北京港创瑞博混凝土有限公司 102202
摘 要：经济的发展加快了基础设施建设的步伐，城市轨道交通的建设也不例外，地铁已成为许多城市主要的交通工具之一。由于其具有安全性和便捷性，成为民众出行的重要选择之一。地铁的兴建给人民的生活提供了巨大的便利，作为盾构施工中的关键工序—管片拼装施工及安装发挥着重要的作用，因此，研究地铁盾构管片拼装施工和安装中应注意的问题具有重要的现实意义。本文对地铁盾构管片拼装施工及安装中应注意的问题进行了比较深入的分析研究，对于从事相关工作的技术人具有一定的借鉴意义。
关键词：地铁；盾构管片；拼装
1 前言
随着各大城市交通拥堵问题的加剧，地铁建设如火如荼，盾构施工作为地铁建设中的重要工法也得到了越来越广泛的应用。盾构隧道的施工质量，尤其是管片拼装质量不仅影响隧道外观，而且会导致隧道渗漏水等问题。地下工程对防水要求很高，如果管片拼装质量没有保证，将直接影响到整个工程的使用。
2 管片的基本概念
盾构法隧道的管片不仅要承受长期作用于隧道的所有载荷，还有防止地下涌水的作用，而且在施工过程中还必须承受盾构前进时推进油缸的推力和管片背后注浆时的压力。地铁隧道中常用的管片类型分为2种：通用管片和标准管片与转弯管片组合式。管片拼装可采用错缝拼装或通缝拼装。管片之间的连接方式分为：螺栓连接和榫槽连接，螺栓连接又分为弯螺栓连接和直螺栓连接。根据管片形状和质量的不同，管片的起吊方式主要有机械式和真空吸盘式，目前，国内地铁隧道直径6.7m以下的管片采用机械式起吊，直径6.7m以上的管片多采用真空吸盘式。管片的厚度一般需根据计算或工程类比而定，随着工程案例的增多，根据实际经验，由隧道的外径可以计算出管片厚度的初值，再由设计院根据具体工程地质水文条件、防震能力等因素确定最终厚度。
3 管片选型的原则及影响因素
盾构隧道衬砌的主体是管片拼装组成的管环。盾构法隧道的管片不仅要承受长期作用于隧道的所有荷载、防止地下涌水，而且在施工过程中还必须承受盾构前进中推进油缸的推力及衬砌背后注浆时的压力。管片的厚度过薄，极易在施工过程中损伤及引起结构不稳定，所以必须加以注意。管片选型的原则有三个：选型要适合隧道设计线路；管片选型要适应盾构的姿态；现有的管模数量、类型及生产能力。在进行管片选型的时候，只有盾尾间隙接近警戒值(60mm)时，才根据盾尾间隙选择管片。
影响管片选项的因素一般有两个，首先是盾构的盾尾间隙的影响，另外一方面是油缸行程和铰接油缸行程差对管片选型的影响。通常我们以各组油缸行程的差值大小来判断是否应该拼装转弯环，在两个相反的方向上的行程差值超过40mm时，就应该拼装转弯环来进行纠偏。通过转弯环的调整，使左右与上下的油缸行程差值控制在30mm以内，有利于盾构掘进及保护管片不受破坏。铰接油缸可以被动收放，有利于曲线段的掘进及盾构的纠偏。同样铰接油缸的行程差也影响管片的选型，这时应将上下或左右的推进油缸行程差值减去上下或左右的铰接油缸行程差值，最后的结果作为管片选型的依据。
4 管片在隧道施工时的运输及拼装顺序
4.1 管片的下井
在施工时，一般情况下，管片呈2层或3层的形式堆放在盾构始发井附近，使用龙门吊车将管片放到编组列车上面，然后通过编组车间将管片和施工所需的其他物料一起运至隧道内。根据盾构隧道的设计曲线，特别是隧道使用标准环和转弯环组合式，应提前计算好该掘进里程应采用何类型的管片。每一摞管片的放置顺序应与拼装管片的顺序相符合，避免由于管片放置顺序不对拖延工期。
4.2 起吊、移动管片
将编组列车上的管片运输至管片拼装机拼装区域一般有2种方式：
1）采用管片吊机和管片输送小车搭配运输；
2）采用管片吊机运输。具体采用哪种形式，主要取决于盾构机整机布置形式。但运输步骤大致相同（以机械起吊方式为例）：安装管片的起吊螺栓，吊机起吊，运输至管片旋转区域，将管片旋转90°，放置于管片输送小车上，利用管片输送小车将管片送进至管片拼装机可抓取的区域，冲洗管片表面。
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4.3 管片拼装
在管片拼装前应确认以下工作：推进油缸行程应至少大于规定的推进量；管片安装设备能正常工作，液压及控制系统工作正常；所需要的安装工具和设备如风动扳手、紧固螺栓等准备完成；由相关技术人员决定管片类型及管片安装的环向位置；检查运输进隧道内的管片类型是否符合要求；清理管片安装区域的渣土、泥水等杂物。依次启动过滤冷却泵、辅助泵、推进泵、管片安装机泵；将盾构工作模式转换到管片安装模式下；收第一块管片安装区的推进油缸；运输小车将第一块管片输送到安装机下方；管片安装机抓牢管片后，通过调整大油缸、旋转马达、抓举头翻转等将其准确定位到最终位置；在需要安装螺栓的孔内穿上螺栓并戴上螺帽，但暂时不要拧紧；将相应的推进缸伸出，顶紧已到位的管片。必须保证每个管片至少有2个（对）油缸对称的顶紧管片；用风动扳手将螺栓紧固，风动扳手的风压要满足规定的扭矩要求；松开抓取头，进行下一块管片的安装；按照以上的步骤依次安装除封顶块以外的其余管片；安装封顶块时要使封顶块从梯形头的大端向小端慢慢移动进行定位；管片安装完成后，应将管片安装机的抓取头向下放置，并将盾构切换到掘进模式；根据需要将本环管片的安装信息输入导向系统。
