盾构姿态操纵与管片拼装技术

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1、盾构姿态操纵与管片拼装技术盾构姿态操纵与管片拼装彼此阻碍，彼此制约的两个进程。盾构姿态操纵与 管片拼装应以隧道设计轴线操纵为目标，同时二者彼此和谐，保证管片拼装质量， 幸免管片产生破损。盾构的姿态操纵是盾构施工中的一个重要环节。盾构姿态操纵的大体原那 么：以隧道设计轴线为目标，误差操纵在设计范围内，同时在掘进进程进行盾构 姿态调整确保不破坏管片。盾构推动进程中，依托千斤顶不断向前推动，为便于轴线操纵，将千斤顶设 置分成不同区域。在切口水压正确设定的前提下，应严格操纵各区域油压，同时 操纵千斤顶的行程，合理纠偏，做到勤纠，减小单次纠偏量，实现盾构沿设计轴 线方向推动。设计轴线操纵范围：平面操纵：

2、100mm，高程操纵：-100mm。本工程采纳通 用楔形管片作为隧道衬砌。其不同的旋转位置，将产生不同的上、下、左、右超 前量，通过不同位置管片的拼装，实现对隧道轴线的拟合。因此拼装前管片的选 型相当重要。选择正确的管片旋转角度，能保证拼装工作的顺利进行提高拼装质 量，保证构筑隧道符合设计轴线。另外，盾构推动施工中，成环管片作为盾构推 动后座，对盾构推动起到一种导向作用。为此，在盾构推动尤其是曲线推动时， 应通过严格的计算和量测来确信管片的超前量。同时应用盾构本身 PPS 系统综合 系统，合理选取管片旋转位置，以达到管片相应的超前量，使管片环面始终垂直 于设计轴线。1. 盾构姿态操纵与管片拼装

3、的大体原那么1.1 直线段施工直线段施工最理想的状态是隧道设计中线与盾构轴线管片中线重合。但实际 施工情形，三条线之间存在误差。下面分几种大体情形进行讨论：(1) 三条线大体重合：理论上，管片拼装时K块能够交替放在圆心对称的 位置。可是，为了保证拼装精度，应幸免K显现隧道下部。最好K块交替放。 与270位置。K块在右边，左右油缸行程差25mm，K块在左侧，左右油缸行程 差一25mm。(2) 盾构轴线与隧道轴线重合假设管片端面与隧道设计轴线的垂直面存在夹角最不利的情形是两平面 在水平面上的投影夹角为。(顺时针为正)。现在管片一侧超前D。，为维持盾构 姿态不变，油缸行程差为D0e。通过下环管片拼装

4、，纠正管片轴线，并尽可能与盾构轴线一致。因此，应常常测量管片端面情形。（3）管片轴线与隧道设计轴线重合（这种情形不行判定）1）假设管片拼装后，盾构机轴线与隧道设计轴线存在夹角为e,这时在盾 尾间隙许诺的情形下，一样应保证管片与设计轴线一致，一样通过调整油缸行程 调整盾构姿态。（4）管片中心与盾构中心的有误差 由于盾构机的平行移动管片与盾构机的关系如图1所示。图 1 盾构与管片轴线误差示用意假设管片与盾构不失圆，管片与盾尾的上下左右间隙值6、6、6、6 tbr 可在现场测得，管片中心（O）与盾构机盾构平行移动示用意中心（O ）的误差6、 gd6 ，如图 1 所示。那么可用以下公式计算：hS,=r

5、-/5 v+ / h/尸寺 31厂戈）产汁厂十/卜二厂-&十Qi力尸寺（5-3）8 = 40一 2 +6 2minvh因6 0，故尽管盾尾前部与尾端存在间隙，但如6 26 21600 时，管片 minvh与盾构机的尾部就有可能相接触。实际情形管片拼装后为椭圆形，如图 2 所示。若是椭圆度为4%,管片水平方向直径至少增加22mm。相应一侧盾尾间隙减小11mm。图 2 管片失圆示用意若是上述情形发生在管片拼装前，管片 K 块设在间隙大的一侧，使管片中心 向盾构中心移动；若是上述情形发生在管片拼装后，若是盾构轴线与管片轴线位 于隧道设计轴线一侧，盾构最好沿原先的方向掘进，然后通过下一环管片进行调 整

