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摘要：盾构始发是隧道盾构法施工的一个重要环节，始发的位置是在已施工好（竖井）的车站结构内或者中间风井处。多数情况下，盾构始发的线路与隧道设计中心线方向应该呈一致，但是车站结构设计主要是考虑地铁列车通行轨迹的范围，未考虑盾构掘进施工的特点。致使盾构机设备的尺寸与车站设计实际情况出现不匹配的问题，及施工范围征地问题等多种情况下，使得始发问题多而复杂。在南浦岛隧道施工中，通过计算来调整始发线路，简称盾构机斜向始发。
关键词：斜向；地铁盾构；始发
中图分类号:U455.43 文献标识码：A
引言
随着国家加大对基础设施建设的投入，国内很多城市都在兴建地铁。目前盾构法施工已经成为城市地铁主要施工工法，但同时每座城市有自己特殊的地层条件，所以对于不同地层条件应有针对这一地层的专项方案来指导施工。但是，使用盾构也有一定的风险，如盾构在隧道掘进时只能前进，不可后退，一旦盾构机本身出现的故障，可能会产生灾难的后果。在始发阶段出问题的概率偏高，即使是非常有经验的承包商也常会在始发时发生事故。
1.始发条件
某工程中，在始发前，查阅设计方提供的车站图纸与现场测量得知，盾构始发端的的隧道中心线与车站结构墙的净空距离为2250mm，而我们施工用的盾构机台车的设计半径为2550mm，采用直线始发的话，车站内的空间将不能够容纳4节台车的摆放，因此，在不超限、不损坏车站结构、不小于盾构机设计的最小转弯半径的前提下，我司对盾构始发的线路进行了调整，变直线始发为斜向始发,使线路与车站结构墙的净空距离，保证盾构后配套台车可以安全通过。
2.斜向始发方案设计的重点和难点
2.1铺轨线路的选择
为了保证盾构机进洞后不超限，盾构始发井处的轨道铺设为直线段，直线的始发起点设为洞门处偏离设计轴线8cm(隧道轴线最大允许偏差值正负10cm),终点为反力架台阶处偏离设计轴线30cm（保证台车不超限）,该处部位为放置托架、反力架及负环管片的场地，只能布置成直线段。后配套台车轨道铺设为弧线段 (缓和曲线，最小半径盾构机最小转弯半径250 m)。盾构铺轨段从隧道洞门结构墙开始至中间出土口，全长80m（盾构机加后配套台车全长78m）。
图1 斜向始发示意图
2.2托架、反力架的布置
盾构斜向始发时，托架及反力架的标高定位必须保证与调整后的隧道中心线一致，并且要支撑稳定、焊接牢固，保证把盾构机向前推进的的巨大反力稳定、可靠地传至车站结构上。
2.3钢套筒定位与安装
为了配合盾构斜向始发，在洞门处加设一副钢套筒以替代原先的预埋洞门环板，保证洞门处盾构机进洞门不会发生卡住盾构机、能够平滑地过渡。钢套筒的定位应与调整后的隧道中心线一致，安装时要保证满焊，与车站结构不能留下一丝空隙，保证洞门注浆不发生漏浆。
2.4盾构纠偏、管片选型、测量控制
中体铰接过托架进入橡胶帘板后，盾构机开始向隧道中心线处开始纠偏，由于纠偏比较急，要格外做好管片选型工作，合理地控制好盾尾间隙及行程差。盾构推进完成一环后，要依据行程差和盾尾间隙来选择管片的拼装点位，若管片拼装点位选择不合理，会出现推进千斤顶与管片受力面相对位置及角度产生偏差、盾尾拉住管片等情况，从而导致管片碎裂、铰接拉力增大、推进困难、推进干斤顶受损以及盾尾刷失效等严重后果。
由于是在小半径曲线上推进，隧道曲率大，前方的可视距离短，导致盾构VMT导向系统测量移站频繁，为了第一时间掌握成型隧道的情况，需每个班人工复测量一次管片与盾构机的姿态，根据VMT测量与人工测量的数据，及时优化掘进参数，调整盾构机姿态、选择最合适的二次注浆位置。
3.斜向始发方案实施
