盾构法施工轴线控制 This manuscript was revised by JIEK MA on December 15th, 2012.
盾构法施工轴线控制
建筑高质量的隧道，满足隧道使用需要是天津地铁1号线工程建设中首次采用盾构法施工的质量目标，而隧道的竣工轴线是标志隧道质量的主要指标。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。
一、产生盾构轴线偏差的因素
1.盾构出洞段施工盾构基座安装坡度控制不理想，盾构出洞段施工参数控制不良将导致盾构轴线控制不良。
2.盾构轴线状态决定了成型隧道的状态。隧道轴线是由逐环管片成环位置连贯组合而成，从盾构法施工工艺管片的成环特点：管片是在盾构的尾部内拼装成环的，故管片成环位置受到盾构推进后盾构位置的限制，如成果反映盾构偏差值太大，为了使管片的成环轴线通过调整纠正偏差值，只能在盾构内径与管片外径之差的有限量内纠偏，所以说盾构推进轴线的质量基本确定了管片轴线位置，也就决定了隧道竣工轴线的质量，为此可以认为只有控制好盾构推进轴线，才能保证将管片拼装在理想的位置。
3.同步注浆对轴线控制的影响。用盾构法工艺建造隧道，必将引起土层扰动，严重的可危及原地面建、构筑物及地下管线的安全使用，同样隧道建成后也将导致不利的变形，可通过隧道同步注浆控制土层变形来平稳控制推进轴线是减少盾构对土层扰动的最有力措施。
4.不同区间线形盾构推进对轴线的影响。盾构在不同区间线型中向前推进，盾构环环都在纠偏，区域千斤顶的顶力及行程差控制直接影响盾构轴线。
二、盾构法施工轴线控制的措施
1.盾构出洞段施工是盾构法施工轴线控制的关键。
⑴盾构基座的安放。
地铁区间隧道车站段高程高于区间线路，采用盾构法施工盾构出洞时，一般以负的坡度出洞，考虑到盾构出洞负环管片以开口环形式进行安装，位于盾构下半部盾构千斤顶的顶力大于盾构机上半部，盾构机容易出现抬头现象，为避免盾构机出现抬头现象，人为地要求盾构基座安放时以大于原设计坡度2‰的坡度进行盾构基座安放。
⑵盾构出洞施工参数控制。
出洞后，盾构处于加固区域，正面的土质较硬，为控制推进轴线、保护刀盘，在这段区域施工时，平衡压力设定值应略低于理论值，推进速度不宜过快，宜小于1cm/min 左右。待盾构出加固区时，为防止由于正面土质变化而造成盾构姿态突变，必需按工况条件及时调整平衡压力的值，并在推进时按土质及排泥畅通情况在盾构正面加入泡沫剂，以改良正面的土体塑流性能，便于土体外排，施工过程中根据地层变形量等信息反馈对平衡压力设定值、推进速度等施工参数作及时调整。从而达到对盾构轴线的控制。
2.盾构轴线控制。
⑴盾构轴线控制。
盾构轴线控制从空间上分为平面控制和高程控制，从盾构机主体上分切口、铰接及盾尾及平面、高程控制。盾构机姿态控制的施工流程：盾构机及管片姿态测量、测量报表分析、推进方案的确定、管片处理方案确定、盾构推进、盾构机姿态的实时纪录、管片拼装及管片姿态的纪录。
地面沉降量控制在＋10mm～－30mm。每环拼装结束后，进行盾构机及管片姿态测量，将实际测量结果和隧道设计轴线比较后得到偏差值，该偏差以报表形式显示出来，随后进行测量报表分析，随即根据偏差的量来调整施工参数进行轴线控制，高程的控制还可以利用铅垂线测量实际盾构上下超前量并与理论超前量比较，通过纠偏楔子的制作调整、盾构纵坡的调整，进行高程的控制。
另外，施工中必须对隧道的后期沉降进行复测，掌握隧道后期沉降的规律，制定相应的轴线控制参数，有效的保证隧道轴线。
⑵轴线纠偏。
轴线纠偏有水平纠偏和高程纠偏，轴线纠偏可以选用以下几种方式：
①调整区域油压。在确认管片实际超前量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。
②一般在进行直线段顶进过程中，应尽量使盾构机切口的位置保持在
施工轴线的±20mm范围之间，在进行转弯或变坡段顶进的过程中，应提前对
切口偏移位置进行预测算，并在推进的过程中适当调整各区推进千斤顶的推进压力差，以保证盾构机切口在推进的过程中始终保持在施工轴线的允许偏差范围内。
③由于盾构机在土体内是处于悬浮状态，而成型的隧道则处于相对稳定的状态，盾构机的盾尾直接与成型隧道的末端接触，后几环管片的位置状态直接限制了盾尾的位置状态，所以调整好管片的姿态对盾尾的位置控制及整个隧道的整体质量都起着至关重要的作用，只要把管片拼装的位置控制在设计范围内，则盾尾的位置也必然能够满足后续掘进的设计要求。
④楔子制作。施工过程中应经常对成环管片的实际超前量（水平、垂直）进行计算和测量，超前量的不正确可能会造成拼装困难、管片碎裂、轴线偏差大、纠偏困难等，影响施工质量。超前量问题一般通过制作楔子解决。
⑤铰接。一般来讲，如果切口和盾尾的位置状态控制的好的情况下，则铰接的位置状态也会比较理想，如果铰接位置偏离施工轴线较小，则不需要做刻意的调整，只需要使切口保持在施工轴线附近进行推进，再控制好盾尾的姿态，则铰接也可以回到施工轴线的附近，但如果铰接偏离施工轴线比较大，则需要通过调整推进方法进行调整。
⑶成型隧道的轴线控制。
成型隧道的轴线主要是由盾构机轴线控制，盾构机姿态决定了管片脱出盾尾后的姿态，在不同的地层盾构推进成型隧道的轴线控制也略有不同。在软弱粘性土地层盾构推进时管片在脱出盾尾后容易出现上浮现象，通常人为控制盾构机推进轴线为负值，同步注浆采用缓凝浆液，适当减少同步注浆量及在管片脱出盾尾后5环在管片顶部进行二次注浆抑制管片上浮；当在砂性土地层掘进盾构及成型隧道容易出现下沉，盾构轴线控制以正值控制、在成型隧道的底部进行二次补浆抑制隧道下沉。
3.同步注浆和壁后压浆对成型隧道轴线及地面沉降控制。
(1)盾构同步注浆的目的：
①尽早填充地层减少地基沉降量，保证周围环境的安全性。
②确保管片衬砌的早期稳定性和间隙的密实性。
③作为衬砌结构的加强层，使其具有耐久性和一定的强度。
(2)同步注浆施工参数。
