【地鐵百科】盾構揭秘：縱橫貫穿的隧道離不開管片的默默支撐
【編輯】程小程
【信源】地鐵永珍
【本期責編】藍爸爸、monkey
【本期編審】shining靈感
隧道的守望者
——巡查管片鋪設
軌道交通路線縱橫展開的背後，是盾構機的開山拓土；倫敦地鐵百年曆史的背後，離不開隧道管片的默默支撐。本期盾構探秘將為您介紹盾構管片的重要作用性。
引出——盾構法的普及
隧道掠影——古往
1960年，中國最早的地鐵建設探索和實驗在浦東塘橋試驗基地進行，在一片農田上使用直徑4。2米的簡易盾構，掘進了100多米的隧道。
隧道掠影——今來
在城市交通擁堵問題日益嚴重的情況下，地鐵隧道建設被越來越多的城市提上議程。目前，盾構隧道施工已發展一個半世紀，技術上日益成熟，並且具有對環境影響較小、成本低、適用範圍廣等優點，在諸多城市地鐵隧道建設方法中脫穎而出，已成為一種不可或缺的隧道通用施工技術。
名詞解釋
盾構法施工：是使用一種稱之為“盾構”的鋼製挖掘機械在地下一邊掘進，一邊排土，同時在後方將預製的鋼製或混凝土管片拼裝成環作為襯砌，從而連續地構築隧道的施工方法。
襯砌：指的是為防止圍巖變形或坍塌，沿隧道洞身周邊用鋼筋混凝土等材料修建的永久性支護結構。時至今日，國內越來越多的城市地鐵隧道開始使用預製混凝土管片作為永久襯砌。
介紹——管片的種類
管片環按形狀通常分為兩種：普通環，用於隧道直線部位的施工；錐形環（可細分為僅一側帶錐度的單錐形環和兩側均帶錐度的雙錐形環），用於曲線部位的施工以及蛇行（偏離中心線）的修正。
普通環與錐形環配合使用就可以拼裝各種線性的隧道。
一管片環（此指一環地鐵隧道管片）通常由六個管片組成：標準塊（a型管片）、鄰接塊（b型管片）、封頂塊（k型管片），透過螺栓連線相鄰管片。
直螺栓接縫：無論管片的材質與斷面形狀如何，直螺栓連線都是運用最多的接縫結構。箱形和型芯管片一般在接縫板和主樑部位有螺栓孔，進行螺栓連線。在箱形凹槽的背面設螺栓貫通孔，然後在螺栓孔中穿進螺栓進行連線。
密封性與防水性：密封性與防水性關乎隧道的質量，而實現這兩樣的，是管片上不起眼的“小物件”。使用（黑色）丁晴橡膠（具有良好的耐水性、氣密性及優良的粘結效能）作為密封條；（紅色）聚氨酯材料（比pvc發泡材料更具穩定性、耐化學性、回彈性和力學效能，具有更小的壓縮變型性）作為止水帶，遇水膨脹從而杜絕漏水的發生。
呈現——盾構法施工過程
1、盾構一次推進作業結束
盾構機千斤頂頂在拼裝好的管片環上取得反作用力將盾構向前推進，每次推進的量相當於一環管片的寬度。
2、管片拼裝機
管片拼裝機俗稱舉重臂，是盾構的主要裝置之一，位於“盾構”盾尾部位（安裝在盾構殼體的環形樑上，保證在中央部位有足夠的操作空間）用於將管片組裝到所定位置的裝置，常以液壓為動力。
為了能將管片按照所需要的位置安全、迅速地進行拼裝，拼裝機在鉗捏住管片後，還必須具備沿徑向伸縮、前後平移和360°旋轉功能。（上下升降、前後移動、左右旋轉）
3、管片拼裝分類
（1）通縫拼裝
各環管片縱縫對齊拼裝，這種拼裝方法在拼裝時定位容易，縱向螺栓容易安裝，拼裝施工應力小，但會有一定的累計誤差。
*錯縫拼裝
前後環管片的縱縫錯開拼裝，一半錯開1/2~1/3塊管片弧長，用此法建造的隧道整體性較好，拼裝施工應力大，縱向壓密差。但環面較平正，環向螺栓比較容易安裝。
（2）錐形管片拼裝
錐形管片拼裝是利用左右環寬不等的特點，管片任意旋轉角度進行拼裝，這種拼裝方法工藝要求高，在管片拼裝前需要對隧道軸線進行計算預測，及時調整管片旋轉角度。
錐形管片有最大寬度和最小寬度，用於隧道轉彎和糾偏。隧道轉彎的錐形管片由管片的外徑和相應的施工曲線半徑而定。
4、管片拼裝順序
管片拼裝是建造隧道重要工序之一，管片拼裝後形成隧道，拼裝質量直接影響工程質量。
管片拼裝順序通常“自下而上”，先a型管片（標準塊），後b型管片（鄰接塊）最後k型管片（封頂塊）。
k型管片可進一步分為從隧道中心向外周方向拼裝的徑向插入型和從隧道開挖面朝豎井方向按隧道軸向拼裝的軸向插入型。軸向插入型與徑向插入型相比，儘管盾尾部有所加長，但對封頂塊的接縫部位的剪下強度有利。
5、（多次）螺栓緊固
一環管片拼裝後，利用全部盾構千斤頂均勻施加壓力，充分緊固軸向連線螺栓（第一次預緊）；並在管片環脫離盾尾後要對管片連線螺栓進行二次緊固（管片在盾構向前推進時，脫出盾尾後，在周圍土壓力的作用下，原來拼裝時緊固的連線螺栓會鬆弛）；在經過一段時間後，成形的隧道會逐步趨於穩定，這時候需對管片連線螺栓進行最後一次緊固。
6、盾構繼續推進
盾構機千斤頂頂在拼裝好的管片環上取得反作用力將盾構向前推進。與此同時，向隨著推進產生的管片背面（外周）與自然土體面之間的空隙（盾尾間隙）中壓注漿液以保持周圍土體穩定。
7、反覆進行上述作業
地鐵隧道就是透過反覆上述作業建成的。
8、日常檢查
本著嚴謹細緻的態度，“盾構人”每日下井數次，對隧道管片質量情況（管片碎裂點數、高低踏步差、漏水情況等）檢查並及時上報，發現問題及時與施工方聯絡處理，確保隧道建設的質量。
anything else
相信閱讀仔細的人發現了問題，盾構機最初推進時（始發），缺少了拼裝好的管片環為之提供向前的推進力。
為此需搭建一種管片——負環管片。
（攝於歇浦路—龍居路，盾構機拼裝及負環管片）
負環管片也稱臨時管片，安裝在反力架和盾構千斤頂之間，為盾構機提供向前的推進力，直到將盾構機構的盾尾進入井壁另一側的洞口，並向前掘進一段距離，使得地層與正環管片之間的摩擦力能夠抵消盾構機推進產生的反力，此時從反力架到盾尾之間的臨時管片完成了使命，可以拆除。
上觀號作者：上海地鐵shmetro
