地铁盾构隧道管片拼装测量

地铁盾构隧道管片拼装测量

高磊

河南省基力勘测有限公司郑州市450003

摘要：盾构法隧道施工中，盾构机推进姿态的实时监控对隧道施工至关重要，但隧道最终质量主要取决于隧道管片的拼装质量。管片拼装测量可协调好盾构机姿态和管片姿态的关联，是管片拼装的核心问题，因此隧道盾构管片测量是十分重要的，本文以某地铁盾构管片测量为例，总结盾构管片测量的工程实践过程，作为同类工程的参考。

关键词：盾构；管片姿态；管片拼装测量

0引言

盾构法是城市地铁隧道施工的一种重要方法。盾构机推进姿态的实时监控对隧道施工至关重要，但盾构机在正常掘进过程中只了解盾构机姿态是不够的，但隧道最终质量主要取决于隧道管片的拼装质量[1]。盾构机的姿态还必须了解管片的姿态以及盾构机与管片的相对位置关系，然后进行合理的盾构纠偏与合理的管片选型，否则，只注意盾构姿态而忽略管片姿态则很容易造成管片挤压破裂、管片错台、管片拼装困难等等问题。所以盾构隧道管片拼装测量是管片拼装的核心问题[2~4]。

管片拼装测量的主要目的就是为盾构司机提供有关管片的参考数据，使其在掌握盾构机姿态的同时也了解盾构机与管片的相对位置关系，便于调整纠偏方向与合理进行管片选型。以南京某地铁某标段为例，盾构管片为川崎盾构机预制管片，长度是1.2m，所以盾构机推进油缸推进1.2m以上的距离的时候，就需要拼装新的一环管片。此时盾构机停止掘进，管片拼装工人开始拼装管片，运土电瓶车与管片砂浆电瓶车离开隧道到井口出土、装载管片和放砂浆，测量人员到台车上对盾构机姿态进行测量。管片拼装完毕时，测量人员开始对拼好的管片进行拼装测量。通过拼装测量获得拼装完的管片姿态及其与盾构机的相对位置关系，判断管片拼装的质量。

1管片拼装测量内容

管片拼装测量要能全面获得新拼装完管片的姿态及其与盾构机的相对位置关系，需要进行的测量内容有：管片里程、管片内径的水平与竖直直径、管片中心的水平与竖直偏移量、管片外径与盾尾盾壳内径之间的盾尾间隙、管片垂直偏移量（管片坡度）等等。

2管片拼装测量方法

2.1管片里程测量

通过上一环的管片前端里程加1.2m直接推算。但需要注意，由于管片拼装接缝处每一环都会有1～3mm的多余累加，所以，管片里程要定期进行校核。

2.2盾尾间隙测量

分3点、6点、9点、12点四个方位用直尺直接量取管片内径至盾壳内径之间的距离，然后减掉管片厚度350mm，得到管片外径与盾壳内径之间的盾尾间隙。

在实际量取时，由于这四个点位刚好各有一个推进油缸顶在管片上，无法直接量取，所以，采取在每个点位处分两侧量取然后取平均值的方法。如下图1所示，用直尺量取四个点位两侧的A、B两个刻度，则盾尾间隙（mm）。

图1盾尾间隙测量示意图

2.3管片垂直偏移量（管片坡度）测量

管片垂直偏移量Δ（单位为mm）如图2所示，管片垂直偏移量是为了获得管片的坡度（单位mm/m，即‰，拼装成型的管环直径为6.1m），其计算公式如下：

式中，5500（mm）为管片标准内直径，60（mm）为两侧盾尾间隙标准间隙之和（每侧标准间隙30mm）。

2.5管片中心水平、竖直偏离值测量

2.5管片中心水平、竖直偏离值测量

2.6其它项目

管片拼装测量报表内还有两项内容：管片中心高程和管片左、右耳朵差值。管片中心高程可以通过设计高程加上管片中心竖直方向上的偏离值推算求得。管片耳朵差值，是指左右对称位置上的管片连接螺栓孔的高度差，这项测量内容的主要目的是判断管片整体旋转状况，可以通过水平尺配合直尺直接量取。这两项内容对盾构机司机起到的参考价值不大。

3总结

盾构管片拼装的测量工作需要测量人员深入到盾尾处作业，由于上下左右空间跨度比较大，具有一定的危险性。测量时需注意脚下脚上以及现场工人作业程序，防止出现事故，尤其是吊线锤的时候。

具体测量方法有很多，只要能将管片姿态表达出来，不一定要采用固定的测量方法。比如，管片垂直偏移量也可以不吊线锤，而是通过水平尺测出管片坡度，然后通过坡度直接推算垂直偏移量，等等。

盾构机姿态测量是关键，管片拼装测量是辅助，所以在保证管片拼装测量质量的同时尽量多总结规律，减少现场作业强度。管片拼装测量与盾构机姿态测量不同，输入内容较多，计算过程极易出现错误，测量人员须细心检查，尤其要注意相邻管环的差异变化。

参考文献

[1]沈斌.隧道管片拼装姿态测量、计算与关联分析[J].现代隧道技术,2006(S):83-85.

[2]李志强.北京地铁盾构管片拼装技术[J].市政技术,2005.12,23（S2）:110-112.

[3]冯欢欢，陈馈，龚国芳，王助锋.一种新型盾构管片拼装系统设计与研究[J].液压与气动.2013,9:71-73.

[4]王彦会.浅谈地铁盾构管片拼装质量控制措施[J].广东土木与建筑，2009.12,12:29-31.