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广州市轨道交通五号线【大坦沙南～西场站盾构区间】，西接大坦沙南高架区间，南邻内环路广佛放射线高架桥并与之基本平行；中间到达中山八站，中山八站位于中山八路公交总站内，西北侧紧邻广茂铁路；西场站位于东风西路和平南小区地段，以与东风西路基本垂直的方向横跨东风西路，最后到达西场站，具体见下图1。

线路在第一个区间段内穿过广茂铁路后，左、右线均马上进入急曲线段，左线的急曲线段半径为260m，右线的急曲线段半径为290m，在急曲线段内，左、右线的线路纵向坡度均约为3‰的下坡和23‰的上坡。

SL／T 264-2020标准下载1.2急曲线段线路情况

本区间隧道左右线隧道在急曲线段的线路概括具体见下表1。

表1左、右线隧道急曲线段概括表

图2隧道急曲线段线路平面示意图

<6>红色砂岩类岩石全风化带：呈红褐色、紫红色等，主要由泥质粉砂岩组成，局部为粉砂质泥岩、粉砂岩，原岩组织结构已基本风化破坏，但尚可辨认，岩芯呈坚硬土状或密实土状。

<7>岩石强风化带：呈红褐色，岩性主要为泥质粉砂岩，岩石组织结构已大部分破坏，但尚可清晰辨认，矿物成分已显著变化，风化裂隙较发育，岩体较破碎，岩芯呈岩状或半岩半土状，岩质较软。

<8>红色砂岩岩石中风化带：呈红褐色，岩性主要为泥质粉砂岩，局部夹砾岩及粉砂岩，粉砂状结构或砾状结构，中厚层～厚层状，岩石组织结构部分破坏，矿物成分基本未变化，有风化裂隙，泥质钙质胶结，岩芯较完整，呈短柱状～长柱状，岩质稍硬。

<9>岩石微风化带：呈红褐色，岩性为泥质粉砂岩，粉砂状结构，中厚～厚层状构造，泥质、钙质、铁质胶结，胶结紧密，局部有少量风化裂隙，岩芯完整，以长柱状为主，岩质较硬。左右线地质情况见下图及物理力学指标表。

表2岩土物理力学指标表

（1）急曲线段隧道轴线比较难于控制

在急曲线段，由于盾构机本身为直线形刚体，不能与曲线完全拟合。曲线半径越小、盾构机身越长，则拟合难度越大。在急曲线段盾构机掘进形成的线形为一段段连续的折线，为了使得折线与急曲线接近吻合，掘进施工时需连续纠偏。特别在缓和曲线段，每环甚至每米施工参数都有所不同，操作难度更大。

（2）隧道整体因侧向分力向弧线外侧偏移

急曲线隧道每掘进一环，管片端面与该处轴线的法线方向在平面上将产生一定的角度，在千斤顶的推力下产生一个侧向分力。管片出盾尾后，受到侧向分力的影响，隧道向圆弧外侧偏移。

（3）纠偏量过大易对土体产生扰动而发生较大沉降

由于沿急曲线掘进，盾构机处于纠偏状态，实际掘进面为一椭圆形，实际挖掘量超出理论挖掘量。当盾构机的纠偏量较大时，对土体的扰动亦大，容易造成较长时间的后期沉降。

在此急曲线段中，隧道洞身范围内存在有<7>、<8>岩石风化层，在掘进过程中较易形成泥饼，从而造成盾构机推力的增加，在急曲线段中容易导致管片的损坏。

3.1急曲线段隧道轴线控制措施

3.1.1盾构机性能参数

本工程盾构机总长度（刀盘面至盾尾）为8420mm，盾构机筒体的直径为6260mm，刀盘的开挖直径为6280mm，盾构机具备中折装置和仿行刀，中折角度最大可达1.5度，盾构机刀盘面到铰接中心的长度为5028mm，其对应的最小转弯半径约200m，仿形刀宽度150mm，结合仿行刀的适量超挖、推进千斤顶的正确选用，可以满足掘进转弯半径为250m的隧道。

