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摘要：通过盾构隧道施工的到达技术在昆明地铁独有的地层特点的运用，介绍在小半径、大坡度、浅覆土、地基承载力差盾构机到达的关键技术及遇到的问题和解决办法。
关键词：到达准备；接收阶段；接收托架定位；控制参数
Abstract: through the shield tunnel construction of metro in kunming to technology of the use of unique strata characteristics, and introduced in small radius, large slope, lightly with soil, the bearing capacity of the poor shield construction machine to arrive the key technology and the problems and solutions.
Key words: ready for the stage to receive bracket positioning control parameters
中图分类号：TV52文献标识码：A 文章编号：
1、引言
盾构机在软弱地层中始发与到达是风险控制的难点。到达端的各項技术参数控制及选定是保证安全顺利出洞的前提及重点，主要参数控制点如下：⑴到达端地层加固及加固效果是否满足盾构机到站掘进要求；⑵控制盾构机到达端的各项施工工序保证安全到达的重点；⑶在承载力差、浅覆土、小半径、大坡度等不利条件下，对盾构精确到达的盾构施工各项参数的控制关键因素；⑷符合线路线形接收托架的安装定位使盾构机快速步入托架及及时、快捷、有效的封堵洞门；
2、工程概况
晓东村站~世纪城站区间隧道，起点为晓东村站，终点为区间中间井，也是本区间盾构的吊出井。隧道自晓东村站东始发后以R=350m及23.586‰的半径拐入彩云北路中间吊出井，到达端里程为IDK20+180.000;盾构区间到达端的坡度上至盾构接收井，到达端里程为IDK20+194.371;到达端上方为素填土，主要穿越粘土层、粉质粘土层及泥炭质层；到达段拱顶埋深不足5m；
3、到达前的主要施工组织
到达前的准备工作主要有以下方面：⑴端头加固取芯及探水；⑵洞门钢筋混凝土围护桩分两次破除；⑶防水洞门密封安装；⑷盾构机定位及纠偏量计划；⑸掘进参数选择；⑹接收托架安装定位。盾构到达主要施工工艺流程图如图1。
1、端头加固取芯及探孔
（1）端头加固取芯、探水：到达段地层加固采用的是三重管高压旋喷及三轴深层搅拌桩，强度等级要求≥1MPa，加固范围纵向长9m，横向尺寸为盾构结构线外侧3m，竖向上方为地面线，下方为盾构结构线下3m；要求探孔取芯数量水平探孔9个，垂直探孔3个，察看加固体强度及抗渗性等指标，确认在指标满足要求（自稳性好，能坚持一段时间）方可破除洞门。
（2）端头降水：根据到达端的地质条件，隧道上方为粘土及素填土，盾构隧道道床位置为粉砂层，到达端降水井的布置位置距盾构结构线外大约2m位置及距洞门2.4m布设有一口降水井；井深大约在19.2m，距盾构结构线下方9m左右；利用真空泵进行抽水。
2、洞门破除
到达端洞门围护结构为钢筋混凝土灌注桩，直径为1m，强度 C30混凝土桩，桩间距1.2m，采用炮机CAT20将围护桩凿除一半，割除外露钢筋，待刀盘穿越加固地端刀盘距围护桩500mm保护距离时，破除剩余的1/2。
3、洞门密封安装
到达端洞门钢筋混凝土围护桩第一次破除完成后，搭设脚手架进行帘幕橡胶板的安装，
图1 施工工艺流程图
安装时环形钢板及铰接压板均匀拧紧，使帘幕橡胶板紧贴洞门，达到密封效果及防止盾构机到达后二次注浆浆液的泄漏；
4、接收阶段参数选择
在小半径、大坡度、浅覆土地段快捷有效、精准、安全的控制盾构机到达，主要在施工参数控制共分三阶段：
第一阶段：未进入加固区的掘进控制（离洞门50m左右）
此段隧道线路成上升趋势，根据拱顶的埋深，以此来决定掘进的施工参数，适当调节盾构机姿态符合托架定位方案要求，在曲线半径上掘进方向呈右拐趋势，慢慢上调盾构机姿态，到达加固区之前，垂直方向呈抬头姿势，前点经验值抬高20mm，水平方向为正值且趋向为0；此段掘进参数，土仓顶部压力保压范围1.1~1.3bar，刀盘低转速不超过1.0~1.2rpm，推进速度40~50mm/min , 推力7000~9000KN，注浆压力上部压力略大于土仓顶部保压压力1.4~1.7bar，下部注浆压力为2.5bar左右。
第二阶段：进入9m加固区的掘进控制
进入地层加固地段，沿23.586‰坡度要求油缸左右推力一样，直线进入加固地段，土仓压力适当降低，保证土仓满仓，但可以欠压掘进，推力降至4000~6000 KN，推进速度在20mm/min左右，泡沫气量适当降低，刀盘转速保持在：1.0rpm；土仓内多加水，确保渣土流动性好，刀盘根据里程距离围护桩500mm的位置停止掘进，进行剩余钢筋混凝土桩的破除和割除工作。
第三阶段：刀盘破土而出后的推进控制
