轨道盾构隧道管片选型及技术要点分析

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摘要：结合项目工程，从管片选型与进度控制、管片拼装、管片楔形量选取、管片的连接及管片拼装机形式等方面探讨选型方案，以此指导地铁隧道施工。

关键词：管片选型；拼装；楔形量

引言

轨道交通的建设有助于缓解城市交通压力，为中心城区与周边郊区提供联系通道。根据城市对于地铁工程的要求，多采用快线A+型车，最高时速140km/h，施工中盾构隧道工程较为关键，普遍使用到内径5.5m的管片。考虑到盾构施工的质量要求，有必要从工程实例出发，围绕管片选型、施工技术等方面做深入的探讨。

1工程概况

盘香路站是南通市地铁工程的重要站点，位于崇川路与盘香路路口，采取东西布置形式。该站为12m岛式站台地下二层车站，标准段为单柱双跨框架形式，部分标准段因地形的特殊性而采用高双柱三跨框架结构。规格方面，该站总长203.2m，宽20.7m。结合标准段施工要求，该处基坑开挖深度16.6m；根据端头井设计方案，此处基坑开挖深度18.40m。

2管片选型及精度控制

管片选型的合理性是提升盾构施工质量的关键[1-2]，其内径5500mm，厚350mm，宽1200mm。转弯环均设置为双面楔的形式，各处楔形量相一致，均为37.2mm。影响管片拼装质量的因素较多，主要取决于管片精度，同时该指标还对管片受力带来直接影响[3]。由于隧道使用环境的特殊性，防水是必要的前提，必须提升管片精度，以免对管片自防水能力造成影响。根据管片精度易影响施工质量的特点，必须从管片模具精度入手，主要考虑宽度、弦长等共计5个方面的指标，各自的质量要求与检查方法见表1。

3管片拼装

3.1质量要求

以招标文件为基本指导，结合现阶段的技术规范要求，总结管片拼装作业时各细分项目的精度要求（表2）。除所给内容外，还要避免管片裂缝、破损等质量问题。

3.2防水工艺

（1）严格遵循设计要求，完成弹性密封胶的安装作业，不可出现错用漏用的现象。（2）为提升密封材料安装效果，必须根据实际情况编制指导书，将其作为安装的基本引导。弹性密封胶采取粘贴的安装方式，在此之前需将预留凹槽内残留的灰尘清理干净，以免后续使用中出现剥落现象。安装作业必须调整好弹性密封垫的位置，使其处于凹槽正中心处，目的在于扩大弹性密封胶的接触范围。（3）管片存放区域必须采取防护措施，如增设防雨、防潮设备，实现对管片的有效保护，以免因雨水影响而出现质量问题。（4）检验弹性密封垫的质量情况，若受损需及时更换，否则不可投入使用。

3.3拼装顺序

结合工程施工特点，选择错缝拼装工艺，优先从底部开始，遵循对称原则依次拼装。此过程中，封顶块是最后的拼装构件。（1）环、纵向螺栓连接。通过可靠的管片连接件，有助于提升管片拼装质量，因此选择合适的连接件尤为关键。为确保施工质量，需通过抽查的方式检验质量情况，提升连接件的稳定性，对其采取锌基铬酸盐防腐处理。做好管片拼装前的检查工作，要求螺栓对位满足精度要求，所有连接螺栓保持紧固状态。实际拼装作业时，每结束一块管片安装后均要安排人员初拧螺栓，经拼装后再紧固处理。（2）环面超前量的控制。工程中，需加强对管片环面超前量的检验，若该值超出合理范围，可利用转弯环调节，以隧道轴线为基准，经处理后要求环面与之呈垂直的空间关系。（3）施工要求：①做好管片拼装前的准备工作，若盾尾拼装区域残留杂物，该部分需得到有效处理，检查各施工材料，如管片型号等不满足要求时禁止投入使用，若出现受损现象则要对其采取修复措施；②拼装作业时做好对既有结构的保护，避免管片和密封条破损；若因种种原因造成管片损伤，要采取更换措施；③螺栓是提升管片连接稳定性的关键，其必须达到拧紧的状态，每结束一环拼装作业后，施工人员均要及时拧紧，本工程中使用到纵、环向螺栓，二者均要维持紧固状态。成环管片推出盾尾时，应安排专员再次复紧螺栓。经持续施工作业并贯通隧道后，还需再次复紧螺栓。

