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1、负环拼装方案1、工程概况本工程负环管片共9环，其中与反力架连接的-9环为无楔形量钢管片（钢管片实际宽度为1.8m，为便于采用拼装机拼装，在钢管片后端面加20cm宽3cm厚的飞边），其余8环为钢筋混凝土形式，内径13300mm，外径14500mm，厚度0.6m，管片环宽2.0m，均采用通用楔形环管片，最大楔形量为48mm。管片采用强度等级为C60混凝土浇筑。全环由一块封顶块F、2块邻接块L1和L2及7块标准块B（B1B7）共10块管片构成（见下图1.1）。管片间通过螺栓连接：纵向连接缝使用58颗M30螺栓连接，环向接缝使用30颗M36螺栓。负环管片之间不设计防水密封条。负环部分所在隧道平面轴线为
2、纵向向下4.2%的坡度、且沿左偏半径R=2600m曲线。图1.1管片分块示意图2、工程筹划2.1工期计划见下表：表2.1 负环拼装工期计划表2.2工序安排 在反力架预埋钢板上焊接钢管支撑。 盾构机各项调试工作完成并验收合格后开始拼装-9环钢管片，由于盾构机位置与反力架之间的距离较远，推进油缸行程不足以将-9环钢管片直接推到设计位置，所以-9、-8环均采用空拼的方式进行拼装，拼装完成将两环用螺栓连接成一体，一起推出盾尾到达设计位置（与钢支撑接触进行焊接）。 为了拼装安全和盾尾间隙的控制，-9环采用28、29点位拼装、-8采用26、27点位拼装，-7、-5环环采用22、23点位置拼装（点位与推进油
3、缸对应），-6环6、7点位拼装，-4环采用9、10点位拼装。由于钢负环没有楔形量，因此、按照-7-4四环的拼装方式可以最大限度抵消楔形量对直线段的影响。故-30环的拼装可以按照-7-4的拼装点位进行拼装。 -9、-8环拼装并用螺栓连接完成后整体向反力架方向移动，推到设计位置后，将-9环和反力架用钢管支撑进行刚性连接。 -9环钢管片与反力架钢管支撑连接完毕后、推进-7环，这时候盾构机开始前移，依次推进-6环。 -6环推进部分距离，密封刷完全搭在盾构机前体上（A环与刀盘切口间隙已进入洞门密封装置，进行掌子面充填浆液并进行加压试验，试验合格后将冷冻管拔出。继续完成-6环推进、拼装。 依次拼装-5、-
4、4、-3、-2、-1、0环管片，完成负环拼装。3、负环拼装3.1拼装负环前准备工作（1）拼装负环前根据设计-9环和反力架之间的间隙，预先加工完成设计长度的钢管支撑（40020mm）。将支撑焊接在反力架预埋钢板上，起到给-9环定位的作用，并且减少了-9环与反力架的连接加固时间。焊接前，需要先测量反力架预埋钢板实际里程与设计里程的偏差（以实际距离为准），对设计钢管长度进行修正。共需要29个钢管支撑（见图3.1.1）。图3.1.1反力架钢管支撑分布及图（2）管片外侧底部牛腿支撑负环管片脱出盾尾后，管片会受到重力影响产生竖向变形，产生“横鸭蛋”，为了防止这种变形，我们预先加工牛腿支撑，可放置于盾构机始
5、发轨道两侧预埋钢板上，管片脱出后及时用牛腿支撑塞填管片和预埋钢板之间的空隙（每环一侧塞2个），并与始发基座和管片上的预埋钢板焊接成一体。图3.1.2 负环管片外侧底部牛腿支撑 CD环内部垫块焊接 为了保证-9环钢负环空拼的时候不下沉（导致定位不准），需要预先在盾尾内焊接适当高度的垫块。由计算得知盾尾内径与管片外径的理论间隙为115mm，为了部分或全部抵消钢负环推出盾尾后的竖向变形，可以对理论间隙值进行适当调整，下部垫块高度设计为105mm、两侧垫块高度为110mm、上部不用垫块。这样拼出的钢负环就会有一个竖向的预变形，可以在一定程度上减小钢负环变形成“横鸭蛋”形状的风险。具体如下图3.1.3：
