1 工程概况
武汉市轨道交通六号线一期工程第三标段老关村车辆段出入段线，区间入段线长 1141. 067m，区间出段线长 1138. 139m。入段线从老关村站以 300m 曲线半径(出段线 350m)牵出，以直线向西南方下穿在建芳草二路延长线后，出、入段线先后与本工程江城大道站～ 老关村站区间右线交叠后，下穿沿连通港路和南太子湖污水处理厂之间的洼地，继续向西南前行后出地面至本区间终点。
盾构 区 间 入 段 线 长 618. 663m ( 出 段 线 长620. 227m)，区间线路平面最小曲线半径为 300m，线间距 5 ～ 21. 31m。线路最大坡度为 28‰，隧道埋深5. 7 ～10. 8m。本区间隧道主要穿越土层 3 －3 淤泥质黏土，3 － 3 黏 土，3 － 3a 黏 土; 隧 道 本 工 程 采 用ZTE6410 土压平衡盾构机进行施工，衬砌形式为钢筋混凝土预制管片，管片内径为 Φ5500mm，外径为Φ6200mm，管片厚 350mm，环宽 1500mm(其中小曲线段管片环宽 1200mm)，楔形量 40mm(双面楔形)。每环管片由3 块标准块，2 块邻接块和1 块封顶块共6 块组成。钢筋混凝土预制管片设计强度为 C50，抗渗等级 P12。管片采用 3A +2B +1K 模式组合，错缝拼装，接缝采用弯螺栓螺栓，包括 16 个环缝连接螺栓(M30)和 12 个纵缝连接螺栓(M30)。
2 施工难点
2. 1 隧道轴线控制难度大
盾构机本身为直线型刚体，不能与曲线完全拟合，圆曲线段掘进只能形成一段连续的折线来拟合圆曲线。曲线半径越小则拟合难度越大，纠偏量越大，纠偏灵敏度越低，轴线就越难以控制。
盾构机的转弯和纠偏通常是采用千斤顶的偏选来实现的，需要使用不等的推进千斤顶分区油压来实现盾构机沿设计轴线掘进。在小曲线半径段施工时，则需要盾构机左右侧有很大的推力差才能满足盾构机转弯的要求，致使左右两侧的油缸推力可调整量很小，加大了隧道轴线控制和纠偏的难度。
2. 2 管片拼装质量控制难度大
在小半径圆曲线段隧道掘进时，盾构推进千斤顶各分区的压力差异导致管片受力不均，会使管片在推进过程中收到千斤顶撑靴的作用力过于集中而受损。
管片在盾构机推进过程中，由于管片断面与轴线的夹角，在千斤顶推力作用下产生水平分力，管片会往推力大的一侧偏移，千斤顶对盾构管片会产生往圆曲线外侧的反作用力，使管片姿态更容易发生偏移，还会使管片之间发生相对位移，出现破损、裂纹、错台、渗漏水等质量问题。
3 控制措施
在本工程小曲线半径盾构施工过程中，主要是通过盾构机控制、管片控制、注浆控制和测量控制等措施的有效结合来完成盾构掘进折线与设计曲线的拟合，并保证隧道管片的拼装质量。
3. 1 盾构机控制
3. 1. 1 盾构机选型
选择合适的盾构是盾构隧道施工成败的关键，选择盾构设备应在综合考虑工程的具体地质条件、隧道施工条件、环境条件的基础上，参考国内外已有的类似盾构工程经验，特别是同一地区盾构隧道工程的经验，遵循安全可靠、适用、经济、先进、环保的原则来进行选型。
本工程采用 ZTE6410 土压平衡盾构机进行施工，盾体长度 7745mm，盾尾长度 3630mm，为被动铰接盾构，铰接油缸行程 150mm。盾构机开挖直径 6440mm，最大爬坡能力 35‰，最小平曲线半径 250m，刀盘配置了一把超挖齿刀，在直线段关闭回缩，在曲线段上最大伸出量为 30mm，可保证盾构机掘进时预先推出弧形趋势，为管片提供良好的拼装空间。
3. 1. 2盾构机掘进
盾构机沿小曲线半径掘进时，会在掘进方向的垂直方向产生一个较大的侧向分力。为了更好地控制盾构机姿态和减少因不良姿态引起的纠偏，盾构机进入小曲线半径段前，应根据线路走向趋势和地质情况，对盾构机提前进行姿态调整，给隧道预留一定的偏移量。
