通用管片拼裝點(diǎn)位及對盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)的影響

【摘 要】 本文簡述了深圳地鐵—期工程第七標(biāo)段華—崗區(qū)間隧道土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)施工中出現(xiàn)的盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)很難控制且管片有規(guī)律性的漏水及擠碎現(xiàn)象，介紹了產(chǎn)生的原因及應(yīng)對措施。
【關(guān)鍵詞】 點(diǎn)位選擇 操作控制 管片拼裝 盾尾間隙 通用管片

0 緒言
深圳地鐵一期工程第七標(biāo)毆華—崗區(qū)間共用兩臺土壓平衡盾構(gòu)機(jī)施工，隧道襯砌采用鋼筋混凝土管片襯砌，每環(huán)采用六塊，管片寬1．2m厚30cm，內(nèi)徑6．0m。盾構(gòu)機(jī)始發(fā)掘進(jìn)不久，即發(fā)現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)很難控制，并且管片有規(guī)律性的漏水及擠碎。為了查找原因，中外專家深入現(xiàn)場提出了多種見解，并使用了幾種應(yīng)對措施，最后找到了其真正原因是因?yàn)槲覀兪状问褂猛ㄓ霉芷芷囱b不合理，對管片拼裝點(diǎn)位的選擇缺乏經(jīng)驗(yàn)造成的。本文擬對通用管片封頂塊位置的選擇過程做一些簡要敘述，以期對類似工程有所參考。
1 管片拼裝方式
我們使用的是帶有不同楔形量的螺栓緊固通用管片，管片形式分為L1、L2、B1、B2、B3、F六種，每塊管片都有不同的楔形量，我們依靠這個(gè)楔形量來實(shí)現(xiàn)隧道的轉(zhuǎn)向及盾構(gòu)機(jī)的輔助控制，其中F管片的楔形量最小，拼裝順序如圖1：

2 F管片位置的選擇
在盾構(gòu)機(jī)前進(jìn)時(shí)，管片的拼裝位置極其重要，對盾構(gòu)機(jī)前進(jìn)時(shí)的姿態(tài)控制很有效。當(dāng)管片與推進(jìn)千斤頂接觸平面不重合時(shí)，在千斤頂產(chǎn)生推力時(shí)管片即出現(xiàn)裂縫導(dǎo)致漏水，并且此時(shí)出現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)難以控制，很難遵循預(yù)定線路前進(jìn)。我們經(jīng)過分析，施工時(shí)盾構(gòu)機(jī)的總推力約為1100t，每個(gè)千斤頂?shù)耐屏?0t，由于管片與推進(jìn)千斤頂接觸平面有個(gè)夾角，近似于線接觸，管片混凝土的拉伸強(qiáng)度為50kg／平方厘米左右，而千斤頂產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過該值，由此判斷管片開裂起因于千斤頂與管片平面不重合。并且由于管片碎裂使得盾構(gòu)機(jī)各個(gè)千斤頂不同步，導(dǎo)致很難控制方向。
所以應(yīng)使管片與推進(jìn)千斤頂接觸平面盡量重合，這可以通過選擇管片的拼裝位置來實(shí)現(xiàn)。在選擇管片位置時(shí)，有兩個(gè)參數(shù)需要考慮，一個(gè)是盾尾間隙的保證；另一個(gè)是管片平面走向趨勢。管片趨勢相關(guān)的參數(shù)有：推進(jìn)汕缸行程，鉸接油缸行程，管片平面位置，如圖2。
由此我們就可以得到管片走向趨勢：CH(水平走向趨勢)=Fb—Fd；CV(垂直走向趨勢)=Fa-Fc。

其中，F(xiàn)a=Pa-Aa Fb=Pb-Ab Fc=Pc-Ac Fd=Pd-Ad
當(dāng)我們用管片的不同楔形量來使CH、CV為。時(shí)，管片平面就與盾構(gòu)機(jī)前進(jìn)平面重合，此時(shí)盾構(gòu)機(jī)的千斤頂受力情況最好，便于整個(gè)掘進(jìn)工序，當(dāng)楔形量不能使CH與CV同時(shí)為0時(shí)。時(shí)，應(yīng)盡量使其中一個(gè)保持最小，使盾構(gòu)機(jī)能獲得最大的推進(jìn)力，并使側(cè)向分力減小，便于盾構(gòu)機(jī)遵循預(yù)定線路前進(jìn)。因此，應(yīng)優(yōu)先考慮管片趨勢。
3盾尾間隙對選擇管片位置的影響
不同點(diǎn)位的選擇，可以控制盾尾間隙，由于在盾尾后部設(shè)有一圈加強(qiáng)環(huán)，可以保持盾尾保圓度另外還可以作為一道止水環(huán)，防止泥水進(jìn)人盾尾密封刷內(nèi)。加強(qiáng)環(huán)高度為45mm，而且盾構(gòu)機(jī)在不同的線路上總是有一定的偏移量，因此盾尾間隙要保持在45mm以上，否則會使加強(qiáng)環(huán)擠壓管片造成碎裂，并妨礙了掘進(jìn)時(shí)方向的控制。由于管片類型不同，對盾尾間隙可以起到調(diào)節(jié)作用，我們把盾尾分成11個(gè)點(diǎn)位。例如：當(dāng)F塊位于3點(diǎn)位置時(shí)，就可以將3點(diǎn)位置上的盾尾間隙減小，而9點(diǎn)鐘位置間隙得到最大補(bǔ)償見圖3。

當(dāng)前進(jìn)線路為小半徑曲線時(shí)，一側(cè)盾尾間隙會變得很小，而且始終這樣。出于對盾尾間隙的考慮，我們選擇的管片位置有時(shí)很不利于盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)，使得千斤頂平面與管片平面有很大的一個(gè)夾角，由于這個(gè)原因會導(dǎo)致管片發(fā)生擠碎現(xiàn)象，造成盾構(gòu)機(jī)的控制上的困難。當(dāng)管片經(jīng)常發(fā)生碎裂時(shí)，我們就要通過控制盾構(gòu)機(jī)的線路來使間隙得到平衡，從而選擇最適合的點(diǎn)位如圖4。

當(dāng)間隙得到平衡后再還回原來線路，但是調(diào)整線路應(yīng)盡量小。
再次掘進(jìn)時(shí)，我們對管片拼裝位置做了仔細(xì)的推敲再進(jìn)行拼裝，使管片位置最優(yōu)化，再也沒有出現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)時(shí)因管片碎裂造成難以控制的現(xiàn)象。通過對管片拼裝點(diǎn)位的深入了解和研究，我們對通用管片襯砌隧道的掘進(jìn)控制技術(shù)有了很大的提高。