盾構管片拼裝施工技術

汪 偉

（中鐵十六局集團北京軌道交通工程建設有限公司，北京 101100）

1 盾構管片拼裝技術概述

盾構法常用于城際鐵路、城市地鐵修建，自動化水平高，對周邊環境影響小，但是設備相對昂貴，對施工人員的專業性要求高。結合我國盾構工法的實際運用情況分析可知，盾構機類型眾多，以適應不同地層的掘進需求，其施工流程可分為始發、掘進、到達三大步驟，所有開挖、拼裝工作均在盾構機內部完成，整個施工過程安全風險較小。

管片是隧道襯砌的主要構成部分，發揮著支護、抵抗水土壓力的作用，而且其制造費用較高，占盾構隧道建設總投資的40%。管片拼裝機安裝在盾構機盾體支撐環上，盾體掘進后管片拼裝機進行襯砌安裝，各執行機構抓取、移動、定位、螺栓連接管片，如此循環往復，對隧道表面進行支撐。

2 盾構管片拼裝機工作原理及管片拼裝方法

2.1 盾構管片拼裝機工作原理

盾構管片拼裝機主要組成部分包括自動輸片裝置、抓取裝置、提升機構、平移機構、回轉機構、微調機構等，其在拼裝區域內可完成6 個自由度無干涉運動，如圖1 所示即為真空吸盤式管片拼裝機，其具有使用簡單、安全性高、生產效率高等優勢，只需幾秒就可完成管片取放，且真空吸盤不會在管片上留有痕跡。

圖1 真空吸盤式管片拼裝機

2.2 管片拼裝方法

盾構管片拼裝，主要分為通縫拼裝和錯縫拼裝2 種形式。

1）通縫拼裝 管片縱縫對齊，定位方便，易安裝縱向螺栓。但是，通縫拼裝易環面不平，引發較大的累計誤差，甚至出現環向螺栓無法安裝的情況，環與環縫隙壓密量不夠，縱縫接頭變形未得到相鄰管片約束。此種拼裝方法所形成的隧道結構在柔性方面表現較好，在地質條件較好的地層中可充分調動土體抗力。

2）錯縫拼裝 相鄰管片縱縫錯開，錯開距離為管片弧長度的1/3～1/2。此種拼裝方法下管片較難定位，給縱向螺栓的安裝也帶來一定的難度，施工應力較大，管片易出現裂縫。但是此拼裝方法下環面平整，整體性好。

2.3 管片拼裝質量管理

盾構管片拼裝施工質量直接關系到隧道成型質量，常見質量問題包括管片破損、滲漏、錯臺、軸線偏移等。而該部分問題的產生可歸納為以下5 點原因。

1）管片尺寸偏差 盾構管片生產時尺寸與設計要求存在偏差，導致拼裝精度差、橢圓不達標等。

2）拼裝不規范 盾構管片拼裝時未嚴格按操作標準要求作業，如未及時清理盾尾和環間雜物、管片拼裝順序錯誤、螺栓復緊不到位、未預留足夠空間安裝封頂塊等。

3）注漿質量差 盾尾與管片分離后，管片與土體之間會形成一個環狀間隙帶，需進行壁后注漿，固定好管片。若漿液凝結速度過慢、注漿量、壓力等參數控制不當，則會導致錯臺的問題。

4）盾構機操作不當 隧道區間作業時，盾構機呈蛇形掘進，姿態控制要求高，若是出現偏差后未及時調整，也會給管片拼裝等施工帶來難度。

5）管片拼裝點位選擇錯誤 掘進過程中推進油缸各分區行程差大，鉸接油缸行程差大，盾尾管片與盾體之間間隙差值較大，若是未按要求選擇正確的拼裝點位及拼裝順序，會導致管片拼裝困難和管片破損、錯臺等情況發生。

對此，必須加強管片拼裝成型質量管理，做好檢測工作，及時發現問題、解決問題。以管片錯臺質量問題為例，可從人、機、料、法、環等方面出發，全面落實質量檢查與處理工作，保證管片拼裝質量可靠。

3 實例探析盾構管片拼裝施工技術與質量控制

3.1 工程概況

珠機二期三灶隧道盾構區間位于珠海市金灣區272 省道下方，前部接140m 進口明挖段，后接803m 出口明挖段，線路左側臨海。盾構隧道起迄里程：左線DK35+550.939—DK37＋700.939，全長2 150m（1 195 環），右線YDK35+550.862—YDK37＋695.241，全長2 144.379m（1 192 環），該區間全長4 294.379m（2 387 環）。

3.2 管片選型

經綜合分析，本項目管片包括8 個類型。襯砌環組成：封頂塊（1 個）+鄰接塊（2 個）+標準塊（4 個）。

3.3 管片生產

3.3.1 管片生產計劃

管片生產計劃如表1 所示，7 套模具2 個循環可生產14環/d。

表1 管片生產計劃

表2 管片進場驗收標準

3.3.2 襯砌環形式及拼裝方式

1）襯砌環形式 曲線段采用通用楔形環，雙面楔形。

2）管片拼裝 主要為錯縫拼裝，特殊情況下通縫拼裝，連續通縫不大于3 環。

3）特殊管片 橫通道與正弦隧道相接處的4 環管片、盾構始發及接受環管片需要采用特殊管片環，特殊環與標準環相接處設變形縫。

4）拼裝精度 管片首次生產進行水平拼裝檢驗，驗收合格后批量生產；正常生產期間，每200 環水平拼裝檢驗1 次，同時需開展檢漏測試、管片抗彎試驗等。

3.4 管片進場驗收與堆放

管片進場時，管片強度需達100%，抗滲等級P12，驗收合格方可進場，管片進場驗收標準如表2 所示。

管片堆放場設在始發井口附近，用于堆放襯砌管片和管片防水處理場地，小型龍門式起重機行走覆蓋整個場地，便于管片起吊運輸。

3.5 管片拼裝

管片由下至上拼裝，標準塊→鄰接塊→封頂塊。

3.6 管片質量保證措施

1）嚴格審查管片生產工藝和質量保證措施，認真做好過程控制。指派專門的管片質量檢查人員全程在構件廠駐場檢查管片生產過程的質量、原材料及生產工藝的控制情況，要求構件廠提供從原材生產及試驗的所有資料，并結合檢查記錄分析等形成質量周報，并報業主及監理等單位。

2）選取管片時要多方面考慮，遵循“勤糾偏、小糾偏”原則，減小管片拼裝時的錯臺。

3）確保管片的自身防水符合設計要求，并對管片彈性密封墊入洞前、拼裝前進行嚴格的驗收。

4）安裝管片螺栓接頭前檢驗止水墊圈完整方可安裝螺栓。

5）嚴格按指定的拼裝工藝進行拼裝，拼裝過程中經尺量管片錯臺符合拼裝要求后，再將管片就位。

4 結語

管片拼裝是盾構施工的重要工序，按順序對每環管片進行拼裝。盾構機施工中，管片拼裝與隧道開挖同時進行，必須根據隧道實際情況進行管片選型，依次安裝相鄰塊、封頂塊，加強管片預制質量檢查與安裝精度控制，切實保證隧道襯砌安裝規范安全、質量可靠。