通用管片拼装点位及对盾构机掘进的影响
【摘 要】 本文简述了深圳地铁—期工程第七标段华—岗区间隧道土压平衡盾构掘进施工中出现的盾构机的姿态很难控制且管片有规律性的漏水及挤碎现象，介绍了产生的原因及应对措施。
【关键词】 点位选择 操作控制 管片拼装 盾尾间隙 通用管片
0 绪言
深圳地铁一期工程第七标殴华—岗区间共用两台土压平衡盾构机施工，隧道衬砌采用钢筋混凝土管片衬砌，每环采用六块，管片宽1．2m厚30cm，内径6．0m。盾构机始发掘进不久，即发现盾构机的姿态很难控制，并且管片有规律性的漏水及挤碎。为了查找原因，中外专家深入现场提出了多种见解，并使用了几种应对措施，最后找到了其真正原因是因为我们首次使用通用管片，管片拼装不合理，对管片拼装点位的选择缺乏经验造成的。本文拟对通用管片封顶块位置的选择过程做一些简要叙述，以期对类似工程有所参考。
1 管片拼装方式
我们使用的是带有不同楔形量的螺栓紧固通用管片，管片形式分为L1、L2、B1、B2、B3、F六种，每块管片都有不同的楔形量，我们依靠这个楔形量来实现隧道的转向及盾构机的辅助控制，其中F管片的楔形量最小，拼装顺序如图1：
2 F管片位置的选择
在盾构机前进时，管片的拼装位置极其重要，对盾构机前进时的姿态控制很有效。当管片与推进千斤顶接触平面不重合时，在千斤顶产生推力时管片即出现裂缝导致漏水，并且此时出现盾构机的姿态难以控制，很难遵循预定线路前进。我们经过分析，施工时盾构机的总推力约为1100t，每个千斤顶的推力为50t，由于管片与推进千斤顶接触平面有个夹角，近似于线接触，管片混凝土的拉伸强度为50kg／平方厘米左右，而千斤顶产生的拉伸应力远远超过该值，由此判断管片开裂起因于千斤顶与管片平面不重合。并且由于管片碎裂使得盾构机各个千斤顶不同步，导致很难控制方向。
所以应使管片与推进千斤顶接触平面尽量重合，这可以通过选择管片的拼装位置来实现。在选择管片位置时，有两个参数需要考虑，一个是盾尾间隙的保证；另一个是管片平面走向趋势。管片趋势相关的参数有：推进汕缸行程，铰接油缸行程，管片平面位置，如图2。
由此我们就可以得到管片走向趋势：CH(水平走向趋势)=Fb—Fd；CV(垂直走向趋势)=Fa-Fc。
其中，Fa=Pa-Aa Fb=Pb-Ab Fc=Pc-Ac Fd=Pd-Ad
当我们用管片的不同楔形量来使CH、CV为。时，管片平面就与盾构机前进平面重合，此时盾构机的千斤顶受力情况最好，便于整个掘进工序，当楔形量不能使CH与CV同时为0时。时，应尽量使其中一个保持最小，使盾构机能获得最大的推进力，并使侧向分力减小，便于盾构机遵循预定线路前进。因此，应优先考虑管片趋势。
3盾尾间隙对选择管片位置的影响
不同点位的选择，可以控制盾尾间隙，由于在盾尾后部设有一圈加强环，可以保持盾尾保圆度另外还可以作为一道止水环，防止泥水进人盾尾密封刷内。加强环高度为45mm，而且盾构机在不同的线路上总是有一定的偏移量，因此盾尾间隙要保持在45mm以上，否则会使加强环挤压管片造成碎裂，并妨碍了掘进时方向的控制。由于管片类型不同，对盾尾间隙可以起到调节作用，我们把盾尾分成11个点位。例如：当F块位于3点位置时，就可以将3点位置上的盾尾间隙减小，而9点钟位置间隙得到最大补偿见图3。
当前进线路为小半径曲线时，一侧盾尾间隙会变得很小，而且始终这样。出于对盾尾间隙的考虑，我们选择的管片位置有时很不利于盾构机的掘进，使得千斤顶平面与管片平面有很大的一个夹角，由于这个原因会导致管片发生挤碎现象，造成盾构机的控制上的困难。当管片经常发生碎裂时，我们就要通过控制盾构机的线路来使间隙得到平衡，从而选择最适合的点位如图4。
当间隙得到平衡后再还回原来线路，但是调整线路应尽量小。
再次掘进时，我们对管片拼装位置做了仔细的推敲再进行拼装，使管片位置最优化，再也没有出现盾构机掘进时因管片碎裂造成难以控制的现象。通过对管片拼装点位的深入了解和研究，我们对通用管片衬砌隧道的掘进控制技术有了很大的提高。
