华东软土地层盾构机掘进姿态及管片破损控制措施

华东软土地层盾构机掘进姿态及管片破损控制措施摘要：盾构隧道在掘进施工工程中，由于各种原因造成盾构机
姿态偏移，需要及时将盾构机姿态与线路线形拟合或近似拟合，并将其调整在一定范围内，这就需要对盾构机掘进姿态进行控制。

同样，在盾构施工过程中，已拼装管片和正在拼装管片有时会发生一定程度的破损，这影响了盾构隧道本身的质量和后期的正常使用，所以需要对此进行严格控制，对出现此类问题应及时处理解决。

关键词：盾构机；姿态；管片；破损；控制
abstract: in tunneling of shield tunnel construction engineering, because all sorts of reasons cause shield construction machine pose migration, need timely will shield construction machine posture and line fitting or approximate linear fitting, and the adjustment in a certain range, this needs to shield tunneling machine attitude control. similarly, in shield tunnel construction, already assembled segment and are assembled segment sometimes happen some degree of damage, it influences the quality of shield tunnel itself and the normal use of late, so need to strictly control, to appear such problem should be handled in time, solve.
keywords: shield construction machine; attitude; duct piece; damaged; control
中图分类号：tu471.8文献标识码：a 文章编号：
doi:10.3772/j.issn.1009-5659.2011.23.
为满足日益增长的交通需求及发展要求，许多城市已将轨道交通作为自身解决交通问题的必备部分而加以发展。

其中地铁作为城市轨道交通的一部分，在现代社会中扮演的角色也越来越重要。

各大城市也相继投资修建了预计在将来对缓解交通压力起重要作用的地铁设施。

地铁设施的土建工程分为主体结构、附属结构、区间结构。

其中区间结构施工主要有矿山法、明挖法、盾构法，而盾构法是较为常见的施工方法，具有方便快捷的优点。

在盾构施工中，多采用单层装配式衬砌，衬砌为预制的钢筋混凝土管片，它们构成了盾构隧道的主体结构并承受四周土体的荷载。

盾构机是靠千斤顶顶在后续的一系列管片上施加反作用力而前进的，因此在掘进过程中的实际前进路线为折线。

同时又由于掘进过程中不确定因素影响较多，其前行路线更近似于蛇形。

在盾构机掘进的蛇形曲线达到或超过设计界限或未达到设计界限但有超过的趋势时，需要对盾构机姿态进行调整，以满足设计要求。

在盾构施工过程中，由于各种原因造成已拼装管片和正在拼装管片发生破损，破损程度不一，对以后盾构隧道内进行其它作业及地铁运营期间的正常使用产生一定程度的影响，因此严格控制盾构隧道拼装管片的破损程度对保证施工质量和地铁正常运营是必不可少的。

本文通过对华东地区某盾构区间的工程实例对以上两种情况做出简要分析，并提出相关处理措施。

1 工程地质
本工程地处华东地区，区间隧道断面为单线圆形隧道曲线半径最小为600m，区间埋深9.3m～16.3m，隧道线间距13m。

盾构隧道穿越土层主要为：②2-1淤泥、②2-2层灰色淤泥质粘土、③1 层灰色粉砂、③2层灰色粉质粘土夹粉砂。

2 水文地质
施工场地地下水由浅部土层中的潜水、砂性土中的微承压水及深部粉（砂）性土层中的承压水组成。

(1)潜水：潜水主要赋存于浅部粘性土、粉性土中，地下水位随降雨、潮汛影响而略有变化，根据区域地质资料，地下水位变化幅度不大，一般在0.5～1.0m之间。

(2)承压水：本场区内承压水赋存于③1层粉砂及⑤3层砂质粉土中。

根据区域地质水文地质资料，承压水水头埋深在5.0～7.0m，对盾构施工不利影响较小。

3 管片设计概述
本工程采用通用型楔形管片。

通用型楔形管片可以通过封顶块位置的改变，即选择不同的拼装点位来达到转弯或竖曲线的目的，使得管片的选型灵活多变，随意性较大。

但是不可避免的封顶块位置也需要根据实际情况相对变换，对设备选型和管片的选型及拼装提出了一定的要求。

盾构区间采用的是通用型楔形预制钢筋混凝土管片，管片外径6200mm，内径5500mm，宽度1200mm，厚度350mm。

每环管片纵向共
16只m30螺栓，环向共12只m30螺栓。

按照隧道埋深不同，管片配筋相应有差别，按照隧道埋深不同将管片分为p1、p2、p3三类，即浅埋、中埋、深埋环，浅埋覆土厚度h≤11m，中埋11<h≤15m,深埋15m<h≤22m。

砼强度等级为c50高强砼，抗渗等级为p10。

一级钢筋为hpb235，二级钢筋为hrb335，均为热轧钢筋。

管片端面环缝采用凹凸榫槽结构，纵缝采用平面式，衬砌间连接件采用双头弯螺栓，连接件采用锌基铬酸盐涂层+抗碱涂层处理。

衬砌纵、环缝防水采用多孔特殊断面的三元乙丙橡胶弹性密封垫，外侧加贴遇水膨胀止水条，形成双道防水。

为避免管片拼装时因应力集中而破坏，在管片环缝图1-1管片环缝结构图
设传力衬垫。

管片拼装采用错缝拼装，在管片的整体刚度、整体均匀受力以及防水等方面有优势。

图1-2管片楔形量分布及点位图
4 盾构掘进状态说明
盾构机在掘进过程中发生姿态偏移，少量偏移超出隧道掘进限界，盾构机姿态与设计线路不拟合，前进趋势背离设计线路前进趋势，若继续任其发展会使后续拼装管片成型隧道侵入建筑限界，带来不利影响。

在掘进过程中各阶段的相关参数如下表所示。

表4-1 各阶段盾构掘进施工参数表
5 管片破损概述
经过对本施工区间及周围其它单位施工区间现场调查、统计、分析，并结合具体施工实际、地层及设计情况，归纳出管片破损主要表现为三种形式，第一种为隧道管片凹槽侧内弧面环向开裂，第二种为隧道管片凸榫侧内弧面环向开裂，第三种为隧道管片迎千斤顶侧内弧面纵向开裂。

分别如下图所示：
5.1 隧道管片凹槽侧内弧面环向开裂
隧道管片凹槽侧内弧面环向开裂状况表现以下几个方面：
（1）主要是位于背向千斤顶的凹槽侧内弧面的环向裂缝。

（2）此种开裂数量占全部总开裂数量的95%以上。

（3）开裂范围90%以上位于1、2、3、14、15、16点位。

（4）盾构机姿态不好、转弯、变坡等情况时开裂严重。

（5）盾构机姿态与管片姿态相互间有恶化趋势且超限不严重时，管片90%以上出现在脱出盾尾后1～3环开裂；当盾构机姿态与管片姿态相互间已经恶化且超限严重时，管片位于盾尾内开裂和位于盾尾外开裂各占50%。