当盾构机的刀盘露出，推力在2500kN，刀盘已经露出洞门预留位置，布上托架前将刀盘转至正位，土仓内的渣土及刀盘前方的渣土快速清理；为接收托架的定位提供条件。
5、接收托架定位安装
盾构到达端在小半径、大坡度上，接收托架定位安装考虑有三方面的因素：
1 盾构机上接收托架前到达段的拟合隧道中心轴线（如图2所示）能够保证后续管片的拼装质量及隧道超线的控制；
图2 拟合隧道中心轴线
2 符合盾构机到达后满足主机整体推出后能够及时的封洞门控制管制片沉降；
3 保证给盾构机提供足够的反力做到管片密封条达到防水要求。
因素一：
1、鉴于昆明盾构机尾盾间隙55mm及在小曲线半径上到达，根据车站结构尺寸及符合盾构机到达段保证管片拼装质量，托架的摆放位置以洞门中心点与隧道内4831m（盾构机主机铰接位置）的隧道中心连线的延长线为依据，作为盾构到达托架在井内的理论中心的位置，此时，曲线隧道设计中心线与拟合隧道中心轴线误差最小便于保证到达段管片拼装的质量；
因素二：
1、根据盾构到达段的拟合隧道中心轴线定位出的托架中心线，依据盾体的直径可以计算出整体盾体推入吊出井长度为9266mm，满足整机推出隧道的要求，能够在短时间的拼完最后一环管片后进行二次注浆封住洞门，控制到达段管片沉降的问题及封水要求；
2、到达段拼装管片上安装预制吊耳与5#槽钢焊接将最后十环管片环与环之间连接形成整体，保证环缝之间密封胶条到达密封止水的效果。
因素三、
大坡度上托架支撑梁的制作；
1、隧道到达段的隧道纵坡为23.509‰；梁顶坡度根据此坡度做成上坡，托架支撑梁的制作坡度可以略大于此坡度，提供盾构机反力，满足在推进过程中管片防水效果；
注：根据车站设计，实际托架的安装位置与底板有1m左右后续现浇混凝土（此段后续浇筑混凝土）临时采用C30混凝土预制作为托架支撑梁；
2、接收托架轨道梁的标高控制，比理论接收标高低20mm，方便与盾构机顺利上接收托架；
6、盾构机出洞
盾构机主机总长8.85m，油缸伸出长度为2200mm，管片宽度1200mm，尾盾能够容纳两环管片，当管片拼装到设计洞门里程后，在管片拼装位置底部临时安装管片将盾构机完全推出洞门位置，根据最后一环侵入结构的尺寸，可以使用两台100T千斤顶将盾构机推出方便于及时快捷实用双液浆进行封堵洞门。
7、结论
1、在整个盾构机到达过程中，依据洞门钢环椭圆度实测情况，重点控制盾构机姿态，确保盾构顺利从钢环内钻出；
2、若接收端头加固效果及地质条件好，地下水位至少在隧道结构下方1m多，可以考虑不安装洞门密封装置，节省成本，减小工作量；
3、洞门预留位置800mm、1000mm围护桩、加上500mm破洞刀盘保护距离，在这段距离盾构机姿态有20mm多的低头现象，遇到这种情况最好在掘进段调整盾构机垂直姿态40mm左右，保证顺利出洞。
参考文献
[1] FORTH R A, THORLEY C B B. Hong Kong Island Line predictions and performance, in Proceedings Geotechnical Aspect of Underground Construction in Soil Ground,R.J.Mair, R.N.Taylor (eds). Balkema. 1996: 677-682
[2] 徐永福. 盾構掘进对周围土体力学性质的影响[J]. 岩石力学与工程学报, 2003, 22(7): 1174-1179
[3] 黄宏伟，张冬梅. 盾构隧道施工引起的地表沉降及现场监控[J]. 岩石力学与工程学报, 2001, 20(增): 1814-1820
[4] 徐永福，孙钧，傅德明等. 外滩观光隧道盾构施工的扰动分析[J]. 土木工程学报, 2002, 35(2): 70-73
[5] 李大勇，王晖，武亚军. 盾构掘进对周围环境的影响分析[J]. 地下空间与工程学报, 2005, 1(6): 1062-1064
[6] 审景宇. 成都地铁1号线盾构掘进对建筑物安全的影响分析[J]. 现代隧道技术, 2008, 45(2): 63-68
[7] 中国有色金属协会. GB50026-2007工程测量规范[S]. 北京：中华人民共和国建设部，2008
作者简介：贾磊，（1981--），男，工程师，主要从事工程施工及工程管理方面的工作
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：到达准备；接收阶段；接收托架定位；控制参数
Abstract: through the shield tunnel construction of metro in kunming to technology of the use of unique strata characteristics, and introduced in small radius, large slope, lightly with soil, the bearing capacity of the poor shield construction machine to arrive the key technology and the problems and solutions.