3.4质量控制措施

（1）加强管片的质量检验，出现破损应禁止投入使用。下井吊装管片时，通过可行的保护措施避免管片受损。（2）完成管片清理作业后才可粘贴密封垫，否则将降低粘贴稳定性。管片堆放区的防护措施要做到位，应增设防雨淋设置。（3）做好管片安装前的准备工作，若存在污泥等杂质，均要得到有效的清理。（4）非管片安装区域推进油缸的工作状态要得到灵活的调整，在管片安装区域的推进油缸发生收缩运动时，该处不可同步此动作。（5）施工中存在特殊管片安装作业，在此之前需调整好盾构间隙，尽可能缩小推进油缸行程差，以便给管片安装创造良好条件。（6）微调装置是重要的辅助工具，在其作用下可改变管片的姿态，使相邻管片平顺连接，最大程度上控制错台现象。调整作业时，应满足平稳性要求，以免管片间发生碰撞。（7）以设计方案为准，灵活调整同步注浆压力，必须控制在限值以内。（8）管片安装实行多指标控制措施，如隧道轴线偏差、错台量等方面的控制。

4管片楔形量选取

各拼装点位对应的楔形量存在差异，因此拼装后的曲线半径也不尽相同。尽可能减少转弯环的使用量，优先选择标准环拼装，此方式可降低拼装难度，令实际排版效果与设计要求相符。图1为楔形量与转弯半径关系。圆心角计算公式见式（1）。X=180L/πR（1）式中L———线路中心线长度，mmR———曲线半径，mm结合图1的数据，将其代入式（1）可求得楔形量与转弯半径的关系：Δ=11850000/R。根据上述分析，线路最小半径R为300m，管片拼装产生的楔形量最大值Δ=39.5mm，取整后该值为40mm。

5管片的连接

国内地铁工程管片常选择螺栓连接方式，其中直螺栓被广泛应用于越江隧道等工程，斜螺栓则在城市地铁中得到广泛应用。部分情况下还使用弯螺栓，但由于设置深度较大的特点，明显加大了穿孔难度，件随管片厚度的提升，弯螺栓的应用效果逐步下降，因此在大直径盾构工程中不优先采用此方法。斜螺栓应用过程中易受到预埋件等因素的影响，加大了预埋件废弃概率，因此该方法也缺乏可行性。参考国内类似地铁工程项目，并结合本工程实际情况，分析得出直螺栓与斜螺栓都缺乏可行性，最终选择弯螺栓连接方式。考虑到管片错台问题，在管片环缝处需优化工艺方法，选择装配式定位榫具有可行性。环缝处预留榫眼，可满足定位榫的安装需求。

6管片拼装机形式

不同于常规管片的是，本次施工中选择的管片在自重上有着较大幅度的提升，单块可达5t甚至更大，此时机械抓举的方式缺乏可行性。鉴于此，结合管片强度、重量等方面的特点，建议使用真空吸盘式管片拼装机；而在技术条件允许的情况下，对常规机械抓举的方式采取优化措施也具有可行性。7结论（1）以盾构隧道曲线半径为基本参考，最小值为300m时，可将管片楔形量设定为40mm。（2）管片连接作业时选择弯螺栓方式，并设置平面拼缝，为提升拼缝处的紧密性，于该处设置弹性密封垫；环缝预留榫眼，以满足定位榫的安装需求。（3）根据管片自重，应对管片拼装机采取工艺优化措施，适配真空吸盘。

参考文献

［1］常富贵，胡德华.盾构法隧道管片选型及拼装技术［J］.科技创新与应用，2015（7）：41-42.

［2］杨志团.高压富水砂卵石地层盾构隧道管片选型与应用［J］.都市快轨交通，2014（4）：79-84.

［3］张鹏.盾构掘进纠偏及管片选型技术浅析［J］.建筑机械化，2012（S2）：219-221.

作者：杨晓虎 单位：中铁十九局集团轨道交通工程有限公司