軌道盾構隧道管片選型及技術要點分析

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摘要：結合項目工程，從管片選型與進度控制、管片拼裝、管片楔形量選取、管片的連接及管片拼裝機形式等方面探討選型方案，以此指導地鐵隧道施工。

關鍵詞：管片選型；拼裝；楔形量

引言

軌道交通的建設有助于緩解城市交通壓力，為中心城區與周邊郊區提供聯系通道。根據城市對于地鐵工程的要求，多采用快線A+型車，最高時速140km/h，施工中盾構隧道工程較為關鍵，普遍使用到內徑5.5m的管片。考慮到盾構施工的質量要求，有必要從工程實例出發，圍繞管片選型、施工技術等方面做深入的探討。

1工程概況

盤香路站是南通市地鐵工程的重要站點，位于崇川路與盤香路路口，采取東西布置形式。該站為12m島式站臺地下二層車站，標準段為單柱雙跨框架形式，部分標準段因地形的特殊性而采用高雙柱三跨框架結構。規格方面，該站總長203.2m，寬20.7m。結合標準段施工要求，該處基坑開挖深度16.6m；根據端頭井設計方案，此處基坑開挖深度18.40m。

2管片選型及精度控制

管片選型的合理性是提升盾構施工質量的關鍵[1-2]，其內徑5500mm，厚350mm，寬1200mm。轉彎環均設置為雙面楔的形式，各處楔形量相一致，均為37.2mm。影響管片拼裝質量的因素較多，主要取決于管片精度，同時該指標還對管片受力帶來直接影響[3]。由于隧道使用環境的特殊性，防水是必要的前提，必須提升管片精度，以免對管片自防水能力造成影響。根據管片精度易影響施工質量的特點，必須從管片模具精度入手，主要考慮寬度、弦長等共計5個方面的指標，各自的質量要求與檢查方法見表1。

3管片拼裝

3.1質量要求

以招標文件為基本指導，結合現階段的技術規范要求，總結管片拼裝作業時各細分項目的精度要求（表2）。除所給內容外，還要避免管片裂縫、破損等質量問題。

3.2防水工藝

（1）嚴格遵循設計要求，完成彈性密封膠的安裝作業，不可出現錯用漏用的現象。（2）為提升密封材料安裝效果，必須根據實際情況編制指導書，將其作為安裝的基本引導。彈性密封膠采取粘貼的安裝方式，在此之前需將預留凹槽內殘留的灰塵清理干凈，以免后續使用中出現剝落現象。安裝作業必須調整好彈性密封墊的位置，使其處于凹槽正中心處，目的在于擴大彈性密封膠的接觸范圍。（3）管片存放區域必須采取防護措施，如增設防雨、防潮設備，實現對管片的有效保護，以免因雨水影響而出現質量問題。（4）檢驗彈性密封墊的質量情況，若受損需及時更換，否則不可投入使用。

3.3拼裝順序

結合工程施工特點，選擇錯縫拼裝工藝，優先從底部開始，遵循對稱原則依次拼裝。此過程中，封頂塊是最后的拼裝構件。（1）環、縱向螺栓連接。通過可靠的管片連接件，有助于提升管片拼裝質量，因此選擇合適的連接件尤為關鍵。為確保施工質量，需通過抽查的方式檢驗質量情況，提升連接件的穩定性，對其采取鋅基鉻酸鹽防腐處理。做好管片拼裝前的檢查工作，要求螺栓對位滿足精度要求，所有連接螺栓保持緊固狀態。實際拼裝作業時，每結束一塊管片安裝后均要安排人員初擰螺栓，經拼裝后再緊固處理。（2）環面超前量的控制。工程中，需加強對管片環面超前量的檢驗，若該值超出合理范圍，可利用轉彎環調節，以隧道軸線為基準，經處理后要求環面與之呈垂直的空間關系。（3）施工要求：①做好管片拼裝前的準備工作，若盾尾拼裝區域殘留雜物，該部分需得到有效處理，檢查各施工材料，如管片型號等不滿足要求時禁止投入使用，若出現受損現象則要對其采取修復措施；②拼裝作業時做好對既有結構的保護，避免管片和密封條破損；若因種種原因造成管片損傷，要采取更換措施；③螺栓是提升管片連接穩定性的關鍵，其必須達到擰緊的狀態，每結束一環拼裝作業后，施工人員均要及時擰緊，本工程中使用到縱、環向螺栓，二者均要維持緊固狀態。成環管片推出盾尾時，應安排專員再次復緊螺栓。經持續施工作業并貫通隧道后，還需再次復緊螺栓。

