郭武廣

摘 要：現(xiàn)如今，城市交通越來(lái)越擁擠，阻礙城市向前發(fā)展，為了讓城市交通更加順暢，減少城市交通的壓力，許多一、二線城市都在大力投身于城市軌道交通的設(shè)計(jì)，推動(dòng)著城市交通的向前發(fā)展，更多更頻繁地地鐵隧道施工都在如火如荼的進(jìn)行著。隨著隧道工程建設(shè)的發(fā)展，管片已成為預(yù)制混凝土構(gòu)件的一個(gè)重要產(chǎn)品。伴隨著技術(shù)不斷地創(chuàng)新進(jìn)步，盾構(gòu)技術(shù)會(huì)適用更廣泛的環(huán)境狀況，由于其進(jìn)效率特別高，我國(guó)很多大城市都在廣泛使用。文章主要分析了盾構(gòu)施工方法在地鐵隧道中的運(yùn)用。

關(guān)鍵詞：地鐵隧道；盾構(gòu)法；預(yù)制管片施工

1 盾構(gòu)法介紹

盾構(gòu)法施工是以盾構(gòu)機(jī)這種施工機(jī)械在地面以下暗挖地道的一種施工方法。盾構(gòu)施工作為一種新穎的施工技術(shù)方法，在現(xiàn)在城市地鐵隧道施工中得到了廣泛的應(yīng)用，此方法有很多優(yōu)點(diǎn)，不僅安全而且還高效快速，在比較復(fù)雜的地層環(huán)境下依然可以正常進(jìn)行施工，并且大量運(yùn)用在市政工程建設(shè)、大型引水的工程建設(shè)以及大型城市軌道建設(shè)。盾構(gòu)施工中隧道結(jié)構(gòu)的襯砌主體為管片，現(xiàn)今為止，主要的管片形式有以下幾種：鋼管片、球墨鑄鐵管片、復(fù)合管片、預(yù)制管片等，它們決定著整個(gè)隧道的質(zhì)量，決定著整個(gè)隧道的使用年限。所謂“盾構(gòu)”，是指配有護(hù)罩的一種專門(mén)用于隧道開(kāi)挖的專用設(shè)備。如圖1所示。

盾構(gòu)法施工最早出現(xiàn)在歐洲，隨后在美國(guó)和日本發(fā)展較快，迄今為止已在世界各地得到廣泛應(yīng)用。

2 地鐵隧道盾構(gòu)施工特點(diǎn)以及施工技術(shù)原理

地鐵盾機(jī)施工主要為穩(wěn)定開(kāi)挖面、挖掘及排土、襯砌（壁后灌漿）三大部分。地鐵盾構(gòu)機(jī)施工具有自動(dòng)化程度高、節(jié)省人力、施工速度快、一次成洞、不受氣候影響、可控制地面沉降、減少對(duì)地面建筑物的影響、水下開(kāi)挖不影響水面交通等特點(diǎn)，在隧洞較長(zhǎng)、埋深較大的情況下，用地鐵盾構(gòu)法施工更為經(jīng)濟(jì)合理。

地鐵盾構(gòu)機(jī)的作業(yè)原理是一個(gè)圓柱體的鋼組件沿隧洞軸線邊向前推動(dòng)邊對(duì)土壤進(jìn)行發(fā)掘。該圓柱體組件的殼體即護(hù)盾，它對(duì)發(fā)掘出的還未襯砌的隧洞段起著臨時(shí)支撐的效果，接受周?chē)翆拥膲毫?，有時(shí)還接受地下水壓以及將地下水擋在外面。發(fā)掘、排土、襯砌等作業(yè)在護(hù)盾的保護(hù)下進(jìn)行。

3 常用隧道管片

在盾構(gòu)隧道中，隧道的截面形狀各不相同，施工方法也有差異，造成其結(jié)構(gòu)受力的性能也不同。所以在設(shè)計(jì)管片時(shí)必須考慮以上諸多因素。隧道管片也就根據(jù)不同的隧道斷面進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要有圓形、矩形、橢圓形等，我國(guó)地下隧道大都以單圓隧道為主，因此管片主要設(shè)計(jì)成圓形的鋼筋混凝土管片。單圓管片一般是根據(jù)隧道的不同直徑進(jìn)行分塊，大都分為4到8塊。如圖2所示，在我國(guó)廣州地鐵盾構(gòu)隧道預(yù)支管片常用的是單圓隧道管片，外徑6000mm，內(nèi)徑5400mm，環(huán)寬1500mm或1200mm，管片有四種類(lèi)型，標(biāo)準(zhǔn)環(huán)（直線）、左轉(zhuǎn)環(huán)（左曲）和右轉(zhuǎn)環(huán)（右曲）、通用環(huán)。每種類(lèi)型根據(jù)配筋不同，用于不同地層，每一環(huán)的管片由六片管片構(gòu)成，由3塊標(biāo)準(zhǔn)塊A1，A2，A3，2塊相鄰連接塊B，C，1塊封頂K塊。