盾构掘进施工过程中，对盾构机姿态进行控制，合理调整掘进参数，控制盾构机掘进推力及各组千斤顶推力，尽可能使盾尾轴线与管片同心。根据盾构机盾尾间隙进行管片选型，通过旋转管片及时纠正千斤顶位置。拼装成环管片在盾构推进过程中，及时进行螺栓复紧，防止因螺栓不紧固导致管片旋转，造成管片姿态的变化。
3. 1. 3 盾构机纠偏
盾构在小曲线半径段推进时，盾构机的纠偏控制尤为重要。为保证盾尾密封效果、管片拼装质量、减小对地层的扰动，盾构发生偏转进行纠偏时，应少量逐环进行纠偏，保持盾构机姿态运动轨迹平顺，防止因纠偏过急导致盾构机姿态突变造成管片变形、破损、错台、渗漏水等质量问题。对盾构机姿态进行调整与纠偏时，盾尾间隙控制为主，线形控制为辅，每环纠偏量控制在 5mm 以内。
3. 2 管片控制
3. 2. 1 管片选型
由于曲线段的转弯半径小，为减小施工难度，提高隧道施工质量，管片的宽度应适当减小，以保证成型隧道与设计线形尽量吻合。根据目前武汉地铁使用的管片种类情况，300m 曲线半径隧道选用环宽1200mm，楔形量 40mm 的管片。该型号管片为双面楔形，封顶块处的管片宽度最小，错缝拼装时可使成型隧道与设计隧道基本吻合。
3. 2. 2 管片制作
管片自身质量缺陷会导致管片拼装过程中由于挤压、受力不均而出现崩角开裂等现象，影响隧道结构施工质量，因而从源头控制管片质量很有必要。
试验室定期与不定期检查管片厂各供应商资质、试验检测报告、产品质量保证书等是否符合要求，并按规定批量进行复验，保证管片生产所用的原材料、预埋件符合有关规定。
项目驻厂人员在管片生产过程中对管片制作质量进行控制;管片出厂前，驻厂人员和监理工程师共同对管片外观质量和管片强度进行检查，核查管片型号、编号、龄期和出厂质量合格证明，在管片外观质量合格，期龄符合要求，强度达到标准后才允许合格盖章，调整管片型号，按照要求码放后运输出厂，不符合要求管片不允许出场。
3. 2. 3 管片运输
管片生产、运输过程中采取安全可行的起吊、运输方案，做好管片保护，以免碰撞损坏管片。在起吊、储存管片时采取防护措施以免管片损坏、腐蚀和污损管片。
3. 2. 4 管片验收
管片验收严格执行验收制度，通过管片进场验收、管片下井前自检、管片拼装前复检多环节检查保证管片质量。
(1)管片进场验收:管片进场专人验收，复检管片外观质量、生产日期、合格章、外观质量、弧弦长、厚度、回弹强度等指标符合要求后予以进场卸放，同时注意保护进场管片，保证堆放位置、数量等符合要求，防止管片损坏。
(2)管片下井前自检:加强管片下井前自检，检查管片编号，生产日期以及外观检查，包括外观、清洁度、止水带、传力垫、外涂防水层等项目，全部合格符合要求后才允许吊装下井。
(3)管片拼装前复检:盾构施工现场技术员对下井管片进行拼装前复检，核查管片型号，检查管片外观质量是否合格，止水带、传力垫、外涂防水层等是否满足要求，粘贴位置是否正确，粘贴是否牢固、平整、严密，检查合格后进行管片拼装施工。
3. 2. 5 管片选点
盾构机的掘进姿态与管片姿态在盾构推进过程中是相辅相成的，盾构机的掘进姿态决定管片的拼装姿态，同时成环隧道又作为盾构推进的导向。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，从而导致铰接拉力增大、推进困难、管片破裂、推进千斤顶受损和盾尾刷失效等严重问题。
管片拼装施工前，根据盾尾间隙、盾构机各组千斤顶的行程差以及线路曲线要素来进行管片拼装点位的选择。
3. 2. 6 管片拼装
管片拼装施工前，现场技术人员对盾尾拼装区和管片清理情况进行检查，保证盾尾清洁，管片冲洗干净，无杂物、无积水。
