圆曲线段成型管片的侧向偏移量。
3、盾构掘进时，通过掘进参数的调整，较少每环的纠偏量，进行动态管理和信息化施工，控制好同步注浆的注浆时间及注浆量，必要时进行二次补浆，能有效控制地层沉降，确保施工和附近地层和地面建筑物的安全。
4、能适应不同地层，可根据不同地层的特点灵活地选择掘进模式与掘进参数，以达到高效率、低成本的目标。
5、工艺可操作性强，在只要采取相应方法和措施满足城市环境条件即可推广使用。
二、适用范围
本工法适用于软土、硬岩等复合地层内掘进半径为R200m以上特曲线盾构隧道（直径为6米左右）。能适应多种环境和地层的要求，可在强度差别较大的土质和盾构掘进断面土层不均匀等复杂地层，以及高粘度砾质粘土、风化岩等常规土压平衡盾构无法适应的地层中使用。
三、工艺原理
复合型土压平衡盾构是利用安装在盾构最前面带有滚刀、刮刀或先行刀等刀具的全断面切削刀盘，将正面土体切削下来的土进入刀盘后面的密封舱内，并使舱内具有适当压力与开挖面水土压力平衡或欠平衡，以减少盾构推进对地层土体的扰动，从而控制地表变形，在出土时由安装在密封舱下部的螺旋运输机向排土口连续排土。通过测量土仓内的土压力来随时调整盾构推进速度和螺旋输送机的转速，控制出渣量。
复合式土压平衡盾构主机示意图见图1。

图1复合式土压平衡盾构主机示意图
四、工艺流程
施工前的准备
施工场地布置

盾构机维修改造

管模选购、管片生产
曲线段掘进准备
水平运输设备材料的选购
（电瓶车、平板车、土箱斗等）
小半径段30米
的试掘进
总结掘进中的
各项参数指标
洞口土体加固
盾构基座安装
盾构吊装调试
洞口砼凿除
止水装置安装
反力架安装加固
盾构出洞
原加固土体补
压水硬性材料
盾构正常掘进施工
同步注浆材料
配比调整
测量联测3次以上
调整盾构机姿态
缓和曲线段
掘进的预偏
曲线段掘进
进洞准备工作

盾构进洞
盾构吊运
手孔封堵、嵌缝堵漏
联络通道施工
竣工验收
工艺流程见图2。

图2工艺流程图
五、施工要点
为保证急转弯段顺利掘进，从盾构设备（超挖刀、铰接装置、盾构机改造）、管片选型和拼装、施工措施等方面采取必要措施，特别是对较软的<6>、<7>地层采取了同步注浆和二次双液注浆相结合的措施，以保证小半径圆曲线段成型管片不出现侧向移动。具体措施如下：
1．超挖刀的应用
铰接装置作为一种辅助手段，需要与仿形刀的超挖、锥形管片、曲线内外侧千斤顶的不同推力等施工措施配合在一起使用。仿形刀的使用效果将直接影响盾构机铰接装置的作用，超挖量过大将严重地扰动土体，过小将不能充分发挥铰接装置的作用，以至达不到所要求设计轴线的半径。
2．管片选型
为满足急转弯施工要求，管片环宽1.2m，转弯环契形量为41mm，施工过程中要严格管片选型程序（主要是封顶块点位的选择），保证管片拼装质量。本段施工时，严格注意盾尾间隙的变化进行适当调整。盾尾间隙标准值为75mm，在圆曲线段掘进时盾尾间隙变化较大，可将盾尾间隙保持在75±15mm范围内。
3．推力控制
在强、中风化地层中小半径圆曲线掘进的过程中，对土体的扰动会显著降低外围土体的强度及自稳能力，土体具有的蠕变特性以及出现水平方向土体压力不均，管片在长时间承受千斤顶压力的等情况下，管片很可能向外侧整体移动。见图3。

图3转弯处管片受盾构机推力分解示意图
小半径曲线掘进可能带来的管片位移量：

T：盾构机推力的反作用力
P：土体对管片侧面的附加应力
R：转弯半径
：变形