3.1.2铰接装置的使用

根据上述盾构机参数，开启盾构铰接装置，配合开启仿形刀进行超挖，并依据设计曲线半径及盾构直径计算铰接角度，开启盾构铰接装置，使得盾构机前体与后体的张角与曲线吻合，具体的角度变化见下表，预先推出弧形趋势，为管片提供良好的拼装空间。随着盾构进入缓和曲线，逐步减小水平张角，直至盾构机到达中山八站。

表3急曲线段铰接使用参数值

260m＜R≤500m

260m＜R≤500m

0.482°～0.928°

0.928°～0.482°

3.1.3仿形刀的使用

铰接装置作为一种辅助手段，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。

因此，仿形刀的使用主要须考虑两个方面的因素，一是仿形刀的超挖范围：仿形刀通过设置，可以在圆周任意区域位置进行超挖，该工程将采用仿形刀在曲线内侧位置进行超挖，以有利于曲线行走。二是超挖量：超挖量OC的计算公式计算得出理论超挖量OC=20mm。

但在急曲线段由于距离较长，为了减少仿形刀的磨损量，在掘进过程中尽量慎用仿形刀，尽可能的使用中折和合理选取千斤顶来进行急转弯。

3.2隧道整体外移控制措施

左、右线隧道曲线半径分别为260m和290m，在千斤顶的推力下产生侧向分力管片将向弧线外侧偏移。因此采取措施如下：

3.2.1盾构掘进时的预偏

为了控制隧道轴线最终偏差控制在规范要求的范围内，盾构掘进时，考虑给隧道预留一定的偏移量。将盾构沿曲线的割线方向掘进，管片拼装时轴线位于弧线的内侧，以使管片出盾尾后受侧向分力向弧线外侧偏移时留有预偏量，预偏量控制在50mm～70mm左右。

3.2.2管片选型（1.2m）

为满足急转弯施工要求，在缓和曲线段内，开始使用环宽为1.2m管片，其管片结构形状均为通用形式，楔形量皆为41mm的双边楔形管片，管片的具体构造尺寸见下图6。

图61.2m管片结构图

根据上图尺寸，其管片在封顶块F块的位置处，管片宽度最薄，为1179.5mm，在相对位置处宽度最厚，为1220.5mm，为双边楔，楔形量为41mm。因此，管片构造尺寸，其封顶块F块在施工拼装过程中，根据其在不同的位置时管片的位置改变量和角度改变量总结如下表4所示。

表41.2m管片拼装用表

备注：位置改变量中，长为正，短为负；角度改变量中，向右、向上为正，反之为负。

另外盾构机掘进时采用分段推进，每掘进30cm收缩一次千斤顶，首30cm使用全部千斤顶掘进，然后再以侧面千斤顶为主掘进。同时，管片在盾构机内拼装完成后，由于外壁无约束，管片在盾构机内呈悬臂状态，为了避免千斤顶在推进时对管片造成伤害，千斤顶行程仍按1750mm来进行管片拼装，以减少管片与盾构机的重合部分，缩短管片的悬臂长度。

3.2.3控制掘进速度与推力

在常规隧道施工时，为了保证进度，盾构机掘进速度往往达到20～30mm/min左右，同时产生的推力也较大。因此，必须适当地降低掘进速度，掘进速度控制在10～15mm/min左右，降低千斤顶总推力，同时也意味着降低侧向分力，有利于减少隧道向弧线外侧的偏移量。

3.2.4注浆质量与管理

尤其在急曲线段，注浆更应采用双液浆，因双液浆为瞬凝性浆液，具有较高的早期强度、良好的流动性和填充的均匀性，可以在较短的时间内将建筑空隙填充并达到一定的强度，与原状土共同作用，有效减小管片受侧向压力影响在建筑空隙范围内向弧线外侧的偏移量。

同步注浆压注要根据施工情况、地质情况对压浆数量和压浆压力二者兼顾。一般情况下，每环压入量控制在“建筑空隙”的130％~180％(要注意急曲线隧道的注浆量要大于直线隧道注浆量)，每环推进前，对同步注浆的浆液进行小样试验，严格控制初凝时间，初凝时间为10秒左右。在同步注浆过程中，合理掌握注浆压力，注浆出口压力＝切口水压+60～100KPa（注浆压力约为0.5MPa），使注浆量、注浆流量和推进速度等施工参数形成最佳匹配。压浆速度和掘进保持必须同步，施工时，若盾构机掘进速度较慢，可根据实际情况进行注浆，约每隔10分钟注浆一次。