6、，或调整盾构轴线远离隧道设计轴线。若是盾构轴线与管片轴线位于隧道设计 轴线双侧，调整盾构姿态，使盾构中心向管片中心移动。(5) 三条轴线不重合而且轴线水平移动 通常施工进程中，常常产生上述复杂情形，现在盾构姿态调整应综合考虑掘 进方向，同时幸免损坏管片，管片选型应考虑隧道设计轴线并与盾构姿态相适应。 慢慢伐整盾构掘进方向。盾构机长度 盾构机长度图 3 盾构机位置预测方式A.盾构姿态调整：(1) 偏移量计算：管片拼装后，盾构推动2m,对应的角度转变为G,那么 对应打算线性的偏移量的计算由图3所示，6按下式计算：8 =8 +85 =(8 -8 ) % 671h0 tO J116/8 =8 + L

7、sin(0 /2)2p18 = R (1 - cos0) = ALsin(0/2)p式中：6 1盾构沿设计方向前进引发的变位量6 方向修正的变位量；26 刀盘初始误差量；h06 盾尾初始误差量；t05盾构旋转引发的误差量；L盾构掘进长度；L盾构长度；L管片拼装终止油缸撑靴之前的盾构长度；L1管片拼装终止油缸撑靴以后的盾构长度；2R盾构选择角度；9打算盾构轴线转变角度（最大为（5 S ） /L）。（2）油缸行程差计算盾构推动ALm,对应的角度转变为9,油缸行程差计算如图4所示。计算公 式如下：S -AS初S1= 2= 2SJR+D 2 R-D 2AL = 2jR由上式得：AS 二 S S 二 2

8、D J +AS终 120初式中：S 掘进A L时油缸行程差； 终S 一掘进A L时油缸行程；1终S掘进A L时油缸行程；2终D 油缸间距；9打算转动角度；AS ,初始油缸行程（二S - S ）B.管片拼装: 管片拼装的大体原那么是适应盾构姿态调整,选择合理管片拼装位置,使管 片中心线旋转。有关管片超前量的计算见曲线段施工。1.2 曲线段施工 曲线段盾构施工的大体原那么是盾构轴线与管片轴线始终沿曲线割线方向,如图5 所示。隧道轴线从直线转变到圆 曲线时，盾构从圆直点开始掘进L,第一 偏转9/2，然后管片轴线偏转9/2，以 后在圆曲线上，由于盾构掘进始终超前 管片拼装，盾构掘进一个循环(管片宽度

9、L = 2m),盾构轴线与管片轴线偏转角度 9从0转变到9(9=2/R)。因此，曲 线段掘进，管片与盾尾需要一个最小的 盾尾间隙。隧道轴线从圆曲线转变到直 线，盾构从圆直点开始掘进L，第一偏转 9 /2，然后管片轴线偏转9 /2。L1.2.1 最小盾尾间隙的计算图5盾构曲线段掘进示意图图6 曲线施工和方向矫正时刻隙( 1)曲线施工和蛇形修正时必需的最小盾尾间隙(最小曲线半径 800m) 如图 6 所示。l242x 二(R - Do/ 2)(1 -吶)/2 4(D72)二 4(80035.5)二 0.005m 二5mm0R隧道曲线半径；D0管片外径；L 盾尾长度。( 2)盾构掘进进程中盾尾间隙的

10、转变假设盾构始终沿设计轴线的割线前进，油缸撑靴位置始终位于设计轴线上盾构机掘进2m，盾构机旋转的角度2/R，如图7所示。现在盾尾与管片中线距离 转变为：22As = x (L - 2) = x (4 - 2) = 0.005m = 5 mm800 8001.2.2 管片拼装超前量计算一 本工程最小曲线半径800m，管片拟合曲线需要的理论超前量计算如图7所 示。图 7 管片外弧面楔形量计算简图AL = 11x2 = 0.0275m = 27.5mm。R 8001.2.3 盾构姿态操纵与管片拼装操纵标准依照武汉长江隧道工程设计轴线操纵标准、盾构机设计参数(盾构机长度 盾尾间隙等)制定盾构姿态操纵与

