張曉莉

（山西省水利建筑工程局 第八工程處 太原 030006）

盾構法是城市地鐵隧道工程常用的一種施工方法，特別是在軟土地層中，其應用不可或缺，根據(jù)盾構法的施工特點，盾構管片是隧道的最終受力結構，管片拼裝質量的好壞直接關系到隧道的成洞質量。盾構管片拼裝與盾構機的推進相輔相成，盾構管片為盾構機的推進提供直接反力，良好的管片姿態(tài)能保證盾構推進過程中形成良好的盾構姿態(tài)，同樣，良好的盾構姿態(tài)也為管片拼裝提供良好的拼裝條件。

1 工程概述

武漢市軌道交通二號線工程第十六標工程包括二個盾構法修建的隧道區(qū)間，二個區(qū)間全長1 271 m，隧道最大埋深17 m，最小平曲線半徑310 m，最大縱坡度為21.5‰,盾構主要穿越地層有黏土層，淤泥質土，粉質黏土層。盾構隧道內(nèi)徑5 400 mm,外徑6 000 mm,管片厚度300 mm。在本次施工中,隧道襯砌采用通用楔形管片錯縫拼裝的形式，區(qū)間最小轉彎半徑為310 m,此轉彎半徑最小處的盾構掘進與管片拼裝是本工程的重點控制地段之一。

2 盾構管片結構及拼裝精度要求

管片環(huán)設計為3+2+1模式,即3塊標準塊,2塊連接塊和1塊楔型塊,管片寬度為1 500 mm,分為標準環(huán)，左轉彎環(huán)，右轉彎環(huán)三種形式,厚度為300 mm,采用C50，S10鋼筋混凝土預制。管片的塊與塊之間采用2根M30環(huán)向螺栓連接，環(huán)與環(huán)之間用16根M30的縱向螺栓連接，盾構楔形管片結構見圖1。

圖1 盾構通用楔型管片結構簡圖

管片拼裝的精度要求見表1:

表1 管片拼裝的精度要求

3 盾構管片拼裝方法

隧道管片拼裝按其整體組合可分為通縫拼裝和錯縫拼裝,本工程采用錯縫拼裝形式,錯縫即前后環(huán)管片的縱縫錯開拼裝，一般錯開1/2～1/3塊管片弧長，用此法建造的隧道整體性較好，環(huán)面較平整，環(huán)向螺栓比較容易穿，但施工應力大，易使管片產(chǎn)生裂縫，縱向穿螺栓困難，縱縫壓密差。錯縫拼裝展開圖見圖2。

圖2 通用楔型管片錯縫拼裝展開簡圖

4 管片拼裝中的常見問題及解決方法

主要針對因隧道轉彎半徑較大時會經(jīng)常出現(xiàn)的一些問題總結如下：

1）因轉彎半徑大，使管片拼裝中楔型K塊管片的點位選取有一定的難度，因此造成的安裝超前量不夠及超前過量等情況，使管片在脫出盾尾時會發(fā)生相鄰管片發(fā)生的錯臺以及破損現(xiàn)象。

2）在推進過程中,轉彎半徑較大,盾構機導向系統(tǒng)（VMT）不得不頻繁移站,在移站后VMT顯示值與移站前偏差較大,盾構機操作手根據(jù)此數(shù)值推進,使盾構呈蛇形運動,造成管片拼裝發(fā)生錯臺,導致相鄰塊管片間產(chǎn)生應力集中現(xiàn)象,使管片邊緣(包括內(nèi),外邊緣發(fā)生開裂,崩角)等質量問題,由蛇形運動造成的超挖,及理論間隙使管片與周圍土體間存在環(huán)形間隙,在同步注漿回填此間隙過程中,注漿參數(shù)選擇不當,比如漿液的凝固時間及掘進過程中時注漿壓力較大,各注漿位壓差相差較大,以及本工程轉彎段實際注漿量在每環(huán)8.5m3左右（地面有稍許隆起現(xiàn)象），由于管片自重與所受到的注漿浮力相差很大,當注入的漿液尚未凝固時,管片在浮力的作用下有上浮的趨勢，使管片產(chǎn)生了偏壓,造成管片整體變形,隨之而來的錯臺,損壞，以及注漿壓力過大而錯臺產(chǎn)生跑漿現(xiàn)象的發(fā)生，不能充分填充開挖間隙導致地表、管線以及建筑物的沉降超過限定值，更為嚴重的會造成地面塌陷這樣的工程事故。