Key words: ready for the stage to receive bracket positioning control parameters
中图分类号：TV52文献标识码：A 文章编号：
1、引言
盾构机在软弱地层中始发与到达是风险控制的难点。到达端的各項技术参数控制及选定是保证安全顺利出洞的前提及重点，主要参数控制点如下：⑴到达端地层加固及加固效果是否满足盾构机到站掘进要求；⑵控制盾构机到达端的各项施工工序保证安全到达的重点；⑶在承载力差、浅覆土、小半径、大坡度等不利条件下，对盾构精确到达的盾构施工各项参数的控制关键因素；⑷符合线路线形接收托架的安装定位使盾构机快速步入托架及及时、快捷、有效的封堵洞门；
2、工程概况
晓东村站~世纪城站区间隧道，起点为晓东村站，终点为区间中间井，也是本区间盾构的吊出井。隧道自晓东村站东始发后以R=350m及23.586‰的半径拐入彩云北路中间吊出井，到达端里程为IDK20+180.000;盾构区间到达端的坡度上至盾构接收井，到达端里程为IDK20+194.371;到达端上方为素填土，主要穿越粘土层、粉质粘土层及泥炭质层；到达段拱顶埋深不足5m；
3、到达前的主要施工组织
到达前的准备工作主要有以下方面：⑴端头加固取芯及探水；⑵洞门钢筋混凝土围护桩分两次破除；⑶防水洞门密封安装；⑷盾构机定位及纠偏量计划；⑸掘进参数选择；⑹接收托架安装定位。盾构到达主要施工工艺流程图如图1。
1、端头加固取芯及探孔
（1）端头加固取芯、探水：到达段地层加固采用的是三重管高压旋喷及三轴深层搅拌桩，强度等级要求≥1MPa，加固范围纵向长9m，横向尺寸为盾构结构线外侧3m，竖向上方为地面线，下方为盾构结构线下3m；要求探孔取芯数量水平探孔9个，垂直探孔3个，察看加固体强度及抗渗性等指标，确认在指标满足要求（自稳性好，能坚持一段时间）方可破除洞门。
（2）端头降水：根据到达端的地质条件，隧道上方为粘土及素填土，盾构隧道道床位置为粉砂层，到达端降水井的布置位置距盾构结构线外大约2m位置及距洞门2.4m布设有一口降水井；井深大约在19.2m，距盾构结构线下方9m左右；利用真空泵进行抽水。
2、洞门破除
到达端洞门围护结构为钢筋混凝土灌注桩，直径为1m，强度 C30混凝土桩，桩间距1.2m，采用炮机CAT20将围护桩凿除一半，割除外露钢筋，待刀盘穿越加固地端刀盘距围护桩500mm保护距离时，破除剩余的1/2。
3、洞门密封安装
到达端洞门钢筋混凝土围护桩第一次破除完成后，搭设脚手架进行帘幕橡胶板的安装，
图1 施工工艺流程图
安装时环形钢板及铰接压板均匀拧紧，使帘幕橡胶板紧贴洞门，达到密封效果及防止盾构机到达后二次注浆浆液的泄漏；
4、接收阶段参数选择
在小半径、大坡度、浅覆土地段快捷有效、精准、安全的控制盾构机到达，主要在施工参数控制共分三阶段：
第一阶段：未进入加固区的掘进控制（离洞门50m左右）
此段隧道线路成上升趋势，根据拱顶的埋深，以此来决定掘进的施工参数，适当调节盾构机姿态符合托架定位方案要求，在曲线半径上掘进方向呈右拐趋势，慢慢上调盾构机姿态，到达加固区之前，垂直方向呈抬头姿势，前点经验值抬高20mm，水平方向为正值且趋向为0；此段掘进参数，土仓顶部压力保压范围1.1~1.3bar，刀盘低转速不超过1.0~1.2rpm，推进速度40~50mm/min , 推力7000~9000KN，注浆压力上部压力略大于土仓顶部保压压力1.4~1.7bar，下部注浆压力为2.5bar左右。
第二阶段：进入9m加固区的掘进控制
进入地层加固地段，沿23.586‰坡度要求油缸左右推力一样，直线进入加固地段，土仓压力适当降低，保证土仓满仓，但可以欠压掘进，推力降至4000~6000 KN，推进速度在20mm/min左右，泡沫气量适当降低，刀盘转速保持在：1.0rpm；土仓内多加水，确保渣土流动性好，刀盘根据里程距离围护桩500mm的位置停止掘进，进行剩余钢筋混凝土桩的破除和割除工作。
第三阶段：刀盘破土而出后的推进控制
当盾构机的刀盘露出，推力在2500kN，刀盘已经露出洞门预留位置，布上托架前将刀盘转至正位，土仓内的渣土及刀盘前方的渣土快速清理；为接收托架的定位提供条件。
5、接收托架定位安装
