盾构始发负环管片拼装间隙控制

盾构始发负环管片拼装间隙控制一工程描述工程简介左线土压平衡式、右线敞口式盾构使用反力架、始发基座一致，右线土压平衡式盾构为租用设备，使用租赁单位反力架和始发基座。负环拼装负环管片包括负环钢管片和负环混凝土管片。负环钢管片为300mm厚，宽度为300m,内径为5400mm,外径为6000mm的钢制圆环。混凝土管片为300mm厚，宽度为1200mm,内径为54001nm，外径为6000刖。盾构机盾体外径61501nm，壁厚45mm。负环钢管片起到连接负环混凝土管片和反力架的作用。负环管片采用整环错缝拼装。根据盾构井结构尺寸及盾构机主机长度综合考虑采用9环负环管片,其中0环插入结构内750mm。负环混凝土管片拼装由管片拼装机在盾尾内按顺序拼装成型，用连接螺栓连接固定。因盾尾内径与管片外径之间有30mm的间隙，在拼装负环管片时,需要在盾尾下部盾壳内避开千斤顶撑靴位置焊接约1.5米长的“30圆钢4根，沿盾构方向放置，尾部靠在盾尾刷附近。圆钢靠近撑靴方向与盾壳点焊2个点,以方便负环管片安装完成后将其移除。“30圆钢位置分布图如图14。图14圆钢位置分布图第一环负环的位置对整个隧道管片的质量影响很大，因此对第一环负环准确定位。拼装负环时，第一块管片的位置在盾尾画出线条标记，拼装手根据画线给管片定位。负环拼装先拼装落底块（标准型管片A2块），再拼装标准块A1、A3,最后拼装邻接块B1、B2及封顶块C。每安装一块管片，立即将管片连接螺栓插入连接孔，并戴上螺帽用电动扳手紧固。管片安装到位后，及时伸出相应位置的推进千斤顶撑靴固定管片，防止管片倾覆，然后方可移开管片安装机。第一环负环管片拼装成圆后，用4〜5组油缸完成管片的后移，管片在后移过程中，严格控制每组推进油缸的行程，使每组推进油缸的行程差小于10mm,保证管片的断面与设计线路垂直。每拼一环管片由千斤顶推出盾尾,在管片脱离盾尾时及时用木楔垫实管片与始发基座导轨之间的间隙并对管片连接螺栓进行二次紧固。然后采用钢丝绳把负环管片与始发基座捆绑牢固,直至盾构处于出洞前位置。管片与始发基座钢丝绳拉紧图如图15图15管片与始发基座钢丝绳拉紧图工程状况盾构始发拼装负环期间,盾尾间隙控制存在问题。出现-9、-8环拼装完后（往洞门方向为-9、-8至0环），盾尾里焊接930圆钢脱落，插入盾尾刷，待-7负环拼装完后（因盾构还处于调试阶段,-8环拼装完后未后移,待机械修复才后移-8环并拼装-7环）,又暂停拼装,管片由于自重下沉,下部靠紧盾尾壁、无间隙的状况。负环管片下沉示意图如图16图16负环管片下沉示意图二原因分析1）焊接“30圆钢不牢固。本次焊接采用点焊的方法固定圆钢，管片后移时由于焊接点部牢固，导致圆钢随管片后移而脱落后移，击穿盾尾刷；2）始发阶段，盾构机各系统未完全调试合格，导致负环不能连续拼装、将盾构直接顶拢洞门。暂停拼装期间，未注意加强管理，导致圆钢焊点脱落、螺栓变形-7环拼装完后无盾尾间隙未提前发现和解决；3）管片脱落盾尾后，木楔垫在管片与始发基座导轨之间未塞紧，基本靠连接螺栓受力；4）始发阶段拼装手与机械需要磨合，拼装负环时出现纵向有些螺栓插不进螺栓孔的状况，导致连接螺栓数量不够；5）负环钢环上开孔不够或开孔位置与管片螺栓孔不一致，导致与-9环仅10颗螺栓连接。三处理过程及结果1）拆除-7环管片，在-8环下部垫约30mm厚钢板后重新拼装-7环。将已脱出盾尾部分管片及时垫紧木楔、用钢丝绳将管片与始发基座拉紧；2）对所有连接螺栓检查复紧，并将变形比较严重的更换；3）在-9环与负环钢环底部焊接几块垂直于接缝的小钢板，担起管片将力传至反力架；4）加快盾构机调试工作，使之能满足正常施工需求。对劳务工人重新培训交底，缩短其磨合期。四经验教训1）始发基座长度应根据始发井长度设计合理，使之距反力架不超过60cm,负环拼装完后不至于悬空和下坠。若无合适始发基座，应下部设置管片支撑。例如：右线土压平衡盾构始发期间，始发基座与左线盾构始发基座相比，高度矮40cm，长度短约1m。根据盾构井预埋反力架钢板位置安装好反力架后，始发基座距反力架约1.5m，已大于一环管片1.2m的长度。此时，需加工一个简易支架支撑盾构管片，防止其下坠。负环管片拼装后，及时用木楔垫紧和钢丝绳拉紧。管片支撑如图17图17管片支撑图2）负环钢环与混凝土负环连接孔应按管片型式、螺栓孔对应位置和数量设计。安装时，保证螺栓连接数量和质量。北京地铁6号线二期工程15表所用负环管片螺栓孔数量为16个，均布管片侧面，即孔与孔之间角度为22.5°。负环钢环孔位布置图如图18。

图18负环钢环孔位布置图3）负环拼装前，可根据盾构顶拢洞门前所需拼装管片数，建立简易模型计算出因管片自重和相邻管片影响的每环管片下沉量，然后根据计算结果在拼装时于每环管片底部垫丁腈软木垫（管片侧面所贴防水材料）抵消其下沉量。管片下垫丁腈软木垫示意如图19图19管片下垫丁腈软木垫示意图4）盾构未顶拢洞门土体前，前方无反力，只需很小的力就可将管片顶出盾尾。因此，选择推进千斤顶时，管片骑缝处千斤顶必须选择。5）始发期间，因为各种各样的原因不能连续拼装管片而暂停期间，应派专人加强检查管片连接螺栓是否有松动、变形现象，是否需要复紧和更换。应加强监测管片，保证盾尾间隙均匀和管片水平垂直位置准确。6）盾尾中30圆钢焊接时，应保证其焊接质量。宁可负环拼完拆除时比较麻烦，也不该偷工减料造成隐患。另外，保证盾尾间隙可设计一个可拆卸式钢棒。钢棒上部为保证负环管片不受损为圆弧型，下部为方形插入盾体内。盾体于安装位置设置凹槽，凹槽深5mm（因此钢棒高35mm）。为防止钢棒在凹槽左右摆动，凹槽处设高出尾