始发时，盾构机在托架上延着调整后的隧道中心线前进，待盾构机中体脱离托架进入洞门帘板时，逐步调整盾构姿态使盾构沿隧道设计线路推进。纠偏环约为3环。负环管片全部采用旧管片装1点位并且用钢绳索绑牢，确保负环管片不因为推进时产生反作用力发生偏移，稳定可靠地将盾构推进时的巨大反力传递给车站结构上。
3.1车站内铺轨
轨道线路调整是需要做到以下几点：
（1）台车避开车站结构，盾构机到达洞门要保证安全进洞，进去后管片不超限。
（2）台车避开反力架装置。
（3）保证材料吊出口作业的顺畅。
（4）电瓶车载管片行走不碰到台车。
基于以上4原则，利用auto cad 制图软件进行始发线路的拟合，始发的线路图见图1。
轨道铺设采用了22kg/m、每段长3m的轨道，这种规格的轨道铺设满足线路的设计需要，又符合台车急转弯的曲线要求，使台车向前推进时行走顺畅。轨道总长度约为80米，基本容纳了所有4节盾构后配套台车。
为了保证轨道的线路无误，铺设轨道前，测量小组先用全站仪对设计线路每2m放一个测量点，在铺设轨道完成后，对所有的测量点进行复测，比较实测的轨道坐标点与设计的是否一致，测量的误差精度要求。此外，在每一个可能碰壁的地方进行复测，保证相对距离都大于的安全距离。
3.2托架、反力架安装与加固
托架、反力架按照设计后的隧道中心线定位安装，盾构始发推进破除连续墙会产用较大的反力，为了确保负环管片不发生上浮、下沉及左右偏移 ，将盾构始发推进的巨大反力能均匀 、稳定地传至反力架而不发生相对位移和超限变形。对此，要求托架螺栓连接部位采用M8.8高强螺栓，两片托架接缝处用小钢板焊接，底座与底板予埋钢板焊接，托架四边加焊型钢支撑至基坑墙体，形成整体，保障托架的不被“撕开”、位移。托架负环管片采取立体加固(钢丝绳捆绑，木楔子垫实等措施 )。
3.3 钢套筒安装
利用钢套筒的宽度过渡刀盘与洞门平面的夹角问题，确保洞门橡胶帘板与盾体形成相对垂直关系，保障洞门密封的良好、有效，使得始发措施符合实际要求。
原先施工好的洞门为了配合斜向始发，需要向远离车站结构墙偏离80 mm，破除这部分混凝土，安装一个设计好的钢套筒代替洞门环板来使用，在钢套筒上安装洞门环板和止水帘板。钢套筒的图纸如图所示。
圖2钢套筒设计图
3.4．盾构始发状态参数控制
3.4.1气压设定：在未进行洞门密封注浆前，为防止帘板击穿，气压设定在0.5~1.0bar；在密封注浆后，逐步提高气压设定值至1.5bar。
3.4.2掘进：刀盘碰壁后停机检查环流，再次推进时（破除1m素混凝土墙）初始速度不超过1cm/min，刀盘转速1.5-2R/min；推力以底部为主，总推力不超过6000KN。
3.4.3注意盾构机初始为斜向始发，开始水平方向要平行推进，暂不纠偏，当中体脱离托架后，才开始调整盾构机的姿态，水平方向逐渐向轴线偏移，垂直方向以较大的向上趋势掘进，并尽量使盾构机盾尾姿态在+30~+50mm。
3.4.4始发过程要求安排专人观察托架、反力架、钢套筒，有变形、位移或开裂的立即停机加固处理。
3.4.5保证盾尾注浆量，加强管片注浆，同步注浆采用5管同注措施，即同步注浆在盾尾第4-5环上部增加管片注浆（单液浆+水玻璃）。补浆2环1补，底部有条件也要求补浆。每环注浆量在7-9m3。补浆以压力控制，补浆结束压力应比初始压力大2bar，并不大于7bar。
3.4.6要保证盾尾间隙较均匀，不应主要依靠管片纠偏。保护管片不被压裂。
3.5 偏差量计算
经计算，最大的偏差值为49mm,小于正负100mm的最大允许偏差值，所以线路从隧道走线来看，是在允许的范围内，对以后的管片验收不会造成任何影响。
4.结语
盾构机始发成功与否主要由始发条件、始发技术中各环节的处理决定。对前期的地质勘探、始发区域的建筑物及管线情况进行调查，特别是对端头土体的各项物理力学指标进行全面的调查及评估是相当有必要的；同时应对始发技术中的各环节加强控制，确保各种处理措施达到预期效果，从而确保始发过程的顺利完成。