6、 图3.1.3 钢环拼装示意图 如上图所示，CD环内部垫块可采用10mm钢板焊接成类似槽钢形状，长度为2.5m，105mm高度的5根，110mm高度的4根，宽度以口朝下扣在盾尾冷冻管上为准（要焊接在两个油缸撑靴的间隙内，避免影响推进油缸的伸缩），为避免强度不够，在两侧加焊若干100x100x10mm三角筋板.前几环需要空拼的管片拼装过程中，要对上部（管片拼圆水平中心线以上）几块管片用“L”挂钩板进行焊接固定，焊接在盾尾上一端一定要焊接牢固，且便于割除。“L”型挂钩尺寸图如下图3.1.4 图3.1.4 “L”挂钩形状及尺寸图 负环管片拼装后的连接与外部支撑 为了保证负环管片拼装完成后的稳定性和整
7、体性，每块负环管片的内外弧面都预留若干250x200mm的预埋钢板（如下图3.1.5），需要现场制作相应数量的钢板连接块对管片块与块及环与环之间进行连接。图3.1.5 管片预埋钢板示意图经计算：环向连接钢板（150x400x12mm）需9x20x2=360块 环间连接钢板（150x300x12mm）需9x29x2=522块 当每环负环管片拼装完毕推出盾尾后，需要在两侧用1597mm钢管配合14#槽钢对其进行支撑，支撑一端与负环管片预埋钢板焊接（200x250x12mm），另一端与主体结构预埋钢板焊接（400x400x14mm）。防止负环管片的扭曲变形。管片推出后，始发台与管片下部之间的空隙采用
8、C30素混凝土浇筑。支撑方式如下图3.1.6.图3.1.6 负环管片支撑示意图所需材料用料见表：表3.1 钢管支撑材料用量表 钢负环块与块之间间隙衬垫由于钢管片加工过程中存在一定的加工误差，块与块之间在拼装的过程中就会存在大小不等的间隙，为了在始发阶段拼装精度的控制，我们预先在管片场对钢管片进行了整环试拼装实验，并对拼装成环的钢管片间隙形成书面检查记录（如下表3.3）。按照表中记录的数据对块与块之间的间隙进行衬垫。由间隙数据可以选择1mm、2mm、3mm厚度的钢板进行组合衬垫，用量如下表3.2：材料名称规格型号（厚度）用量（）备注钢板1mm42mx2m钢板2mm42mx2m钢板3mm126mx
9、2m表3.2 钢管片间隙衬垫材料用量表表3.3 钢环整环拼装检查记录表 盾构机始发轨道的延长 由于盾构机始发之前调试刀盘的需要，始发台前端有3m左右的距离没有铺设始发轨道（200x200mm方钢导轨），这就需要我们在拼装负环管片、盾构机前移的过程中及时进行轨道的铺设，防止盾构机始发阶段的栽头现象发生。方案为：方钢导轨切割成长度为500mm每段，当盾构推进超过500mm且盾体重心未超出原有轨道时，将500mm长导轨从两侧塞入盾体下部并与原有轨道和预埋钢板焊接牢固。焊接完毕继续推进。始发轨道延长材料计划如下表3.4.材料名称规格型号用量（根）备注方钢200x200mm、500mm/根14方钢200
10、x200mm、500mm/根14一面打10mm的斜面三角块100x100x10mm若干定位和固定轨道用表3.4 始发轨道延长材料用量表3.2负环拼装工序3.2.1 “-9环拼装” 管片拼装前，要确保盾尾手涂油脂按照技术要求涂抹到位，检查CD环内管片拼装垫块是否焊接完毕和牢固，并在其上部与管片外圆接触的钢板面上涂抹黄油。 拼装之前要检查-9环定位用钢管支撑（至少四根）是否焊接到位，并通过测量已焊接钢支撑的前端面与盾尾的间距检查-9环管片后部基准面是否准确。如有很大误差，可通过部分修整以达到与盾尾后端面平行，从而保证-9环基准环管片的精确定位。 在盾尾内部用400x200x20mm的钢带焊接两圈定