盾构机掘进时，保证注浆质量是减少后续沉降的有效手段，为此，特别增加一套管片注浆设备并与同步注浆系统同时运行，利用组装管片的时间在第4环管片（即脱出盾壳后的第1环管片）的2点～5点位置尽可能的进行补充注浆，同时在对应侧的3点位置也进行补充注浆，注浆方式见下图。二次注浆压力控制在0.5～0.7MPa左右。

图7隧道在急曲线段注浆方式

3.3纠偏量过大控制沉降措施

在施工过程中，通过采取同步注浆和补充注浆后，以保持隧道的轴线基本稳定，同时也可解决了急曲线施工土体超挖多、扰动大，地表沉降大的问题。

3.3.2管片的姿态控制

掘进程中，盾构机姿态变化不宜过大或过频，应严格控制中线平面位置偏差、盾构切口与盾尾平面以及高程偏差，在盾构沿曲线割线方向掘进预偏量控制在70mm的基础上，不超过±30mm。纠偏时应逐步纠正，并及时调整推进速度。

3.3.3干砂量管理及控制

计算理论干砂量可与中央控制室监视盘显示的掘削干砂量（即实际掘削干砂量）作比较，根据两者之间的差距，判断开挖面超挖量和地质变化情况。

1.5m管片的干砂量：

=46.143×0.75

1.2m管片的干砂量：

=46.143×0.75

综上所述，在盾构掘进中对开挖面的管理显得尤为重要，故在管理中要注意收集以下数据：

送泥量、排泥量以及送、排泥密度；

盾构推进速度、推力大小；

根据这些数据，采集以下几个方面的数据，以监视开挖面的稳定状况：

相当于一环的掘削土量；

对盾构机过<7>、<8>岩石风化层，在此地层中进行盾构施工时采用的主要技术措施如下：采用中心强化型鱼尾刀＋换装式加强型贝壳刀，刀盘采用16Mn钢作为材料，并加密切削轨迹，加大对岩层的破碎能力，增加刀具的耐磨性，提高施工进度。而在土仓中部泥饼：加送浆管，大流量冲刷。

直接从P0泵接一6B管入土仓，并在进入土仓前分成两根4B管，接入土仓中部用来冲刷土仓，减少泥饼集结的几率。为了提高P0泵的流量同时做到合理利用原来的P0泵，在原P0泵的基础上并联一55kw的定速泵用来增加P0泵的流量，增加的定速泵为P02泵。

由于现在左、右线盾构机均在过了铁路，并对地层加固后进行开仓换刀，因此可保证盾构机在急曲线段掘进中刀具以良好的状态进行工作。当左、右线盾构机掘进至该区间段的2＃联络通道位置时（左、右线均掘进至约490环附近），从地质条件上看，具备了盾构机开仓的条件，地质条件详见下图8，故拟定在该位置对盾构机的刀具进行检查。

图8盾构刀具检查位置（2＃联络通道处）地质剖面图

图9考虑换刀位置平面示意图

4.1地面隆陷控制标准

根据本工程的特点，监控量测主要包括隧道外周边环境及岩土稳定性监测，现场监测的主要内容包括：

(地面沉降、地表裂缝监测；

(构筑物的沉降、水平位移、倾斜及裂缝、周围重要设施（包括市政管线）的变位。

盾构过急曲线段时，拟定采用下列测量及监测保护措施：

地面沉降监测点应根据隧道通过的围岩条件和周围建(构）筑物情况来布置。一般来说，沿隧道中线方向每隔5米布设一个测点，每隔30米距离布设一个监测横断面。

横断面方向测点间隔，一般为5米，在一个监测断面内设6个测点，地表测点顶突出地面5mm以内。而在地表沉降监测点沿隧道沿线的中线上，每隔5m布设一个纵向监测点，监测范围为80m。一般情况下为盾构机头前方30米，盾尾50米范围内。在隧道施工期间，其上部地表沉降监测频率初期为1~2次/天，后期为1~2次/3天。在沉降速率较大时可加密观测次数。

