关于超大直径盾构管片拼装技术研究

朱金彭钱琳运

中交二航局第三工程有限公司江苏省镇江市212000

摘要：文章以南京市纬三路过江通道施工为例，介绍在使用超大直径盾构机时进行管片选型和管片安装的具体方法及注意事项，并针对管片安装过程中存在的场内运输与堆放、防水材料粘贴等问题提出相应的解决措施，并提出了几点拼装质量控制措施。

关键词：超大直径；盾构机；管片拼装

1引言

盾构法作为一种成熟的施工工艺，为地铁隧道工程所广泛采用。在这些隧道施工中，盾构管片拼装是盾构施工的关键环节，贯穿于盾构的整个施工过程。盾构管片拼装与盾构机的推进相辅相成，盾构管片为盾构机的推进提供直接反力，良好的管片姿态能保证盾构推进过程中形成良好的盾构姿态，同样，良好的盾构姿态也为管片拼装提供良好的拼装条件。

2工程概况

南京市纬三路过江通道位于纬七路过江通道下游5km、南京长江大桥上游4.5km处，连接南京主城区与浦口规划新市区中心。通道采用八车道“X”形隧道方案，隧道设计为双层双向八车道。隧道在江中段采用左右线分离两管盾构，盾构直径为14.5m，内设上下层双向四车道，上层均为北岸至南岸方向，下层均为南岸至北岸方向。左右两线北岸段均与定向河路相连，与浦珠路相交。隧道N线（北线）潜洲北部过江与主城的扬子江大道相接，长4930m，其中盾构段3537m。盾构施工采用一台三菱、石川岛和中交天和机械联合生产的泥水加压平衡式盾构机，其中盾构机直径为14.93m，刀盘开挖直径为15.00m。

3管片拼装操作方法

管片拼装是盾构法隧道施工的一个重要工序，是用环、纵向螺栓逐块将高精度预制钢筋砼管片组装而成，整个工序由盾构司机、举重臂操作工和拼装工配合完成。

3.1管片拼装前的准备工作

管片清理：管片下井拼装前，用灰刀清除管片上的浮灰、浮砂，对管片进行清理。防水密封条、传力衬垫、防水涂料检查：管片清洗干静后,在地面上按拼装顺序排列堆放，按设计图要求，按规定粘贴传力垫及防水材料,经质检人员检查合格并填写《管片防水材料贴付检查表》；将检查合格后已粘贴防水材料的管片及管片接缝的连接件和配件、防水垫圈等，用龙门吊运送到井下,装入管片车，由隧道内运输列车运送至工作面。操作人员应全面检查管片拼装机的动力及液压设备是否正常，举重钳子是否灵活、安全可靠[1]。

3.2管片的选型

根据隧道的线路特点居中拼装管片，保证盾尾间隙均匀，管片居中安装，以防盾构与管片间隙一边过大，一边过小，造成盾尾间隙不均匀而降低盾尾密封效果，甚至损坏盾尾刷，施工时将盾尾间隙差值控制在20mm之内。根据特殊要求选型。比如靠近洞门位置考虑的0环，变形缝位置使用变形缝环。根据不同外界环境（不同覆土层、地质、水文环境）选择不同配筋的管片。

3.3管片安装方法

管片采用通用楔形环管片，安装点位以满足隧道线型为前提，重点考虑管片安装后盾尾间隙要满足下一掘进循环限值，确保有足够的盾尾间隙，以防盾尾直接接触管片。管片安装时必须从隧道底部开始，然后依次安装相邻块，最后安装封顶块。每安装一块管片，立即将管片纵环向连接螺栓插入连接，并戴上螺帽用电动扳手紧固。在安装最后一片管片前，应对防水密封条进行涂肥皂水作润滑处理，安装时先径向插入3/4，调整位置后缓慢纵向顶推，防止封顶块顶入时搓坏防水密封条。管片块安装到位后，应及时伸出相应位置的推进油缸顶紧管片，其顶推力应大于稳定管片所需力，然后方可移开管片安装机。管片安装完后及时使用整圆器整圆，并在管片环脱离盾尾后要对管片连接螺栓进行二次紧固。安装管片时采取有效措施避免损坏防水密封条，并应保证管片拼装质量，减少错台，保证其密封止水效果。安装管片后顶出推进油缸，扭紧连接螺栓，保证防水密封条接缝紧密，防止由于相邻两片管片在盾构推进过程中发生错动，防水密封条接缝增大和错动，影响止水效果。

