摘要：盾构法施工轴线控制是盾构法施工重点环节，通过对影响盾构轴线偏差的因素研究与控制进而达到娴熟掌握盾构法施工隧道轴线控制技巧，为以后的盾构法施工提供强有力的技术保证。
关键词：盾构；轴线控制
引言
盾构法施工轴线控制是盾构法隧道施工的重要环节。文章对产生盾构轴线偏差的因素进行了分析，并有针对性地提出了防范和监控措施，以确保盾构掘进轴线及成型隧道轴线满足设计及规范要求。
一、产生盾构偏差的原因
（一）始发基座的安装与线形
始发架及反力架安装不稳及安装位置不符合设计要求，将直接导致盾构机在初始推进时发生位置偏移，甚至始发后轴线控制失控，盾构走形严重偏离隧道设计轴线。
（二）管片拼装
盾构机在掘进过程中，随着盾构姿态沿轴线的不断调整，盾构千斤顶产生一定的行程差，通过合理的使用转弯环管片来调整盾构千斤顶的行程差，使管片与盾构机盾尾之间保证必要的盾尾间隙量。此外，管片拼装的真圆度也影响盾尾间隙量。
（三）同步注浆对轴线控制的影响
同步注浆可以及时填充盾尾前移后土体与管片之间产生的间隙，防止土层变形和坍塌，而且注浆量的多少及注浆压力的大小和分布都对轴线控制产生一定的影响。
（四）施工参数设定
（1）盾构在不同区间线型中向前推进，盾构环环都在纠偏，区域千斤顶的推力及行程差直接影响盾构姿态。
（2）控制土压的设定值：一般在纠偏时，土压力的设定值比较大，使得千斤顶推力增大，千斤顶各区域调节时容易产生较大的压力差，利于增大土体对机头的反作用力将机头托起或横移。
（3）注浆压力及注浆量。
（五）土质因素
在推进施工范围内，尤其开挖面土层变化处，由于不同土质的软硬程度及其承载能力有较大差异，会使盾构机产生不均匀位移，对盾构姿态造成一定的不良影响。
（六）地下水含量变化
地下水含量丰富时，造成土体松软，盾构往往偏向松软土体或地下水丰富的河道的一边。
（七）施工连续性
施工中途停止、施工流程不连贯以及推进速度不均匀，例如一旦遇到比较松软的土质，会造成盾构机下沉，因而影响盾构掘进姿态。
（八）测量误差
测量仪器本身、外界环境以及人为因素引起的测量误差等，将影响测量数据的准确性，误导操作人员进行不合理操作，使得盾构姿态得不到正常控制，最终盾构实际掘进轴线偏离隧道设计轴线。
二、盾构机施工纠偏控制
（一）始发阶段的纠偏控制
在安装反力架和始发架时，反力架左右偏差控制在±10mm之内，高程偏差控制在±5mm之内；始发架上下偏差控制在±10mm之内，水平轴线的垂直方向与反力架的夹角＜±2‰，盾构姿态与设计轴线竖直趋势偏差＜2‰，水平趋势偏差＜±3‰。
盾构始发基座安放时以头部高于原设计轴线坡度2‰的倾角向上进行盾构基座安放，盾构机前端中心高于隧道中心20mm。
若因各种因素（如始发架固定不好，发生偏斜；反力架承重力不够，发生变形等）出现盾构姿态发生偏离的情况，可以参考以下措施处理：
（1）使用铰接装置调整盾构姿态
建议在盾构机铰接装置进入洞圈后，调整一定铰接角度来调整盾构姿态，但铰接角度不要调整过大，防止盾构机刮碰到洞圈。
（2）合理调整区域推进油缸压力或停止区域油缸调整盾构姿态
一般在盾构始发过程中，设定的土压力比较低，相对应的推力也不大（一般小于2000KN），调整区域推进油缸的压力效果不明显，仅适用于微调盾构姿态或辅助调整盾构姿态向恶性趋势发展。
（二）盾构掘进过程中的纠偏控制
（1）通过调整区域油压微调纠偏
在确认盾构姿态有微小偏差（姿态为e，h类型），管片拼装轴线与设计轴线基本一致的前提下，首先考虑通过调整区域油压来进行盾构纠偏。调整左右区域油压来进行平面纠偏，调整上下区域油压改变盾构纵坡来进行高程纠偏。
（2）选择同步油缸普通纠偏