盾构到达端在小半径、大坡度上，接收托架定位安装考虑有三方面的因素：
1 盾构机上接收托架前到达段的拟合隧道中心轴线（如图2所示）能够保证后续管片的拼装质量及隧道超线的控制；
图2 拟合隧道中心轴线
2 符合盾构机到达后满足主机整体推出后能够及时的封洞门控制管制片沉降；
3 保证给盾构机提供足够的反力做到管片密封条达到防水要求。
因素一：
1、鉴于昆明盾构机尾盾间隙55mm及在小曲线半径上到达，根据车站结构尺寸及符合盾构机到达段保证管片拼装质量，托架的摆放位置以洞门中心点与隧道内4831m（盾构机主机铰接位置）的隧道中心连线的延长线为依据，作为盾构到达托架在井内的理论中心的位置，此时，曲线隧道设计中心线与拟合隧道中心轴线误差最小便于保证到达段管片拼装的质量；
因素二：
1、根据盾构到达段的拟合隧道中心轴线定位出的托架中心线，依据盾体的直径可以计算出整体盾体推入吊出井长度为9266mm，满足整机推出隧道的要求，能够在短时间的拼完最后一环管片后进行二次注浆封住洞门，控制到达段管片沉降的问题及封水要求；
2、到达段拼装管片上安装预制吊耳与5#槽钢焊接将最后十环管片环与环之间连接形成整体，保证环缝之间密封胶条到达密封止水的效果。
因素三、
大坡度上托架支撑梁的制作；
1、隧道到达段的隧道纵坡为23.509‰；梁顶坡度根据此坡度做成上坡，托架支撑梁的制作坡度可以略大于此坡度，提供盾构机反力，满足在推进过程中管片防水效果；
注：根据车站设计，实际托架的安装位置与底板有1m左右后续现浇混凝土（此段后续浇筑混凝土）临时采用C30混凝土预制作为托架支撑梁；
2、接收托架轨道梁的标高控制，比理论接收标高低20mm，方便与盾构机顺利上接收托架；
6、盾构机出洞
盾构机主机总长8.85m，油缸伸出长度为2200mm，管片宽度1200mm，尾盾能够容纳两环管片，当管片拼装到设计洞门里程后，在管片拼装位置底部临时安装管片将盾构机完全推出洞门位置，根据最后一环侵入结构的尺寸，可以使用两台100T千斤顶将盾构机推出方便于及时快捷实用双液浆进行封堵洞门。
7、结论
1、在整个盾构机到达过程中，依据洞门钢环椭圆度实测情况，重点控制盾构机姿态，确保盾构顺利从钢环内钻出；
2、若接收端头加固效果及地质条件好，地下水位至少在隧道结构下方1m多，可以考虑不安装洞门密封装置，节省成本，减小工作量；
3、洞门预留位置800mm、1000mm围护桩、加上500mm破洞刀盘保护距离，在这段距离盾构机姿态有20mm多的低头现象，遇到这种情况最好在掘进段调整盾构机垂直姿态40mm左右，保证顺利出洞。
参考文献
[1] FORTH R A, THORLEY C B B. Hong Kong Island Line predictions and performance, in Proceedings Geotechnical Aspect of Underground Construction in Soil Ground,R.J.Mair, R.N.Taylor (eds). Balkema. 1996: 677-682
[2] 徐永福. 盾構掘进对周围土体力学性质的影响[J]. 岩石力学与工程学报, 2003, 22(7): 1174-1179
[3] 黄宏伟，张冬梅. 盾构隧道施工引起的地表沉降及现场监控[J]. 岩石力学与工程学报, 2001, 20(增): 1814-1820
[4] 徐永福，孙钧，傅德明等. 外滩观光隧道盾构施工的扰动分析[J]. 土木工程学报, 2002, 35(2): 70-73
[5] 李大勇，王晖，武亚军. 盾构掘进对周围环境的影响分析[J]. 地下空间与工程学报, 2005, 1(6): 1062-1064
[6] 审景宇. 成都地铁1号线盾构掘进对建筑物安全的影响分析[J]. 现代隧道技术, 2008, 45(2): 63-68
[7] 中国有色金属协会. GB50026-2007工程测量规范[S]. 北京：中华人民共和国建设部，2008
作者简介：贾磊，（1981--），男，工程师，主要从事工程施工及工程管理方面的工作
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。