11、位块，在-9和-8环空拼的时候用来对-9环后端面进行定位，沿掘进方向前面一道挡块圆周方向焊接20块，确保每块管片上有两块；后面一道沿圆周方向均布焊接8块）具体位置如下图3.2.1所示：图3.2.1 盾尾内周挡块焊接位置示意图 在盾尾上画出B1、B2两端定位线，先将B1准确拼装在设计位置处，使推进油缸的中心位置与与管片上相对应的位置对齐。 B1块定位安装完成后，用预先加工好的400x100x20mm的钢带通过B3块前后两侧焊接到盾尾上。 B3块管片通过钢带加固完成后，陆续拼装-9环其余管片，每拼一块管片都要按照表3.3钢环拼装检查记录表里面的数据用厚度13mm不等的钢板对块与块之间的间隙进行衬垫
12、，在真空吸盘撤掉真空前，必须通过槽钢或钢板（视管片与盾构机内部结构空间而定）与一拼装完成的相邻管片进行焊接加固，且必须通过钢带将正在拼装的管片与盾尾进行焊接加固（上部几块可以用预先加工的“L”型挂钩进行固定） 装好“F”块后，检查整环所有管片之间的焊接是否牢固，对焊缝开裂的进行补焊。焊缝全部检查完成，并且合格后再进行“L”型挂钩和第一道挡块的割除工作（方便-9环后移与-8环拼装）。所有割除工作及加固工作完毕后将-9环整体后移直至贴近第二道挡块。）在后移之前需要在刀盘前的方钢导轨上焊接挡块，挡住刀盘，防止负环后移过程中盾构机发生移动，挡块使用10#槽钢背对背焊接制作。3.2.2“-8”环混凝土管
13、片的拼装（1）-8环管片F块拼装在26、27点位。由此可确定最安全的拼装顺序，在每块拼装时与-9环每块管片的对应的螺栓孔对齐。（3）-8环管片拼装步骤和工艺与-9环拼装工艺基本相同，另外拼装每块-8环管片的时候，需要使用推进油缸将-8环管片与-9环管片尽可能压紧。在撤除真空吸盘之前，必须保证每块-8环管片与已经拼装完成的-9环和之前拼好的-8环管片进行牢固的型钢或钢板焊接。（4）-8环拼装完成后，检查所有加固钢板、型钢焊缝位置及螺栓连接是否完好，对开裂处进行补焊。焊缝检查完毕后，将推进油缸推力完全撤除。撤除时，对应位置油缸成对撤除（上下同时撤除，之后再同时撤除左右），观察管片变形情况。管片稳定
14、后，割除“L”型挂钩和第二道点焊的钢带支撑（拼-8环时限制-9环移动的）。3.2.3“-9环、-8环”管片整体后移提前在反力架上焊接设计长度的钢管支撑，利用钢管支撑定位-9环后端面的最终距离。-8环拼装完成，将-9环、-8环整体后移至设计位置。 -9环、-8环空拼并整体后移之后，-8环靠近推进油缸的端面可能发生变形。这时可以通过微调各组千斤顶行程调整其前端面，由测量班复核端面平整度和环向缝隙。理论上，调整后的端面平整度和环向缝隙应达到设计要求，而受限于现场施工条件，-9、-8环的横向椭变几乎不可避免，因此，调整的主要工作是：消除环向喇叭口，端面平整度尽量向设计要求靠拢。若环向喇叭口消除的情况下
15、，端面平整度仍然达不到要求，可通过衬垫薄钢板的方式予以调整。3.2.4 -9、-8环的固定-9环、-8环后移到设计位置后，将反力架钢管支撑与-9环之间进行焊接加固。并在脱出盾尾的-9环部分与基座之间的间隙安装和焊接加工好的牛腿支撑（见图3.1.2）。-9环脱出盾尾后，利用预先加工好的150x400x12mm的钢板将-9环外弧面相邻管片间预埋钢板进行焊接加固（其余负环相同）。然后在反力架与负环之间填充C30早强素混凝土，填充的混凝土高度同-9环内弧面高度相同。反力架支撑和底部混凝土填充完成并达到一定强度后，组织相关部门对其进行检查验收，验收合格后，割除刀盘前面的挡块，推进盾构机。3.2.5 其余负环的固定盾构机推进到位后，开始拼装-7环，因为-9、-8环采取空拼方式，在后移的过程中难免产生变形，因此，-7环将是本隧道真正意义上的基准环，其拼装的质量将影响到后续管片的拼装速度和质量。如前所述，本环拼装时，绝对不允许出现环向缝隙不均匀的情况。在解决此问题的基础上，还要保证端面平整和圆度（测量人员复核两点之间弦长）。拼装过程中，螺栓可以拧紧，但是根据环向缝隙均匀与否，可以将与-8环连接的部分螺栓适当松开。因
