張曉莉

（山西省水利建筑工程局 第八工程處 太原 030006）

盾構(gòu)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(yīng)用不可或缺，根據(jù)盾構(gòu)法的施工特點(diǎn)，盾構(gòu)管片是隧道的最終受力結(jié)構(gòu)，管片拼裝質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到隧道的成洞質(zhì)量。盾構(gòu)管片拼裝與盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)相輔相成，盾構(gòu)管片為盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)提供直接反力，良好的管片姿態(tài)能保證盾構(gòu)推進(jìn)過程中形成良好的盾構(gòu)姿態(tài)，同樣，良好的盾構(gòu)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(biāo)工程包括二個(gè)盾構(gòu)法修建的隧道區(qū)間，二個(gè)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(gòu)主要穿越地層有黏土層，淤泥質(zhì)土，粉質(zhì)黏土層。盾構(gòu)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(cuò)縫拼裝的形式，區(qū)間最小轉(zhuǎn)彎半徑為310 m,此轉(zhuǎn)彎半徑最小處的盾構(gòu)掘進(jìn)與管片拼裝是本工程的重點(diǎn)控制地段之一。

2 盾構(gòu)管片結(jié)構(gòu)及拼裝精度要求

管片環(huán)設(shè)計(jì)為3+2+1模式,即3塊標(biāo)準(zhǔn)塊,2塊連接塊和1塊楔型塊,管片寬度為1 500 mm,分為標(biāo)準(zhǔn)環(huán)，左轉(zhuǎn)彎環(huán)，右轉(zhuǎn)彎環(huán)三種形式,厚度為300 mm,采用C50，S10鋼筋混凝土預(yù)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(gòu)楔形管片結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 盾構(gòu)通用楔型管片結(jié)構(gòu)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(gòu)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(cuò)縫拼裝,本工程采用錯(cuò)縫拼裝形式,錯(cuò)縫即前后環(huán)管片的縱縫錯(cuò)開拼裝，一般錯(cuò)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(yīng)力大，易使管片產(chǎn)生裂縫，縱向穿螺栓困難，縱縫壓密差。錯(cuò)縫拼裝展開圖見圖2。

圖2 通用楔型管片錯(cuò)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(zhuǎn)彎半徑較大時(shí)會經(jīng)常出現(xiàn)的一些問題總結(jié)如下：

1）因轉(zhuǎn)彎半徑大，使管片拼裝中楔型K塊管片的點(diǎn)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(shí)會發(fā)生相鄰管片發(fā)生的錯(cuò)臺以及破損現(xiàn)象。

2）在推進(jìn)過程中,轉(zhuǎn)彎半徑較大,盾構(gòu)機(jī)導(dǎo)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(gòu)機(jī)操作手根據(jù)此數(shù)值推進(jìn),使盾構(gòu)呈蛇形運(yùn)動(dòng),造成管片拼裝發(fā)生錯(cuò)臺,導(dǎo)致相鄰塊管片間產(chǎn)生應(yīng)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(zhì)量問題,由蛇形運(yùn)動(dòng)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(dāng),比如漿液的凝固時(shí)間及掘進(jìn)過程中時(shí)注漿壓力較大,各注漿位壓差相差較大,以及本工程轉(zhuǎn)彎段實(shí)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(dāng)注入的漿液尚未凝固時(shí),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(cuò)臺,損壞，以及注漿壓力過大而錯(cuò)臺產(chǎn)生跑漿現(xiàn)象的發(fā)生，不能充分填充開挖間隙導(dǎo)致地表、管線以及建筑物的沉降超過限定值，更為嚴(yán)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(cuò)臺非常重要的環(huán)節(jié)，拼裝工人的熟練程度以及責(zé)任心直接影響拼裝質(zhì)量，如在盾構(gòu)機(jī)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(shí)沒有均面擺勻，螺栓較難穿插，以及拼裝完后螺栓沒有及時(shí)上緊等因素。

4）盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)不好，運(yùn)動(dòng)軌跡波動(dòng)較大，及管片形態(tài)的慣性作用，導(dǎo)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(cuò)臺，嚴(yán)重時(shí)造成崩角，盾尾刷損壞等問題。

5）在拼裝中封頂時(shí)，楔型K塊的安裝為本環(huán)各管片定位質(zhì)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(shí)，需要硬頂入，對相鄰管片拼裝質(zhì)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(dāng)或頂力過大。

針對以上問題，提出了如下提高拼裝質(zhì)量的措施：

1）在推進(jìn)中，EPB盾構(gòu)機(jī)調(diào)整與糾偏原則，以盾尾間隙控制為主，線形控制為輔，掘進(jìn)時(shí)糾偏量不能過大，即油缸行程差不能過大，應(yīng)當(dāng)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(shí)，減少移站后出現(xiàn)的軸向偏差，在盾構(gòu)機(jī)過后對隧道管片姿態(tài)隨時(shí)跟蹤監(jiān)測，把信息及時(shí)反映給盾構(gòu)操作人員，以便根據(jù)變形程度調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)。

3）嚴(yán)格控制注漿量。注漿順序及注漿壓力，同步注漿壓力應(yīng)略大于該點(diǎn)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(shè)定應(yīng)控制在0.2～0.4 MPa，施工中應(yīng)不斷進(jìn)行試驗(yàn)調(diào)整，注漿時(shí)管片后空隙應(yīng)全部充填密實(shí)，注漿量應(yīng)控制在130%到180%。同步注漿時(shí)應(yīng)四個(gè)注漿孔同時(shí)壓注，每個(gè)注漿孔口處安裝有壓力傳感器，可以對各個(gè)注漿孔的壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測與控制。

4）對拼裝工人進(jìn)行培訓(xùn)，增強(qiáng)責(zé)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(zhì)量及與盾構(gòu)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(shí)打緊全部連接螺栓。

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

5 總結(jié)

盾構(gòu)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(gòu)管片拼裝是盾構(gòu)施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，貫穿于盾構(gòu)的整個(gè)施工過程，控制好盾構(gòu)掘進(jìn)的軸線精度是提高管片成型質(zhì)量的前提，要及時(shí)地測量尾部護(hù)盾與管片的間隙，及管片相對于盾構(gòu)機(jī)上下左右的超前量，觀察掘進(jìn)后上一環(huán)管片的狀態(tài)，根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，針對不同的問題采用針對性措施，確保管片拼裝質(zhì)量，對充分發(fā)揮管片設(shè)計(jì)性能至關(guān)重要，所以要求在工程中需要不斷的總結(jié)，注意相關(guān)數(shù)據(jù)的收集和整理。有理由期待，在當(dāng)今設(shè)計(jì)水平不斷提高，施工工藝不斷成熟的基礎(chǔ)上，隧道建設(shè)水平會有更進(jìn)一步的提高。