3）拼裝作業(yè)的不規(guī)范，拼裝過程是控制管片錯臺非常重要的環(huán)節(jié)，拼裝工人的熟練程度以及責任心直接影響拼裝質量，如在盾構機頭下方操作遙控器拼裝上部管片；管片拼裝順序沒有按照由下至上，左右交叉的順序；拼裝時沒有均面擺勻，螺栓較難穿插，以及拼裝完后螺栓沒有及時上緊等因素。

4）盾構機姿態(tài)不好，運動軌跡波動較大，及管片形態(tài)的慣性作用，導致管片與盾尾間隙不均勻，盾尾間隙小，造成管片難安裝，迎水面被盾尾密封鋼環(huán)擠壓造成錯臺，嚴重時造成崩角，盾尾刷損壞等問題。

5）在拼裝中封頂時，楔型K塊的安裝為本環(huán)各管片定位質量的綜合反映，由于第一塊管片落底不夠（下部盾尾間隙經(jīng)常性很大），使封口尺寸較小，封頂塊縱向插入時，需要硬頂入，對相鄰管片拼裝質量影響很大。

6）拼裝縱向靠攏，由于前一環(huán)環(huán)面不平，靠攏油缸選擇位置不當或頂力過大。

針對以上問題，提出了如下提高拼裝質量的措施：

1）在推進中，EPB盾構機調整與糾偏原則，以盾尾間隙控制為主，線形控制為輔，掘進時糾偏量不能過大，即油缸行程差不能過大，應當控制在60 mm左右，盾尾間隙盡量不小于40 mm。

2）加大人工監(jiān)測的頻率，在加密VMT移站頻率的同時，減少移站后出現(xiàn)的軸向偏差，在盾構機過后對隧道管片姿態(tài)隨時跟蹤監(jiān)測，把信息及時反映給盾構操作人員，以便根據(jù)變形程度調整掘進參數(shù)。

3）嚴格控制注漿量。注漿順序及注漿壓力，同步注漿壓力應略大于該點的靜止土壓力及水壓力，做到盡量填充而不劈裂，同步注漿壓力初步設定應控制在0.2～0.4 MPa，施工中應不斷進行試驗調整，注漿時管片后空隙應全部充填密實，注漿量應控制在130%到180%。同步注漿時應四個注漿孔同時壓注，每個注漿孔口處安裝有壓力傳感器，可以對各個注漿孔的壓力進行實時檢測與控制。

4）對拼裝工人進行培訓，增強責任心，讓其了解管片拼裝的重要性，在拼裝過程中要清理盾尾拼裝部位的泥渣等雜物，每一環(huán)管片要精心拼裝，注意管片定位的正確，尤其是第一塊管片的定位會影響到整環(huán)管片成環(huán)后的質量及與盾構相對位置的良好度，盡量做到環(huán)面平整，接縫密貼，邊拼裝邊打緊管片的縱向、環(huán)向連接螺栓，管片拼裝完畢后再次按規(guī)定及時打緊全部連接螺栓。

5）根據(jù)現(xiàn)場實際情況選用不同的適當?shù)姆椒ǚ乐挂陨蠁栴}的發(fā)生。

5 總結

盾構法作為一種成熟的施工工藝，為地鐵隧道工程所廣泛采用。在這些隧道施工中，盾構管片拼裝是盾構施工的關鍵環(huán)節(jié)，貫穿于盾構的整個施工過程，控制好盾構掘進的軸線精度是提高管片成型質量的前提，要及時地測量尾部護盾與管片的間隙，及管片相對于盾構機上下左右的超前量，觀察掘進后上一環(huán)管片的狀態(tài)，根據(jù)施工經(jīng)驗，針對不同的問題采用針對性措施，確保管片拼裝質量，對充分發(fā)揮管片設計性能至關重要，所以要求在工程中需要不斷的總結，注意相關數(shù)據(jù)的收集和整理。有理由期待，在當今設計水平不斷提高，施工工藝不斷成熟的基礎上，隧道建設水平會有更進一步的提高。