11、管片拼装标准。表 1 管片拼装质量操纵标准水平偏 差(mm)竖向偏 差(mm)椭圆度管片与盾 构中心偏 差(mm)最小盾尾间隙 (mm)管片环面 不平整度(mm)管片接 缝(mm)管片错 台(mm)直线段曲线段纵 缝环 缝纵 缝环 缝1001004%o（5%。）155105211510表 2 盾构姿态操纵标准水平偏差1(mm):竖向偏差(mm)：椭圆度滚动j上下倾斜左右倾斜j每环的最大纠 偏量(mm)100 10001 %02%| 2%2%102. 盾构姿态操纵技术2.1 盾构掘进方向操纵方式(1) 采纳 PPS 隧道自动导向系统和人工测量辅助进行盾构姿态监测该系统配置了导向、自动定位、掘进程

12、序软件和显示器等，能够全天候在盾 构机主控室动态显示盾构机当前位置与隧道设计轴线的误差和趋势。据此调整操 纵盾构机掘进方向，使其始终维持在许诺的误差范围内。随着盾构推动导向系统后视基准点需要前移，必需通过人工测量来进行精准 定位，为保证推动方向的准确靠得住性，拟每周进行两次人工测量，以校核自动 导向系统的测量数据并复核盾构机的位置、姿态，确保盾构掘进方向的正确。（2）采纳分区操作盾构机推动油缸操纵盾构掘进方向 依照线路条件所做的分段轴线拟合操纵打算、导向系统反映的盾构姿态信 息，结合隧道地层情形，通过度区操作盾构机的推动油缸来操纵掘进方向。在上 坡段掘进时，适当加大盾构机下部油缸的推力；在下坡

13、段掘进时那么适当加大上 部油缸的推力；在左转弯曲线段掘进时，那么适当加大右边油缸推力；在右转弯 曲线掘进时，那么适当加大左侧油缸的推力；在直线平坡段掘进时，那么应尽可 能使所有油缸的推力维持一致。在均匀的地质条件时，维持所有油缸推力一致； 在软硬不均的地层中掘进时，那么应依照不同地层在断面的具体散布情形，遵循 硬地层一侧推动油缸的推力适当加大，软地层一侧油缸的推力适当减小的原那么 来操作。2.2 盾构掘进姿态调整与纠偏在实际施工中，由于地质突变等缘故盾构机推动方向可能会偏离设计轴线并 达到治理警戒值；在稳固地层中掘进，因地层提供的转动阻力小，可能会产生盾 体转动误差；在线路变坡段或急弯段掘进，

14、有可能产生较大的误差。因此应及时 调整盾构机姿态、纠正误差。参照上述方式分区操作推动油缸来调整盾构机姿态， 纠正误差，将盾构机的方向操纵调整到符合要求的范围内。（1）转动纠偏 当转动超限时，盾构机遇自动报警，现在应采纳盾构刀盘反转的方式纠正转 动误差。许诺转动误差时，盾构机报警，提示操纵者必需切换刀盘旋转方向， 进行反转纠偏。（2）竖直方向纠偏与水平方向纠偏 操纵盾构机方向的要紧因素是千斤顶的单侧推力，当盾构机显现下俯时，可 加大下侧千斤顶的推力，当盾构机显现上仰时，可加大上侧千斤顶的推力来进行 纠偏。盾构纠偏的大体原那么是盾构与设计轴线水平与竖向误差操纵在75mm （设 计允许误差100mm

15、 ）之内为目标，幸免纠偏过猛，保证管片拼装所需的最小盾尾 间隙（初步定10mm），每环的最大纠偏量不大与9.0mm。（3）盾构上下倾斜与水平倾斜 盾构掘进进程中可能存在盾构机轴线与隧道设计轴线方向的误差，为了维持 盾构良好姿态，幸免管片的受力不均，盾构上下倾斜与水平倾斜应操纵在2%之 内。幸免因管片衬砌环的中心和盾构机的中心有偏移，使管片局部受力过大引发管片破损。2.3 方向操纵及纠偏注意事项（1）在切换刀盘转动方向时，应保留适当的时刻距离，推动油缸油压的调 整不宜过快、过大，切换速度过快可能造成管片受力状态突变，而使管片损坏。（2）依照掌子面地层情形应及时调整掘进参数，调整掘进方向时应设置警

