地铁区间盾构施工中侧滚的调整

王 同 绪

(希格玛工程造价咨询有限公司，陕西 西安 710065)



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地铁区间盾构施工中侧滚的调整

王 同 绪

(希格玛工程造价咨询有限公司，陕西 西安 710065)

论述了地铁区间盾构施工中侧滚的危害，阐述了盾构掘进与空推两种状态下侧滚的调整措施，并探讨了空推状态下纠正侧滚的力学原理与注意事项，为同类工程施工积累了经验。

盾构施工，侧滚，空推状态，千斤顶

1 侧滚的危害

在盾构施工中，由于盾构机的刀盘在不停的旋转，受盾构刀盘回转的影响，盾构产生侧滚的情况就不可避免。一般微小的侧滚并不影响正常施工，但若不及时对侧滚进行纠正，侧滚角度积累到警戒值，就会对施工造成较大影响。具体影响如下：1)对设备造成损坏，侧滚较大情况下，盾构机设备桥和双梁都处于受扭状态，达到极限时就会突然发生脆性破坏；2)存在很大安全隐患，如果由于侧滚较大，设备损坏后危及作业人员的安全；3)造成测量误差较大，导致结构侵限。

鉴于以上原因，施工过程中随时关注盾构侧滚情况，并及时进行调整。下面结合西安地铁施工过程中的实践，在使用小松土压平衡盾构(TM614PMX-8)掘进时对侧滚的几种调整方法。小松盾构规定的侧滚报警值为3°，极限值为5°。超过3°就会显示侧滚过大，以提醒盾构司机及时进行调整。

2 侧滚的调整

盾构机开始掘进，侧滚就会产生，导致侧滚的产生的方式是多种多样的，同样调节侧滚的方法也不是唯一的，不同的模式下调节侧滚的措施也不是相同的。主要分为盾构掘进模式下侧滚的纠正和盾构空推模式下侧滚的调整两种方式。

2.1 盾构掘进状态下侧滚的调整

掘进状态下的侧滚是由刀盘回转造成的，积累相对比较缓慢，调整时同样通过刀盘回转进行调整，同样调整也是比较缓慢的。由于物体间的作用是相互的，使刀盘回转方向与侧滚方向一致，就能使侧滚得到调整。譬如，盾构有负向侧滚，即侧滚是逆时针方向的，需要盾体向正方向旋转才能使侧滚消除，要想使盾构进行正方向旋转，根据物体间的作用是相互的原理，这就要求刀盘的回转方向必须要与盾体的旋转方向相反，即刀盘负向回转。由此可以看出，刀盘的回转方向与盾体实际侧滚的方向相同才能使侧滚得到有效的调节。

为了使盾体侧滚有效并且尽快的得到调整，需要附加一些额外量布局两个方面。扭矩的增大主要是通过增加油缸推力和增大刀盘转速两种方法来实现的。为了改变盾体的质量布局，经常使用的方法是利用管片拼装机吊一块管片至盾体侧滚的相反一侧，为了保证安全和调整效果，管片吊装螺栓要求是全新的，尽可能的将吊装螺栓要拧到最底，并用管片拼装机上的小千斤顶将管片顶紧稳固。管片要选择最大块的，并保证管片螺栓孔处于水平位置。

另外一个调整侧滚的方法就是固定盾构机。盾构机刀盘在不停的旋转，导致盾构机的侧滚在不停的变化，但盾尾的管片是固定的不动的，想办法使盾体与管片连接起来，在某种程度上也能遏制盾体侧滚的变化。但这种办法会对管片的拼装质量造成一定的影响，在通常状态下不建议采用。

2.2 空推状态下侧滚的调整

空推时的盾构侧滚主要来自掘进时本来就有的侧滚和空推过程中因导台做的不理想而产生的侧滚两大部分。

在盾构将要出洞前的一段，即在盾构接收的几十环内，由于出洞时怕破坏掌子面，掘进时要求的各项参数都比较小，譬如总推力、土压等等，这样就很难控制侧滚的变化，所以导致接收时盾构都有较大的侧滚。另外，在盾构空推的过程中，由于混凝土导台或轨道做的不是太理想，也同样会使盾构产生侧滚，并且是空推过程中产生侧滚的主要原因。

空推一般是在导轨或是在弧形导台上进行的，由于在导轨上空推时，盾体与导轨之间的摩擦力相对较小(相对于在弧形导台上)，调整起来也比较灵敏，但对导轨的稳定性和轨距的要求也比较高，若导轨的稳定性达不到要求，在重力的作用下，轨道就会崩开。

空推时调侧滚的方法一般是在具有侧滚的一侧焊2个～3个支撑，用液压千斤顶同步顶起，在盾体本身重力的作用下，盾体就会发生反向滚动，从而达到调整侧滚的目的。具体配置如图1，图2所示。

2.3 空推状态下纠正侧滚的力学原理

如图3，图4所示，盾构机处于静止状态时的重心在盾体的中心线上，在一侧千斤顶顶起的情况下，盾体的重心被抬高，由于盾体是圆柱形的，重心会向另一侧移动，在受盾体自身重力的作用下，会产生一个切线方向与千斤顶伸出方向相同的扭矩，这个扭矩就会驱使盾构机的侧滚发生变化，从而达到纠正侧滚的目的。

2.4 空推状态下纠正侧滚的安全注意事项

为了确保侧滚纠正的顺利进行，由于盾体的质量比较大(一般为300 t左右)，左右的钢板支撑要焊接牢固，钢板支撑一般是由几块15 mm厚的钢板平行焊在盾体上的，钢板与盾体采用角焊缝双面焊接，角焊缝的高度不小于8 mm。焊条种类采用与盾体和钢板合金含量相符合的型号。

一侧支撑是支持盾体的重量，另一侧则是为了防止盾体的纠正过大，盾体纠正过大就会导致盾体跑出轨道。因为盾体的绝大部分质量集中在前盾与中盾，所以支撑一般焊在前盾和中盾区域。几个千斤顶伸出时，一定要同步，防止因不同步而破坏铰接油缸。

在导轨上调整时，对导轨的稳定性要求较高，并且导轨下面高度和强度要均匀，防止导轨被崩开或压断。

在调整侧滚的过程中，一侧支撑下面用千斤顶顶起，另一侧支撑不要直接撑在导台上，而是要预留5 cm～10 cm的距离，以便侧滚的调整。在调整侧滚的过程中，这个距离会减小，等到支撑抵住混凝土导台时，再割去5 cm～10 cm，直至侧滚调整完毕。

总之，盾构调整侧滚的方法是多种多样的，各种方法单一进行时，如果效果不明显，可以几种方法综合起来同时进行，这样效果会比较明显一点。由于笔者经验和文笔水平有限，有不到之处望同行或其他专业人士批评指正。

[1] 郑 坚.双圆盾构机侧向滚动控制技术研究[J].建筑施工,2010，32(5):373-374.

[2] 陈 平.盾构推进轴线控制技术[J].安徽建筑,2006，13(1):107-110.

The adjustment of side roll in metro interval shield construction

Wang Tongxu

(SigmaProjectCostConsultingLimitedCompany,Xi’an710065,China)

This paper discussed the harms in metro interval shield construction, elaborated the adjustment measures of side roll under shield tunneling and empty push two states, and discussed the correct mechanical principle and matters needing attention under empty push state, accumulated experiences for similar engineering construction.

shield construction, side roll, empty push state, jack

1009-6825(2016)20-0217-02

2016-05-04

王同绪(1981- )，男，工程师

U231

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