3.4質量控制措施

（1）加強管片的質量檢驗，出現破損應禁止投入使用。下井吊裝管片時，通過可行的保護措施避免管片受損。（2）完成管片清理作業后才可粘貼密封墊，否則將降低粘貼穩定性。管片堆放區的防護措施要做到位，應增設防雨淋設置。（3）做好管片安裝前的準備工作，若存在污泥等雜質，均要得到有效的清理。（4）非管片安裝區域推進油缸的工作狀態要得到靈活的調整，在管片安裝區域的推進油缸發生收縮運動時，該處不可同步此動作。（5）施工中存在特殊管片安裝作業，在此之前需調整好盾構間隙，盡可能縮小推進油缸行程差，以便給管片安裝創造良好條件。（6）微調裝置是重要的輔助工具，在其作用下可改變管片的姿態，使相鄰管片平順連接，最大程度上控制錯臺現象。調整作業時，應滿足平穩性要求，以免管片間發生碰撞。（7）以設計方案為準，靈活調整同步注漿壓力，必須控制在限值以內。（8）管片安裝實行多指標控制措施，如隧道軸線偏差、錯臺量等方面的控制。

4管片楔形量選取

各拼裝點位對應的楔形量存在差異，因此拼裝后的曲線半徑也不盡相同。盡可能減少轉彎環的使用量，優先選擇標準環拼裝，此方式可降低拼裝難度，令實際排版效果與設計要求相符。圖1為楔形量與轉彎半徑關系。圓心角計算公式見式（1）。X=180L/πR（1）式中L———線路中心線長度，mmR———曲線半徑，mm結合圖1的數據，將其代入式（1）可求得楔形量與轉彎半徑的關系：Δ=11850000/R。根據上述分析，線路最小半徑R為300m，管片拼裝產生的楔形量最大值Δ=39.5mm，取整后該值為40mm。

5管片的連接

國內地鐵工程管片常選擇螺栓連接方式，其中直螺栓被廣泛應用于越江隧道等工程，斜螺栓則在城市地鐵中得到廣泛應用。部分情況下還使用彎螺栓，但由于設置深度較大的特點，明顯加大了穿孔難度，件隨管片厚度的提升，彎螺栓的應用效果逐步下降，因此在大直徑盾構工程中不優先采用此方法。斜螺栓應用過程中易受到預埋件等因素的影響，加大了預埋件廢棄概率，因此該方法也缺乏可行性。參考國內類似地鐵工程項目，并結合本工程實際情況，分析得出直螺栓與斜螺栓都缺乏可行性，最終選擇彎螺栓連接方式。考慮到管片錯臺問題，在管片環縫處需優化工藝方法，選擇裝配式定位榫具有可行性。環縫處預留榫眼，可滿足定位榫的安裝需求。

6管片拼裝機形式

不同于常規管片的是，本次施工中選擇的管片在自重上有著較大幅度的提升，單塊可達5t甚至更大，此時機械抓舉的方式缺乏可行性。鑒于此，結合管片強度、重量等方面的特點，建議使用真空吸盤式管片拼裝機；而在技術條件允許的情況下，對常規機械抓舉的方式采取優化措施也具有可行性。7結論（1）以盾構隧道曲線半徑為基本參考，最小值為300m時，可將管片楔形量設定為40mm。（2）管片連接作業時選擇彎螺栓方式，并設置平面拼縫，為提升拼縫處的緊密性，于該處設置彈性密封墊；環縫預留榫眼，以滿足定位榫的安裝需求。（3）根據管片自重，應對管片拼裝機采取工藝優化措施，適配真空吸盤。

參考文獻

［1］常富貴，胡德華.盾構法隧道管片選型及拼裝技術［J］.科技創新與應用，2015（7）：41-42.

［2］楊志團.高壓富水砂卵石地層盾構隧道管片選型與應用［J］.都市快軌交通，2014（4）：79-84.

［3］張鵬.盾構掘進糾偏及管片選型技術淺析［J］.建筑機械化，2012（S2）：219-221.

作者：楊曉虎 單位：中鐵十九局集團軌道交通工程有限公司