4管片拼装中的常见问题及解决方法

4.1管片场内运输与堆放

管片存放场内采用门吊进行运输。管片出厂前应严格进行检查，主要检查管片龄期、表观质量、型号等。管片装卸时轻吊轻放，避免损坏管片边角。管片堆放应排列整齐，搁置在柔性垫条上，垫条厚度一致，搁置部位上下一致。管片堆放区地坪采用20cm厚C20砼硬化，坚实平整，管片应内弧面向上堆放整齐，堆放高度不得超过4块[2]。

4.2管片防水材料粘贴

选购专业厂商生产的性能优良防水密封条、粘结剂，并对进场的防水材料进行检验，确保其质量合格后使用。管片防水密封条粘贴：在干净、干燥的管片防水槽内均匀涂刷氯丁粘接剂一遍到两遍，同时在防水橡胶密封垫内面也均匀涂刷氯丁粘接剂一遍，涂刷必须均匀，无遗漏。待粘接剂初干（用手接触不粘手、不拉丝），操作人员将防水密封条翻入槽内进行粘贴，粘贴必须四角平整服贴，不可突起蹋下。然后用木锤轻击使密封条与管片粘贴充分，以防止管片在下井吊运和拼装时密封条错位失落，造成拼装困难和防水失效。每环管片防水密封条粘贴后，应在产品使用要求规定的时间之后，才能运送下井使用。管片角部为防水的薄弱环节，角部密封垫应铺设到位，并在管片角部设自粘性加强密封薄片，以加强防水密封效果。管片防水密封条、软木衬垫完成后，将管片翻转，在管片外弧面涂刷水泥基渗透结晶型防水涂料。冬季橡胶防水密封条的使用按照设计及产品说明书进行管理。对粘贴好防水密封条的管片，在运输和装拼中应避免擦碰、剥离、脱落或损伤。

4.3管片拼装质量控制要点

严格进场管片的检查，有破损、裂缝的管片不采用。下井吊装管片和运送管片时应注意保护管片和防水密封条，以免损坏。严禁非管片安装位置的推进油缸与管片安装位置的推进油缸同时收缩。管片安装时必须运用管片安装的微调装置将待装的管片与已安装管片块的内弧面纵面调整到平顺相接以减小错台。调整时动作要平稳，避免管片碰撞破损。工作区域积水时，及时排除积水。处理好管路渗漏点，为管片拼装创造良好的工作环境。防止因作业区积水，影响对管片的准确定位。封顶块安装前，实测并确保顶部两邻接块间间距，并通过推进油泵的伸缩来调整好邻接块间的间距，控制在比设计值略大，以便顺利安装封顶块。推进前检查各油泵衬垫的完好情况，破损的及时调换，同时应仔细观察衬垫与管片环面的吻合程度，不吻合处可增设石棉或橡胶楔子调整，确认吻合后再开始推进。同步注浆时，控制好注浆量的分布和注浆压力。正常推进时，在总注浆量不变的前提下，减少管片下部注浆孔的注浆量，可以减少管片的上浮。在曲线段推进和纠偏时通过有目的地选择盾尾同步注浆孔，改变各个注浆孔的注浆量分配和注浆压力，来调整管片姿态。

5结语

在使用超大直径盾构机进行隧道盾构施工时，应针对不同的问题采用针对性措施，确保管片拼装质量，对充分发挥管片设计性能至关重要，所以要求在工程中需要不断的总结，注意相关数据的收集和整理。有理由期待，在当今设计水平不断提高，施工工艺不断成熟的基础上，隧道建设水平会有更进一步的提高。

参考文献：

[1]陈集勇,肖瑞传,翟国林.大直径泥水盾构施工管片拼装开裂破损原因分析与防治[J].科技展望,2017(25)

[2]李宏波,周建军,张兵,等.超大直径盾构管片拼装机液压和电控系统设计