参考文献
[1]李海.盾构隧道下穿建筑物控制技术和监测[J]；铁道建筑；2011年09期
[2]林嘉雯.罗宾斯盾构机郑州创佳绩——敏捷的盾构机刷新软土复合地层的纪录[J]；筑路机械与施工机械化；2011年05期
关键词：斜向；地铁盾构；始发
中图分类号:U455.43 文献标识码：A
引言
随着国家加大对基础设施建设的投入，国内很多城市都在兴建地铁。目前盾构法施工已经成为城市地铁主要施工工法，但同时每座城市有自己特殊的地层条件，所以对于不同地层条件应有针对这一地层的专项方案来指导施工。但是，使用盾构也有一定的风险，如盾构在隧道掘进时只能前进，不可后退，一旦盾构机本身出现的故障，可能会产生灾难的后果。在始发阶段出问题的概率偏高，即使是非常有经验的承包商也常会在始发时发生事故。
1.始发条件
某工程中，在始发前，查阅设计方提供的车站图纸与现场测量得知，盾构始发端的的隧道中心线与车站结构墙的净空距离为2250mm，而我们施工用的盾构机台车的设计半径为2550mm，采用直线始发的话，车站内的空间将不能够容纳4节台车的摆放，因此，在不超限、不损坏车站结构、不小于盾构机设计的最小转弯半径的前提下，我司对盾构始发的线路进行了调整，变直线始发为斜向始发,使线路与车站结构墙的净空距离，保证盾构后配套台车可以安全通过。
2.斜向始发方案设计的重点和难点
2.1铺轨线路的选择
为了保证盾构机进洞后不超限，盾构始发井处的轨道铺设为直线段，直线的始发起点设为洞门处偏离设计轴线8cm(隧道轴线最大允许偏差值正负10cm),终点为反力架台阶处偏离设计轴线30cm（保证台车不超限）,该处部位为放置托架、反力架及负环管片的场地，只能布置成直线段。后配套台车轨道铺设为弧线段 (缓和曲线，最小半径盾构机最小转弯半径250 m)。盾构铺轨段从隧道洞门结构墙开始至中间出土口，全长80m（盾构机加后配套台车全长78m）。
图1 斜向始发示意图
2.2托架、反力架的布置
盾构斜向始发时，托架及反力架的标高定位必须保证与调整后的隧道中心线一致，并且要支撑稳定、焊接牢固，保证把盾构机向前推进的的巨大反力稳定、可靠地传至车站结构上。
2.3钢套筒定位与安装
为了配合盾构斜向始发，在洞门处加设一副钢套筒以替代原先的预埋洞门环板，保证洞门处盾构机进洞门不会发生卡住盾构机、能够平滑地过渡。钢套筒的定位应与调整后的隧道中心线一致，安装时要保证满焊，与车站结构不能留下一丝空隙，保证洞门注浆不发生漏浆。
2.4盾构纠偏、管片选型、测量控制
中体铰接过托架进入橡胶帘板后，盾构机开始向隧道中心线处开始纠偏，由于纠偏比较急，要格外做好管片选型工作，合理地控制好盾尾间隙及行程差。盾构推进完成一环后，要依据行程差和盾尾间隙来选择管片的拼装点位，若管片拼装点位选择不合理，会出现推进千斤顶与管片受力面相对位置及角度产生偏差、盾尾拉住管片等情况，从而导致管片碎裂、铰接拉力增大、推进困难、推进干斤顶受损以及盾尾刷失效等严重后果。
由于是在小半径曲线上推进，隧道曲率大，前方的可视距离短，导致盾构VMT导向系统测量移站频繁，为了第一时间掌握成型隧道的情况，需每个班人工复测量一次管片与盾构机的姿态，根据VMT测量与人工测量的数据，及时优化掘进参数，调整盾构机姿态、选择最合适的二次注浆位置。
3.斜向始发方案实施
始发时，盾构机在托架上延着调整后的隧道中心线前进，待盾构机中体脱离托架进入洞门帘板时，逐步调整盾构姿态使盾构沿隧道设计线路推进。纠偏环约为3环。负环管片全部采用旧管片装1点位并且用钢绳索绑牢，确保负环管片不因为推进时产生反作用力发生偏移，稳定可靠地将盾构推进时的巨大反力传递给车站结构上。
3.1车站内铺轨
轨道线路调整是需要做到以下几点：