16、 戒值与限制值。达到警戒值时就应该实行纠偏程序。（3）蛇行的修正应以长距离慢慢修正为原那么，如修正得过急，蛇行反而 加倍明显。在直线推动的情形下，应选取盾构当前所在位置点与设计线上远方的 一点作一直线，然后再以这条线为新的基准进行线形治理。在曲线推动的情形下， 应利用使盾构当前所在位置点与远方点的连线同设计曲线相切。（4）正确进行管片选型，确保拼装质量与精度。（5）严格操纵纠偏力度，避免盾构机发生卡壳现象。（6）盾构始发抵达时方向操纵极为重要，应依照始发、抵达掘进的有关技 术要求，做好测量定位工作。2.4 管片拼装技术2.5 管片型式本工程施工中，采纳错缝拼装通用楔形管片。拼装方式采纳错缝拼装

17、。即通 过旋转调整管片位置，知足隧道设计轴线要求（曲线），同时使隧道纵向连接缝不 在同一直线上。错缝拼装具有圆环管片接缝刚度散布趋于均匀、圆环整体刚度高、 接缝及整体结构变形小等优势。采纳通用楔形管片通过管片的精准定位，提高了 管片的拼装质量，且管片型号单一，便于管片的贮存、运输及施工治理。盾构隧道管片外径11000mm，内径10000mm，管片环宽2000mm，采纳双面楔 形的通用楔型管片，楔形量为55mm，采纳9块等分“大楔型封顶”分块形式。 每环管片由一环封顶块F（小封顶块1/3纵向插入）、两块邻接块L和6块标准块 B组成。环宽2m,厚度500mm，楔形管片的楔形量为2X25.0 = 5

18、0mm。环与环间 以38根M30的纵向斜螺栓相连，块与块间以30根M36的环向斜螺栓相连。2.6 管片选型2.6.1 程序选形阻碍管片选型的要紧阻碍因素包括：隧道线形、盾构姿态（偏离中线的位置 及其趋势）、盾尾间隙、油缸行程、交接油缸行程（若是有）、封顶块的位置。在 进行管片选型时需检查其正确性。推动油缸（Push Rams）通常这些数值将从TBM的PLC中自动传输，也可采纳人工输入。若是不直接在那儿测量，这些数值将转换到标识位置：12，3，6和9点。 上，右，下，左 主油缸（推动油缸）的行程盾尾间隙上，右，下，左 盾尾间隙测量值。当测量盾尾间隙的SLUM系统PLC中自 动传输不，也可人工测量

19、管片的盾尾间隙，并将之人工输入。 参考点（Reference Point）此点与当前TBM位置的pps-T显示前端参考点相同。Chainage（里程）位置：参考点位置Offse t（偏移）H偏移水平参考点偏移Offset V偏移竖直参考点偏移Tend.（趋势）H趋势盾构机水平趋势Tend. V 参考管片类型趋势盾构机竖直趋势通常，这些数值是不被改变的，因为从数据库读取一个数值后，其它数值仅 在工作状态改变时才需要更改。必需毫无错误地输入或确信它。如不正确那么当 前计算的管片序列无效。 前后参考管片数量从以前计算的管片序列中读取的管片编号，因其已由当前工作（传输、卸载 等）预先确信。 权重 设定

20、上述阻碍管片选型的各因素的全重。如最正确下一环计算中油缸伸长差距的相关权重（重要性比）、最正确下一环计算中盾尾间隙差距的相关权重（重 要性比）、盾构偏移中线的权重、封顶块的位置等。本工程采纳通用楔形管片作为隧道衬砌。其不同的旋转位置，将产生不同的上、下、左、右超前量，通过不同位置管片的拼装，实现对隧道轴线的拟合。因此拼装前管片的选型相当重要。选择正确的管片旋转角度，能保证拼装工作的顺利进行提高拼装质量，保证构筑隧道符合设计轴线。另外，盾构推动施工中，成环管片作为盾构推动后座，对盾构推动起到一种导向作用。为此，在盾构推动尤其是曲线推动时，应通过严格的计算和量测来确信管片的超前量。同时应用盾构本身

