由于盾构机盾体本身具有一定长度，在进行曲线施工时不能与曲线完全拟合，盾体越长，拟合难度越大。为了提高盾构机转向时的操作性以及进行急曲线施工的适应性，在中盾与盾尾间设置铰接装置，可以更加适应曲线段的掘进。

在铰接装置能力范围内，铰接装置可以提供不同的铰接角度以满足不同半径的曲线，一般铰接角度有以下三种模式，如图9-15所示。

图9-15　三种铰接角度模式

1）铰接角度不足模式

在该模式下，为了进行曲线掘进需要有较大的超挖量Δc，容易造成开挖直径过大，对周围土体有较大的扰动，盾构机后部的D点处易形成缝隙，盾构机有不稳定的倾向，顶部土体填充缝隙还容易导致地面的沉降。

2）临界铰接模式

在该模式下，D点刚好位于洞壁上，盾构机与周围土体的接触程度高，施工时，盾构机自身较为稳定，而且超挖量很小的情况下仍可以满足曲线掘进要求，是最为理想的铰接角度，如果给定曲线半径以及盾构机尺寸参数便可计算出临界铰接角度φcr。如果给定铰接角度，可以反算出以该角度为临界铰接角度时的曲线半径。

3）过度铰接模式

当铰接角度大于临界铰接角度φcr后称为过度铰接模式，此时B、C点均位于掘进圆弧上，D点甚至超过了掘进的圆弧，在该种模式下容易导致盾体过度压紧周围土体，造成摩擦阻力过大，甚至导致盾构被卡的情况。因此在进行纠偏时应避免该情况发生。

通过以上分析可知，在纠偏时，应尽量采用临界铰接模式下的铰接角度，设铰接装置所能提供的最大铰接角度为φm，以φm为临界铰接角度时所对应的纠偏半径为Rmc。

当盾构机进行水平方向纠偏时，纠偏平面为xOy平面，如图9-16所示，设隧道轴线的曲线半径为Rmc，曲线圆心坐标为（x0，y0），则大圆、小圆曲线的方程分别为：(www.daowen.com)

图9-16　临界铰接模式下曲线半径计算示意

A、D两点在大圆上，A点坐标为（0，D/2），D（xD，yD）点坐标可由O3点坐标得到：

O3点坐标可由式（9-6）、式（9-7）、式（9-8）得到，当盾构机只进行水平方向纠偏时，则φcr=φm，κ1=0，κ2=φcr，O3点坐标为：

F点位于小圆上，设刀盘超挖量为Δc，E点坐标为（0，-D/2），则F（0，-D/2-Δc），由于超挖量相对于纠偏半径为小量，E、F两点可以近似看作重合。

将A、D、F三点的坐标带入式（9-12）、式（9-13）可以解得曲线半径Rmc为：