4 盾構(gòu)法預(yù)制管片施工技術(shù)在地鐵隧道施工中的應(yīng)用

（1）管片分塊。管片分為標(biāo)準(zhǔn)塊（A），鄰接塊（B）、（C），封頂塊（K）三類(lèi)，其中封頂塊只有一塊，兩塊緊鄰塊分別為封頂塊兩側(cè)，因此改變標(biāo)準(zhǔn)塊（A）數(shù)量就直接改變斷面尺寸。（2）管片連接，管片之間連接有螺栓接頭、絞接頭等，有直螺栓、彎螺栓、斜螺栓等螺栓連接方式；有研究表明斜螺栓連接對(duì)管片損傷最小，但不適合小直徑、薄管片盾構(gòu)區(qū)間隧道；彎螺栓連接合適薄管片、小直徑盾構(gòu)隧道。目前在國(guó)內(nèi)管片間螺栓類(lèi)型均屬于永久性，因此可拆式螺栓管片是節(jié)約材料的新方向。（3）管片拼裝。盾構(gòu)隧道裝配式襯砌結(jié)構(gòu)管片拼裝方式有通縫、錯(cuò)縫兩種。在通縫與錯(cuò)縫連接受力分析及論證的研究中表明，通縫拼裝的襯砌各環(huán)接頭位置相同，受荷相同的情況下變形一直且相鄰間無(wú)彎矩和剪力傳遞，目前廣泛采用的錯(cuò)縫拼裝襯砌接頭錯(cuò)開(kāi)，受力錯(cuò)綜復(fù)雜致使相鄰管片變形迥異（力的傳遞分散），但研究結(jié)果顯示錯(cuò)縫在防水、控制等問(wèn)題上優(yōu)于通縫。拼裝施工關(guān)鍵點(diǎn)，假定小塊封頂為5+1型式原則是A2→A1（A3）→B（C）→K，在順序上對(duì)線性控制方面做調(diào)正。K塊拼裝方式有徑向插入、縱向插入和先徑向再縱向等方式，目前國(guó)內(nèi)施工大多采用先徑向后縱向的方式拼裝關(guān)鍵塊，徑向搭接長(zhǎng)度需綜合考慮關(guān)鍵塊插入度和盾構(gòu)機(jī)千斤頂?shù)拈L(zhǎng)度（盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)），然而縱向插入的方式主要考慮徑向搭接長(zhǎng)度和插入關(guān)鍵塊時(shí)的間隙。

地鐵盾構(gòu)施工中有若干測(cè)量的手段和方法。盾構(gòu)掘進(jìn)測(cè)量與襯砌環(huán)片測(cè)量。完成上述任務(wù)后進(jìn)行盾構(gòu)掘進(jìn)測(cè)量，由于盾構(gòu)掘進(jìn)利用的是激光導(dǎo)向系統(tǒng)，施工測(cè)量則是利用導(dǎo)線點(diǎn)的控制并對(duì)水準(zhǔn)控制點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)測(cè)量取得的成果，其加權(quán)平均值即為起算數(shù)據(jù)。盾構(gòu)掘進(jìn)測(cè)量的內(nèi)容為盾構(gòu)井、盾構(gòu)拼裝、盾構(gòu)姿態(tài)以及襯砌環(huán)片四項(xiàng)內(nèi)容的測(cè)量，運(yùn)用聯(lián)系測(cè)量方法及所測(cè)的線路中線點(diǎn)和測(cè)量控制點(diǎn)獲取測(cè)設(shè)值，其與設(shè)計(jì)值比較差應(yīng)控制在3mm以下，高程與設(shè)計(jì)值比較差應(yīng)控制在2mm以下，平面偏離、高程偏離以及橫縱向的各項(xiàng)測(cè)量誤差限差均不能與設(shè)計(jì)值發(fā)生太大偏離，測(cè)定實(shí)時(shí)姿態(tài)時(shí)，應(yīng)選擇切口中心為特征點(diǎn)，盾構(gòu)本身方位角與軸線的方位角的比較差為方位角改正差，盾構(gòu)掘進(jìn)方向的修正以此為依據(jù)。盾構(gòu)掘進(jìn)測(cè)量完成后，最后還應(yīng)對(duì)襯砌環(huán)片進(jìn)行測(cè)量，可采用橫尺法測(cè)取其水平和垂直偏差。

5 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，地鐵盾構(gòu)隧道預(yù)支管片施工技術(shù)的應(yīng)用可以讓盾構(gòu)機(jī)更加安全和高效的進(jìn)行施工，現(xiàn)今的地鐵盾構(gòu)施工技術(shù)在自動(dòng)化的程度上已經(jīng)有了很大的提高，特別是掘進(jìn)系統(tǒng)和位姿控制上，對(duì)于盾構(gòu)機(jī)的導(dǎo)向自動(dòng)糾偏以及所以子系統(tǒng)的全面協(xié)調(diào)還需要更深的研究。希望所有人員可以共同努力，克服技術(shù)上的難題，在實(shí)際工作中不斷的對(duì)地鐵盾構(gòu)施工技術(shù)進(jìn)行探索，讓盾構(gòu)技術(shù)可以發(fā)揮更加強(qiáng)大的功能。

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