（1）台车避开车站结构，盾构机到达洞门要保证安全进洞，进去后管片不超限。
（2）台车避开反力架装置。
（3）保证材料吊出口作业的顺畅。
（4）电瓶车载管片行走不碰到台车。
基于以上4原则，利用auto cad 制图软件进行始发线路的拟合，始发的线路图见图1。
轨道铺设采用了22kg/m、每段长3m的轨道，这种规格的轨道铺设满足线路的设计需要，又符合台车急转弯的曲线要求，使台车向前推进时行走顺畅。轨道总长度约为80米，基本容纳了所有4节盾构后配套台车。
为了保证轨道的线路无误，铺设轨道前，测量小组先用全站仪对设计线路每2m放一个测量点，在铺设轨道完成后，对所有的测量点进行复测，比较实测的轨道坐标点与设计的是否一致，测量的误差精度要求。此外，在每一个可能碰壁的地方进行复测，保证相对距离都大于的安全距离。
3.2托架、反力架安装与加固
托架、反力架按照设计后的隧道中心线定位安装，盾构始发推进破除连续墙会产用较大的反力，为了确保负环管片不发生上浮、下沉及左右偏移 ，将盾构始发推进的巨大反力能均匀 、稳定地传至反力架而不发生相对位移和超限变形。对此，要求托架螺栓连接部位采用M8.8高强螺栓，两片托架接缝处用小钢板焊接，底座与底板予埋钢板焊接，托架四边加焊型钢支撑至基坑墙体，形成整体，保障托架的不被“撕开”、位移。托架负环管片采取立体加固(钢丝绳捆绑，木楔子垫实等措施 )。
3.3 钢套筒安装
利用钢套筒的宽度过渡刀盘与洞门平面的夹角问题，确保洞门橡胶帘板与盾体形成相对垂直关系，保障洞门密封的良好、有效，使得始发措施符合实际要求。
原先施工好的洞门为了配合斜向始发，需要向远离车站结构墙偏离80 mm，破除这部分混凝土，安装一个设计好的钢套筒代替洞门环板来使用，在钢套筒上安装洞门环板和止水帘板。钢套筒的图纸如图所示。
圖2钢套筒设计图
3.4．盾构始发状态参数控制
3.4.1气压设定：在未进行洞门密封注浆前，为防止帘板击穿，气压设定在0.5~1.0bar；在密封注浆后，逐步提高气压设定值至1.5bar。
3.4.2掘进：刀盘碰壁后停机检查环流，再次推进时（破除1m素混凝土墙）初始速度不超过1cm/min，刀盘转速1.5-2R/min；推力以底部为主，总推力不超过6000KN。
3.4.3注意盾构机初始为斜向始发，开始水平方向要平行推进，暂不纠偏，当中体脱离托架后，才开始调整盾构机的姿态，水平方向逐渐向轴线偏移，垂直方向以较大的向上趋势掘进，并尽量使盾构机盾尾姿态在+30~+50mm。
3.4.4始发过程要求安排专人观察托架、反力架、钢套筒，有变形、位移或开裂的立即停机加固处理。
3.4.5保证盾尾注浆量，加强管片注浆，同步注浆采用5管同注措施，即同步注浆在盾尾第4-5环上部增加管片注浆（单液浆+水玻璃）。补浆2环1补，底部有条件也要求补浆。每环注浆量在7-9m3。补浆以压力控制，补浆结束压力应比初始压力大2bar，并不大于7bar。
3.4.6要保证盾尾间隙较均匀，不应主要依靠管片纠偏。保护管片不被压裂。
3.5 偏差量计算
经计算，最大的偏差值为49mm,小于正负100mm的最大允许偏差值，所以线路从隧道走线来看，是在允许的范围内，对以后的管片验收不会造成任何影响。
4.结语
盾构机始发成功与否主要由始发条件、始发技术中各环节的处理决定。对前期的地质勘探、始发区域的建筑物及管线情况进行调查，特别是对端头土体的各项物理力学指标进行全面的调查及评估是相当有必要的；同时应对始发技术中的各环节加强控制，确保各种处理措施达到预期效果，从而确保始发过程的顺利完成。
参考文献
[1]李海.盾构隧道下穿建筑物控制技术和监测[J]；铁道建筑；2011年09期
[2]林嘉雯.罗宾斯盾构机郑州创佳绩——敏捷的盾构机刷新软土复合地层的纪录[J]；筑路机械与施工机械化；2011年05期