管片拼装时，严格按照管片拼装顺序即标准块—邻接块—封顶块、从下至上、左右交替、最后封顶进行施工，管片提升移动至拼装位置后，减慢拼装机旋转提升速度，进行微调，尽量使管片与上一环及上一块管片保持平顺，螺栓孔位置对正，每块管片安装就位后，立即进行环纵向螺栓连接，并进行初紧，然后逐块安装，整环安装完成后，再次进行螺栓紧固。待管片脱出盾尾后进行第三次螺栓紧固。
封顶块管片进行拼装时，注意管片间隙，必要时对止水条进行润滑，保证管片平滑进入拼装位置。
3. 3 注浆控制
注浆控制属于隧道成型后的稳定措施，通过注浆使管片在脱离出盾尾后尽快实现稳定，避免出现过大的上浮和偏移。由于曲线段推进增加了地层的损失量，纠偏次数的增加导致了对土体扰动的增加，因此在曲线段推进时应严格控制浆液的质量及注浆量和注浆压力，及时充填管片外的环状空隙，避免地表沉降，减小管片上浮。
本工程实际施工中壁后注浆采用同步注浆(水泥砂浆)及二次补充注浆(水泥砂浆、水泥 + 水玻璃双液浆)相结合的施工措施。
3. 3. 1 同步注浆
注浆作业与盾构推进同步进行，其注入速率应与掘进速度相适应。
注浆作业时，严密注意注浆压力和注浆量变化，以注浆压力控制为主，注浆量控制为辅。考虑到浆液扩散、超挖等因素，注浆量取地层与衬砌间空隙计算值的150 ～180% ，施工中将根据信息反馈的结果及时调整注浆量。初始盾尾注浆压力设定为 0. 2 ～0. 3MPa。盾尾同步注浆理论量为每环 2. 86m 3 ，根据经验注浆时每环应按 4. 3m3 ～5. 2m 3 控制。施工过程中严格按照设定的注浆压力进行控制，其压力值不超过设定值。
采用注浆压力和注浆量双指标控制，即当注浆压力达到设定值时，注浆量达到设计值的 95% 以上时，即可认为达到了质量要求。
3. 3. 2 二次注浆
根据测量和监测的数据结果，必要时通过管片注浆孔进行二次补充注浆，以充分回填衬砌背后的空隙，减少地面沉降。
二次注浆选择早强快凝水泥 + 水玻璃双液浆进行施工。水泥浆水灰比 0. 8:1，水玻璃溶液稀释按照水:水玻璃 =7:3，试验室凝固时间 15 ～25s，既可防止凝固时间长在地下水的作用下稀释二流失导致注浆效果差，也可防止凝结时间过快而出现堵管和管片壁后浆液扩散效果差使得浆液不能充分填充空隙。二次注浆位置选择出盾尾后 5 ～7 环左右，既可起到快速稳定管片状态的效果，又可防止损害盾尾刷。二次注浆主要采用压力控制，注浆压力 0. 2 ～0. 3MPa，最大瞬时压力不达意 0. 4MPa，防止压力过大损伤管片。
3. 4 测量控制
在小曲线半径段推进时，由于隧道曲率大，前方的可视距离短，隧道内的通视条件相对较差，因此必须多次设置测量点和后视点，导致盾构导向系统测量换站频繁。
在圆曲线隧道上，平均 30 ～40m 换站一次。每次换站完成后，进行一次测量复核，调整系统数据。由于测量距离短，测量站安装在尚未完全稳定的管片上，所以每次换站完成后，高程数据都会一定的变化。为了保证测量数据的准确性，防止造成误测，每天进行一次复核，通过定期复测，保证数据的准确性。
本工程在 300m 小曲线半径段推进时，通过增加测量频率来保证盾构数据的准确性。为了第一时间掌握成型隧道的情况，保证隧道施工轴线和控制地表沉降，及时优化掘进参数，每隔十环测量一次管片姿态，每环管片从拼装完成到最后稳定至少测量 3 次;根据测量数据，对管片的侧移、上浮等进行规律分析，选择最优的掘进参数、姿态纠偏和二次注浆位置。
4 结语
通过本工程实际施工效果表明，小曲线半径段隧道施工，主要的控制措施是做好盾构机选型、掘进参数选用、盾构机姿态控制、管片选用与配置、管片姿态控制、管片保护、注浆技术和测量控制等一系列技术措施。通过采取相应的控制措施，解决盾构机姿态控制、轴线控制、管片拼装质量控制的难点，确保隧道施工质量。
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