21、 PPS 系统结合盾构姿态，合理选取管片旋转位置，以达到管片相应的超前量，使管片环面始终垂直于设计轴线。2.6.2 超前量计算 管片安装点位及超前量如表 3。表 3 管片旋转型号及超前量点位编号k块的位置超前量（mm）依照不同管片拼装组合计算管片超前量及中心偏移量。计算结果见表 2 。 该计算表假设第一环管片轴线与隧道设计轴线平行。实际施工进程中，管片轴线 与隧道设计轴线的关系转变。管片端面与隧道设计轴线的空间关系，通过油缸行 程差（确信管片端面相关于盾构的位置）、盾尾间隙（确信盾构与管片轴线的相 对关系）及盾构姿态确信。依照盾构姿态操纵与管片拼装的大体原那么，盾构沿着线形走，管片适应盾 构姿

22、态，为了简化分析，管片依照盾构相对位置进行调整。管片轴线向盾构轴线 调整，假设管片轴线与盾构夹角为e。计算见图7。图 7 管片与盾构姿态调整图由于管片采纳的是通用楔形管片，若是下一环管片轴线与盾构轴线重合，由 图可知：管片选型时应知足下式要求：(L1-L2) /2-(Szl Sz2) /D= 0L/2-AS二D 0(AL 0=AH(AV)表2不同管片拼装组合管片超前量及中心偏移量点位编 号第一环管 片k块的 位置超前量第环偏差量下左右上上下左右110点位编 号第二环管 片k块的 位置超前量水平偏差(mm)竖向偏差(mm)下左右上左偏为正上偏为正1102303507470590611071308

23、1509170101901121012230132501427015290163101733018350点位编第一环管 片k块的 位置超前量第环偏差量下左右上上下左右230点位编第二环管 片k块的 位置超前量水的偏差(mm)竖向偏差(mm)下左右上左偏为正上偏为正1102303504705906110713081509170101901121012230132501427015290163101733018350点位编 号第一环管 片k块的 位置超前量第环偏差量下左右上上下左右350点位编 号第二环管 片k块的 位置超前量水平偏差(mm)竖向偏差(mm)下左右上左偏为正上偏为正11023035

24、04.384705906110713081509170101901121012230132501427015290163101733018350点位编 号第一环管 片k块的 位置超前量第环偏差量下左右上上下左右470点位编 号第二环管 片k块的 位置超前量水平偏差(mm)竖向偏差(mm)下左右上左偏为正上偏为正11023035047059061107130815091701019011210122301325071427015290163101733018350点位编第一环管 片k块的 位置超前量第环偏差量下左右上上下左右590点位编第二环管 片k块的 位置超前量水平偏差(mm)竖向偏差(mm

25、)下左右上左偏为正上偏为正1102303504705906110713081509170101901121012230132501427015290163101733018350点位编第一环管 片k块的 位置超前量第环偏差量下左右上上下左右6110点位编第二环管 片k块的 位置超前量水平偏差(mm)竖向偏差(mm)下左右上左偏为正上偏为正11022303504705906110713081509170101901121012230132501427050.0015290163101733018350点位编第一环管超前量第环左右偏差量号片k块的 位置下左右上上下左右7130点位编 号第二环管 片

26、k块的 位置超前量水平偏差(mm)竖向偏差(mm)下左右上左偏为正上偏为正1102303504705900611071308150917010190112101223013250142701529016310173303.3718350点位编 号第一环管 片k块的 位置超前量第环偏差量下左右上上下左右8150点位编 号第二环管 片k块的 位置超前量水平偏差(mm)竖向偏差(mm)下左右上左偏为正上偏为正11023025.023504705906110713081509170101901121012230132501427015290163101733018350点位编第一环管 片k块的 位置超

27、前量第环偏差量下左右上上下左右91704.42点位编第二环管 片k块的 位置超前量水平偏差(mm)竖向偏差(mm)下左右上左偏为正上偏为正110230350470590-2.246110713081509170101901121012230132501427015290163101733018350点位编 号第一环管 片k块的 位置超前量第环偏差量下左右上上下左右10190点位编 号第二环管 片k块的 位置超前量水平偏差(mm)竖向偏差(mm)下左右上左偏为正上偏为正1102303504705906110713081509170101901121012230132501427015290163

