文档介绍：盾构千斤顶推力对通缝管片纵向错台的影响研究
周明军
（中铁十七局集团公司，山西 030006）
摘要：盾构隧道通缝拼装管片结构的错台一直是困扰盾构隧道施工的技术问题，且由错台引起的管片开裂、拼装困难和防水隐患等问题对施工和运营的影响的即为标准块和拱底块接缝处的错台情况。图 4表示奇数测点的错台变化规律，从图中
可以发现管片接缝的错台发生发展情况。该组错台发生后，总量随着距盾尾千斤顶的距离增大持续
增大。在离盾尾一段距离之后（约）,错台增加速率明显降低，并趋于零。奇数号测点的最终
98765432 mm量台错
错台总量最大达到 ,偶数号测点错台达到 =
1 . 0 -
-1 j ! , 1 ] ] , ,
-
离盾尾的距离m
图4奇数测点的错台变化规律
3管片错台的数值模拟分析
有限元数值模型建立
数值模型如图5所示，模型管片外径为 6000mm,内径为5400mm,环宽1500mm ,依据管片错台现场监测结果，管片拼装 10环后，错台量就基本不再发展。因此本次计算模型沿纵向取 20环，
长度为24m。每环有六块模型管片，分别为 1块弧长817 mm的K块，2块弧长3318mm的邻接块，
3块弧长3318mm的标准块，管片块与块之间设螺栓连接。在模型的端部，即图5中管片模型在 X-Y
面上所有结点进行固定约束，而另一端则施加沿 Z轴反方向的千斤顶顶力，不同管片上的顶力各不
相同。管片左右两侧土压力分布为梯形分布荷载，上下侧土压力分布为矩形分布荷载。在重力场的作用下，管片的受力平衡[4,5]。
数值模拟过程
数值模拟的过程同盾构推进一致，在每拼装一环管片后即施加不均匀的千斤顶顶力，对当时的工况进行计算，得出该工况下的错台值。本次模拟采用的不均匀顶力依据盾构机现场监测结果计算得到，封顶块的顶力均值 542kN;邻接块的顶力均值 1407kN;标准块的顶力均值 1484kN ;拱底块
的顶力均值4696kN。由此，可以得到拱底块和邻接块之间的顶力差约为 1882kN。
图5管片模型网格图
错台模拟结果分析
图6显示了错台模拟和实测结果的比较。模拟所用的顶力是实测若干环管片的平均顶力值。黑
点表示实测的若干环管片平均错台量随管片到盾尾距离的变化，而曲线表示的是模拟错台量随管片到盾尾距离的变化。从模拟的结果可以看出，管片从脱离盾尾开始出现错台，并随着盾构的推进，随着到盾尾的距离增大而增大。在错台发展的过程中，由于数值模拟对现场的诸多因素进行了简化，
所以使其与实测值稍有差异。但是由两种方法得到的错台量均在到盾尾距离约
12mm左右。
■ ~实测均值模拟结果
6 -
4 ,
2 .
0 -
63 91
到盾尾的距离m
图6错台模拟与实测结果的比较
错台的影响因素分析
前言中提到影响错台的因素很多，其中不均匀顶力就是一个重要因素。同环管片上不同区域的顶力差值则是造成管片错台更直接的原因。由于顶力差的存在，造成通缝拼装盾构隧道管片的位移差异，形成错台。
图