测量仪器采用SDZ2水准仪＋铟钢尺。观测方法采用精密水准测量方法。基点和附近水准点联测取得初始高程。观测时各项限差宜严格控制，每测点读数高差不宜超过0.3mm，对不在水准路线上的观测点，一个测站不宜超过3个，如超过时，应重读后视点读数，以作核对。首次观测应对测点进行连续两次观测，两次高程之差应小于±1.0mm，取平均值作为初始值。

在条件许可的情况下，尽可能的布设导线网，以便进行平差处理，提高观测精度，水准线路闭合差应小于±0.3（mm）（N为测站数），然后按照测站进行平差，求得各点高程。施工前，由基点通过水准测量测出隆陷观测点的初始高程H0，在施工过程中测出的高程为Hn。则高差△H＝Hn－H0即为隆陷值。

根据建（构）筑物情况及其重要程度，在每栋建（构）筑物上面至少每个角设置一个观测点，以观测其位移和倾斜等，观测点采用膨胀螺丝打入墙体内。测点标志采用墙面标志，布设时，采用冲击钻钻成孔，然后用水泥将膨胀螺丝封牢。

沉降观测采用II等几何水准测量，每次观测要与两个相对稳定的水准点进行闭合，组成水准网进行平差计算。

对周围建（构）筑物的裂缝状况，在盾构推进前作详细调查摸底，掘进施工过程中定期巡视检查。对已经存在的裂缝，施工前必须会同有关各方现场检查，并作文字、拍照、录像记录。施工监测详见监测方案。

（1）在盾构机进行急曲线段掘进过程中，前期先是每环一测，根据测出的数据，推算出管片及托架的移动规律后，可适当的放宽测量频率。

（2）在隧道内处了对管片姿态进行测量外，还必须对盾构机在掘进过程中的摇摆、震动及管片整圆度等进行测量，若摇摆或震动过大，应马上停止掘进，重新调整施工参数后才能继续工作。

4.5数据处理及信息反馈

各项监测数据收集后及时整理、绘制位移－时间曲线、应力应变等随施工作业面的推进时间变化规律曲线，即时态散点图。当位移－时间曲线趋于平缓时，对初期时态曲线进行回归分析，以预测可能出现的最大变形值、应力值和掌握位移变化规律，还应视散点的数据分布状况选择合适的函数，回归分析时，在下列函数中选用：

式中a、b为回归系数，t为初读数后的时间，U为位移值。

因本隧道洞身范围内的地质情况复杂多样，与盾构过急曲线段关系重大，对监测结果采用反分析法和正分析法进行预测和评价，以预测该结构或地面可能出现的最大位移或沉降值，并根据下图，进行位移、数率综合分析判断、预测结构及地面的安全状况，指导施工，反馈给设计。

图7监测－预报反馈系统图

1.2急曲线段线路情况 1

1.2.1线路概况 1

1.2.2地质情况 3

3.1急曲线段隧道轴线控制措施 7

3.1.1盾构机性能参数 7

3.1.2铰接装置的使用 8

3.1.3仿形刀的使用 8

3.2隧道整体外移控制措施 8

3.2.1盾构掘进时的预偏 9

3.2.2管片选型（1.2m） 9

3.2.3控制掘进速度与推力 10

3.2.4注浆质量与管理 11

3.3纠偏量过大控制沉降措施 12

3.3.1注浆措施 12

3.3.2管片的姿态控制 12

3.3.3干砂量管理及控制 12

3.4防泥饼措施 13

3.5刀具的检查 13

§4施工监测及测量 16

4.1地面隆陷控制标准 16

4.2监控量测项目 16

H大帝景首期二标段施工组织设计（101P）.doc4.3地面监测措施 16

4.4隧道测量措施 17

4.5数据处理及信息反馈 17

4.5.1数据处理 17

4.5.2信息反馈 18

【大坦沙南～西场站盾构区间】土建工程

【大～西区间】盾构项目经理部

GB503302013标准下载2006年12月10日