28、101733018350点位编 号第一环管 片k块的 位置超前量第环偏差量下左右上上下左右11210点位编 号第二环管 片k块的 位置超前量水平偏差(mm)竖向偏差(mm)下左右上左偏为正上偏为正11023035047059061107130815091701019011210122301325014270152901631017330183501点位编 号第一环管 片k块的 位置超前量第环偏差量下左右上上下左右1230点位编 号第二环管 片k块的 位置超前量水平偏差(mm)与竖向的 偏差(mm)下左右上左偏为正上偏为正1102302.47350470590611071308150917010

29、1901121012230132501427015290163101733018350点位编第一环管 片k块的 位置超前量第环偏差量下左右上上下左右13250点位编第二环管 片k块的 位置超前量水平偏差(mm)竖向偏差(mm)下左右上左偏为正上偏为正110230350470590611071308150917010190112101223013250142701529016310173301835020.52点位编 号第一环管 片k块的 位置超前量第环偏差量下左右上上下左右14270点位编 号第二环管 片k块的 位置超前量水平偏差(mm)竖向偏差(mm)下左右上左偏为正上偏为正11023035

30、04705906110713081509170101901121012230132501427015290163101733018350点位编 号第一环管 片k块的 位置超前量第环偏差量下左右上上下左右15290点位编第二环管超前量水平偏差竖向偏差号片k块的 位置(mm)(mm)下左右上左偏为正上偏为正1102303504705906110713081509170101901121012230132501427015290163101733018350点位编第一环管 片k块的 位置超前量第环偏差量下左右上上下左右16310点位编第二环管 片k块的 位置超前量水平偏差(mm)竖向偏差(mm)下左

31、右上左偏为正上偏为正1102303504705906110713081509170101901121012230132501427015290163101733018350点位编第一环管 片k块的 位置超前量第环偏差量下左右上上下左右17330点位编第二环管 片k块的 位置超前量水平偏差(mm)竖向偏差(mm)下左右上左偏为正上偏为正1102303504705906110713081509170101901121012230132501427015290163101733018350点位编第一环管 片k块的 位置超前量第环偏差量下左右上上下左右18350点位编第二环管 片k块的 位置超前量水平

32、偏差(mm)竖向偏差(mm)下左右上左偏为正上偏为正11023035047059061107130815091701019011210122301325014270152901631017330183502.6.4 拼装顺序可是，由于隧道线形、盾构姿态的限制，k块位于隧道下半断面，最不利的 是封顶块位于隧道底部。通常采纳两种安装方式：1) 依照“L1-B 1-B 2-B 3-B 4-B 5-B 6-L”顺序拼装。若是持续两环显现 封顶块位于隧道底部，那么后一环采纳反方向拼装，以幸免隧道向同一方向转动。 但可能引发部份后拼装管片间纵缝过大。2) 第一平装B4 (B3),然后对称拼装B 2 B 5

33、- B 1 B 6-L1-L2。这种 情形易引发先拼装管片纵缝过大，无益于封顶块的安装，从而在邻接块与封顶块 之间产生破损。（4）管片安装方式1）管片选型以知足隧洞线型为前提，重点考虑管片安装后盾尾间隙要知足 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。2）本工程采纳通用管片，管片选型时尽可能使k块位于隧道上半断面，安 装尽可能从隧洞底部开始，然后依次安装相邻块，最后安装封顶块。如此能够减 小纵缝张开量。有利于管片封顶快的安装。3）封顶块安装前，对止水条进行润滑处置，安装时先径向插入50cm，调整 位置后缓慢纵向顶推。4）管片块安装到位后，及时伸出相应位置的推动油缸顶紧管片，