选择同步油缸来调整盾构姿态，效果比较明显。在调整推力百分比不明显的情况下，可采用本措施进行盾构姿态的纠偏。选择同步油缸可适用于d、g类型的姿态纠偏。
（3）采用铰接装置进行弯道施工和轴线纠偏
铰接装置能灵活方便的调整盾构机沿着所需要的方向掘进，尤其在转弯情况下，不需开超挖刀也能方便自如的调整姿态。铰接纠偏可结合其它纠偏方式一起使用。建议铰接角度一次调整量不要过大，调整后注意观察盾构俯仰角及推力中心的变化。铰接装置纠偏范围比较广，可适用于盾构姿态为b、c、f、i类型的纠偏。
（4）合理停止区域油缸进行严重纠偏
本措施适用于盾构姿态较差，通过调整油缸百分比、土压力参数及铰接装置等措施均无明显效果，盾构姿态处于失控状态的情况（一般呈现为f、i类型的盾构姿态）。
（5）合理选用管片类型保证盾尾间隙纠偏
一方面，若盾构机发生偏移，而管片没有根据盾构机的掘进方向及时进行调整衬砌，盾尾间隙发生相对变化，盾构机与管片横断面的圆面不同心；另一方面，管片拼装质量差，圆度不够，管片呈椭圆形，盾尾与管片之间的间隙量不均衡。
（三）圆曲线上盾构推进轴线控制
（1）盾构施工参数调整。在曲线推进过程中，必须严格控制盾构出土量，考虑到刀盘正面平衡压力的差异，须同步调整控制左右区间油压值和左右推进千斤顶行程，保证曲线内侧出土仓压力略小于外侧。
（2）纠偏量。在推进过程中，加强对轴线的控制，盾构的曲线推进实际上是处于曲线的切线上，因此推进的关键是确保对盾构的头部的控制，由于曲线推进盾构环环都在纠偏，因此必须做到勤测勤纠，而每次的纠偏量尽量小，确保楔形块的环面始终处于曲率半径的径向竖直面内。
（3）注浆量。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。并在施工过程中采用推进和注浆联动的方式，注浆未达到要求时盾构暂停推进，以防止土体变形。
（4）土体损失及辅助措施。在曲线段推进过程中在进行同步注浆的过程中必须加强对曲线段外侧的压浆量，以填补施工空隙，同时加固外侧土体，使外侧土体给与管片足够的支撑力，减小已成隧道的变形。
（5）管片拼装。若管片无法居中拼装，且曲线管片无法满足纠偏时，应采用软木楔子进行调整，使管片处于较理想状态，确保管片拼装质量及推进轴线。
（6）盾构纠偏装置的使用。在实际施工时，根据转弯半径的大小和实际工况，将盾构纠偏千斤顶开启，左右两边纠偏千斤顶的伸长量不同，调整盾尾的位置，使盾尾与管片的相关位置得到改善，从而便于管片的拼装。
（四）竖曲线上盾构推进轴线控制
竖曲线上的盾构施工，主要控制好盾构的坡度变化，在进行直线段的推进时，应尽量控制切口位置保持在轴线附近，正常施工时的误差控制在±20mm，同时控制盾构机坡度与设计轴线纵坡基本保持一致，最大误差不应超过4%，应根据实际盾构坡度值调整好上、下区域推进千斤顶的推进油压，使盾构机的坡度保持在稳定的状态下，并根据实际的刀盘受力情况作微小调整，使上下千斤顶行程保持一致。
三、结束语
盾构法施工隧道轴线的控制不单纯从隧道施工测量精度、壁后注浆、盾构施工参数调整进行控制，还包括隧道施工辅助工种对隧道施工质量控制，一条完美的隧道质量控制本身就集机械原理、地质、力学、测量等多学科知识的综合体。
参考文献
[1]陈馈等，盾构施工技术［M］北京：人民交通出版社，2009
[2]吴巧玲，盾构构造及应用［M］北京：人民交通出版社，2011
论文作者:耿晓亮,梅静
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/8
标签：盾构论文; 轴线论文; 管片论文; 姿态论文; 千斤顶论文; 隧道论文; 偏差论文; 《建筑学研究前沿》2018年第17期论文;