一般情况下，管片安装时应从底部开始，然后自下而上左右交叉安装，最后插入封顶块管片成环。拼装完毕所有的管片后，要测量管片与盾尾之间的间隙数值，将测量的结果进行记录，便于对螺栓进行二次拧紧。
4.4 特殊地段的管片拼装
曲线段的管片拼装。将标准管片与转弯楔形管片进行排列组合，拟合不同的半径曲线。在施工中要注意二者之间的衔接，转弯楔形管片的拼装方式与标准管片相同。
区间内联络通道位置处的管片拼装。该位置处的联络通道与正线隧道利用两环钢管片进行连接，采用通封形式进行。这时候管片处于闭合状态，洞门周边设有封闭钢梁。在这段位置施工前，需要先拆除填充管片，将洞口的负荷全部转移到框架上才能继续施工。
5 管片安装中应注意的问题
管片安装中应注意以下问题：
1）要依据设计图纸的规定安装管片，尤其是在确定管片型号时，若管片的选择不当会出现很大的缝隙，所以在安装之前，一定要对管片上的标记进行仔细核对，确保型号的正确。安装管片时要保证方向的正确，因此，要仔细检查管片中心的标志。安装管片时，要先纵向搭接，再将管片推进到预定的安装地点进行插入，相邻面放置止水条，安装面涂抹润滑油，保证良好的防水性。
2）为了防止管片在安装过程中受到外力损坏，应注意轻吊轻放，掘进时注意观察，一旦发现裂缝，及时采取应对措施，防止以后出现安全问题。
3）在对整个管片进行拼装时，第一块的位置十分重要，尤其是拼接缝隙的大小与其他管片的位置等方面。应保证管片与相邻的管片之间的高低一致，若高低相差太大，会影响防水功能。第一块管片应平整放置，若出现喇叭口等奇形怪状应及时调整。拼装时，应注意尽量不要产生太大的偏差，因此，一定要将螺栓拧紧，提高承重能力。
4）管片旋转时，安装头很有可能会独自承受整个管片产生的动力，因此，要拧紧管片的吊装螺栓，并保证压板在接触管片时受力均匀。
5）安装封顶块时要先注意居中放置，再从纵向缓慢插入，并且不断调整，避免破坏止水条。
6）安装管片前，应将盾尾杂物清理干净，否则会损坏盾尾密封以及影响管片安装的质量。
7）由于管片安装作业区狭小、危险，操作人员必须熟悉安全操作规程，并注意操作人员之间的相互协调，一定要保证人身和设备安全。
8）管片安装机工作时，严禁管片安装机下站人，严禁非工作人员进入工作区。
9）安装管片的过程中，伸推进油缸时，一定要把推进油缸压力适当减小，以避免在安装过程中推力过大而造成单片管片失稳或破坏管片。
10）当正在安装的管片接近已安装好的管片时，要注意不能快速接近以免碰撞而破坏管片。接近后要利用转动与翻转装置进行微调，保证管片块间的连接平顺。
11）安装管片过程中，要保证密封条完好，否则应更换。
12）安装完成后应对已完成的管片质量进行检查，并进行记录。
13）尼龙压板为易损件，磨损后应及时更换；起吊螺栓应定期更换，避免疲劳损坏，造成安全事故。
6 结语
通过对盾构管片拼装直接过站施工技术的研究和应用，系统地策划出一套适合盾构整体通过已完工车站的过站工艺流程，依照其指导盾构拼装过站，有效提高盾构过站的施工效率。针对完工车站的结构特点和场地环境，设计出施工方便、通用性强、重复利用程度的高管片加钢管的过站形式，有效地简化了施工工序，缩短了工期，降低了综合成本。同时开展对盾构拼装管片过站的风险源进行识别和分析，制定相应的措施进行有效地预防和控制。在正在施工的广州轨道交通九号线清布站—高增站盾构区间项目左右线两次采用了上述技术，取得很好的效果，证明该研究课题的相关技术是有效的，其应用前景广阔。
参考文献：
[1] 胡燕伟. 试析地铁盾构管片拼装施工及安装中应注意的问题[J]. 工程建设与设计, 2017(16):50-52.
[2] 王岩松. 盾构管片整环组合拼装施工技术[J]. 绿色环保建材, 2017(01):98-99.
[3] 杨帆, 叶钟文, 王小云. 小曲线半径盾构管片拼装质量控制[J]. 公路交通科技(应用技术版), 2017(02):161-163.
[4] 李飞宇, 胡燕伟, 李龙飞. 马蹄形盾构负环管片拼装技术[J]. 隧道建设, 2017(09):1162-1166.
[5] 蒋益. 结合北京地铁谈盾构管片拼装质量[J]. 工程质量, 2016(12):48-50.
[6] 许天财. 盾构管片拼装直接过站施工研究[J]. 建筑机械化, 2015(04):58-60.
[7] 张碧. 盾构管片拼装机刚柔耦合动力学研究[D]. 吉林:吉林大学, 2015.
论文作者:郑茜月
论文发表刊物:《防护工程》2017年第28期
论文发表时间:2018/2/5
标签：管片论文; 盾构论文; 隧道论文; 螺栓论文; 油缸论文; 装机论文; 地铁论文; 《防护工程》2017年第28期论文;