34、其顶推力 大于稳固管片所需力，然后方可移开管片安装机。5）在管片环离开盾尾后要对管片连接螺栓进行二次紧固。3. 管片拼装与盾构姿态操纵中常见的问题及解决方法管片拼装进程中通常由于以下缘故引发管片破损问题：1由于压浆的作用荷载和土压力荷载，在盾构后方的衬砌环中引发变形， 这些衬砌环和盾构内的管片衬砌环连接在一路，在隧道轴向发生了所谓下垂现 象。2新的衬砌环是在盾构内进行拼装的，加上在地层中已经变了形的衬砌环 的形状。3拼装管片时，盾构千斤顶中的一部份被回缩，而在现在已被拼装的管片 衬砌有位移，衬砌环环接头面上成为不怎么平整，如此一来，已拼装好的管片衬 砌中发生了应力集中现象，就此会引发管片结构裂

35、痕的产生。4.对管片的拼装来讲，通常做不到很完善的，每每在拼装K型块管片时， 往往存在着多余间隙的场合，和不足的场合。关于存在比需要以上的余隙时，管 片要进入内侧；而在比需要以下的余隙时，那么要从拱顶向外侧移动。5后背压注成为衬砌变形的缘故。通过压注浆液的稠度、硬化时刻、压注 方式等组合，在隧道周围压注力的散布有偏置时，就会造衬砌结构的变形。3.1 管片碎裂一、现象 拼装完成的管片有缺角掉边和裂痕，使结构强度受到阻碍，且产生渗漏。 二、缘故分析（1）管片在脱模、贮存、运输进程中发生碰撞，致使管片的边角缺损；（2）拼装时管片在盾尾中的偏心量太大，管片与盾尾发生磕碰现象，和盾构推动时盾壳卡坏管片；

36、（3）定位凹凸榫的管片，在拼装时位置不准，凹凸榫没有对齐，在千斤顶 靠拢时会由于凸榫对凹榫的径向分力而顶坏管片。（4）管片拼装时彼此位置错动，管片与管片间没有形成面接触，盾构推动 时在接触点处产生应力集中而使管片的角碎裂；（5）前一环管片的环面不平，使后一环管片单边接触，在千斤顶的推动下 形同跷跷板，管片受到额外的弯矩而断裂。在封顶块与邻接块的接缝处的环面不 平，也是致使邻接块两角容易碎裂的缘故；（6）拼装好的邻接块开口量不够，在插入封顶块时刻隙偏小，如强行插入， 那么致使封顶块管片或邻接块管片的角崩落；（7）拼装机在操作时转速过大，拼装时管片发生碰撞边角崩落；（8）管片整环发生偏转，管片局部

37、受力不均，产生弯矩，使管片角部破损（9）管片错台过大，在油缸推力下使管片内弧面破损； 下面是几种常常显现的管片破损情形：3.1.1 盾构千斤顶顶力引发的管片裂痕（1）衬砌环接头面没有形成在同一平面上，和在管片结构中发生了大值弯 矩， 从而产生间隙产生裂痕。图 7 管片反面的裂痕1现象 同一环管片在拼装完成后迎千斤顶一侧环面不在同一平面上，不同块之间有 凹凸现象存在，如图 7所示。给下一环的拼装带来阻碍，致使环向螺栓穿进困难， 管片碎裂等问题。二、缘故分析1）管片制作误差尺寸累计；2）拼装时前后两环管片间夹有杂物；3）千斤顶的顶力不均匀，使环缝间的止水条紧缩量不相同；4）纠偏楔子的粘贴部位、厚度

38、不符合要求；5）止水条粘贴不牢，拼装时翻到槽外，使与前一环的环面不密贴，引发该 块管片凸出；6）成环管片的环、纵向螺栓没有及时拧紧及复紧。3、预防方法1）拼装前检测前一环管片的环面情形,决定本环拼装时纠偏量及纠偏方法；2）清除环面和盾尾内的各类杂物；3）操纵千斤顶顶力均匀；4）提高纠偏楔子的粘贴质量；5）检查止水条的粘贴情形，保证止水条粘贴靠得住；6）盾构推动时骑缝千斤顶应开启，保证环面平整。4、治理方式关于已形成环面不平的管片，在下一环及时加贴楔子纠正环面，使环面平整（2）相邻环面中心有偏移，K型块等管片的部份管片体落入隧道的内部空间一侧时，隧道内侧或邻接管片的层土一侧的偶角处便产生了裂痕现

39、象（图8）。图 8 错台引发的裂痕一、现象 纵缝质量差表此刻同环相邻的管片彼此位置发生变更，致使纵缝显现了前后 喇叭、内外张角、内弧面产生踏步、纵缝过宽、两块管片相对旋转等质量问题。 关于隧道的防水、管片的受力都造成严峻的危害。二、缘故分析1）拼装时管片没有放正，盾壳内有杂物，使落底块管片放不到位或产生上 翘、下翻，环面有杂物夹入环缝，也会使纵缝产生前后喇叭；2）拼装时管片未能形成正圆，造成内外张角；3）前一环管片的基准不准，造成新拼装的管片位置亦不准；4）隧道轴线与盾构的实际中心线不一致，使管片与盾壳相碰，无法拼成正 圆，只能拼成椭圆，纵缝质量也就无法保证。3、预防方法1）拼装前做好盾壳与管

40、片各面的清理工作，避免杂物夹入管片之间；2）推动时勤纠偏，使盾构的轴线与设计轴线的误差尽可能减少，保证管片 能够居中拼装，管片周围有足够的建筑间隙使管片能拼装成正圆；3）环面的误差及时进行纠正，使拼装完成的管片中心线与设计轴线误差减 少，管片始终能够在盾尾内居中拼装；4）管片正确就位，千斤顶靠拢时要加力均匀，除封顶块外每块管片至少要 有两只千斤顶顶住；5）盾构推动时骑缝的千斤顶应开启，保证环面平整。4、治理方式1）用整圆器进行整圆，通过整圆来改善纵缝的误差；2）管片出盾尾，环向螺栓再进行一次复紧，可改善纵缝的变形。管片被周 围土体包裹住以后，椭圆度会相应地减小，纵缝压密程度提高，现在对螺栓进行

41、 复紧可取得较好的成效；3）采纳局部加贴楔子的方法，作纵缝质量的纠正。（3）接头面处于和倾斜的邻接管片接头面相接触，偶角部位悬空，受力不行、 而产生裂痕（图9）形成这些损伤是由于在管片拼装时的精度很差，不能保证平 整性、正圆度而产生裂痕。所示因盾尾部份的约制和千斤顶的偏离为起因所造成先空號背片后安驶管代I的管片结构的裂痕。图 9 环向错台产生的裂痕3.1.2 盾尾约束与盾构千斤顶推力引发的裂痕问题（1）管片衬砌环的中心和盾构机的中心有偏移，和由于盾构机方向和隧道的方向存在着偏离，无法充分保障盾尾的间隙，产生了隧道轴向的弯矩（图 10）另外，由于盾尾和管片衬砌之间的摩擦力，在隧道轴向作用着较大的

42、张拉荷 载而发生裂痕。这种现象的存在，使得拼装管片的条件恶化，从而助长了形成扁 平形状的衬砌环趋势。一、现象 拼装完成后的管片迎千斤顶的一侧整环环面与盾构推动轴线垂直度误差超 出许诺范围，造成下一环管片拼装困难，并阻碍到盾构推动轴线的操纵。二、缘故分析1）拼装时前后两环管片间夹有杂物，使相邻块管片间的环缝张开量不均匀；2）千斤顶的顶力不均匀，使止水条紧缩量不相同，累计后使环面与轴线不 垂直；3）纠偏楔子的粘贴部位、厚度不符合要求；4）前一环环面与设计轴线不垂直，没有及时地用楔子环纠正；5）盾构推动单向纠偏过量，使管片环缝压密量不均匀而使环面竖直度差。3、预防方法1）拼装时做好清理工作，避免杂物夹杂在管片环缝间；2）尽可能多开启千斤顶，使盾构纠偏的力转变均匀；3）在施工中常常测量管片环面的垂直度，并与轴线相较较，发觉误差，及 早安排制作楔子纠环面排除。4）后二点参见一、圆环管片环面不平整预防方法（4），（5）。4、治理方式1）合理地修改管片的排列顺序，利用增减楔子环（曲线管片）来进行纠偏2）依照需要纠偏的量，在管片上适当的部位加贴厚度渐变的传力衬垫，形成楔子环，对环面进行纠正。一样一次加贴衬垫的厚度最厚不超过6mm。误差大 可持续多环的纠偏达到目的；3）当垂直度误差较大，造成管片拼装极困难，盾壳卡管片严峻时，可