摘　要：盾構法隧道施工在盾構內拼裝的管片是直接支承地層、保持規定的隧道凈空、防止滲漏，又能承受施工荷載的結構體。鋼筋混凝土管片鋼模(以下簡稱鋼模) 則是澆注管片的專用模具。介紹其運用歷史、現狀并探究其發展趨勢。

關鍵詞：隧道；管片鋼模；發展趨勢

1 　隧道鋼筋混凝土管片鋼模的發展史

     上海隧道工程股份有限公司從20 世紀60 年代中期起就開始研制鋼模， 20 世紀70 年代結合上海地鐵試驗段開始研究拼裝式的管片和鋼模，到1979 年鋼模研制成功，寬度精度達±0. 5mm (單塊管片的寬度精度±1. 0mm) ，生產出的管片經檢測各項指標均符合設計要求。從1980～2001 年，上海隧道工程股份有限公司為上海地鐵、越江、合流污水治理、電廠和寧波、南京、北京等地隧道工程設計、制造了各種類型及各種直徑的鋼模共計數百套。但20 年來，也逐漸暴露出了鋼模制造工藝復雜，加工周期長，使用、維護、保養工作量大等問題。于是從1999 年開始，我國隧道施工用的鋼模開始陸續進口，國產的鋼模正在失去優勢、失去市場。

      為了適應隧道建設的飛速發展，以國產高精度精品鋼模替代進口，上海隧道工程股份有限公司于2000 年引進了日本都筑公司的鋼模技術，經過消化吸收后，大大提高了鋼模的設計和制造水平，開始研制新一代的高精度鋼模，取得了很大成功。產品經過鑒定，達到了世界先進水平。

2 　鋼模的現狀

2. 1 　鋼模的振搗形式

      高精度鋼模的設計已形成多種流派：日本的、法國的、瑞士的、意大利的等等，各有特點。歐洲的鋼模大多采用附著式整體振搗和振動臺整體振搗，而日本和上海的鋼模為人工插入式振搗。附著式整體振搗和振動臺整體振搗的優點是快速、省力，自動化程度高。但開動時會產生高分貝的噪音，必須采取嚴格的隔音措施；且高能量振動對鋼模的材料及強度和剛度要求很高，勢必增加鋼模的成本；由于整體振搗的能量極高，還將影響鋼模的使用壽命。人工插入式振搗方式降低了管片廠的設備、場地要求，可節省投資。而且只要通過簡單培訓，工人很快能掌握振搗技巧，并能人工控制每一處的振搗質量，使管片質量穩定；同時能增加鋼模的使用壽命。

2. 2 　鋼模的結構形式

      鋼模主要由三大件(底座、兩塊側板、兩塊端板) 和相關構件組成。鋼模的設計主要是圍繞三大件的設計。從三大件的設計著手，需考慮它們的定位方式和開啟方式等。端、側板的開啟方式有多種：有采用底座弧面少量變形方式開啟的端板；有采用鉸鏈翻合式開啟的端、側板；有采用滾輪式平移開啟的側板。也有采用鉸鏈翻合式開啟的端板和滾輪式平移開啟的側板相結合的方式。

2. 3 　鋼模的精度要求

      高精度鋼模的精度要求有五項檢測項目：鋼模寬度、鋼模高度、鋼模內外徑弧弦長、縱向環向芯棒中心距、縱向環向芯棒孔徑。表1 是上海市企業標準：《高精度鋼筋混凝土管片鋼模》(QPSAE - 22 - 2003) 中的精度要求，由上海市隧道工程公司2002 年發布。從表中的數據可以看出，它的精度已相當高，與過去的老標準相比，精度提高了近一倍。原上海市企業標準： 《鋼筋混凝土襯砌鋼模(Q/ PSAE - 03 - 91) ，由上海市隧道工程公司1990 年發布。例：老標準中，外徑≤11. 0m 鋼模的寬度允差為± 0. 4 ，現高精度鋼模的寬度允差為±0. 25 。

2. 4 　管片在鋼模中的脫模

2. 4. 1 　脫模形式

     管片在鋼模中澆注成型后，混凝土達到規定強度就可以脫模了。管片的脫模必須符合脫模斜度的要求。根據一般鑄件的脫模要求和混凝土構件的脫模經驗，管片的脫模斜度一般需達到3°以上，鋼模的設計也必須符合這一要求，否則容易造成砼“啃邊”而損壞管片。鋼模的脫模形式有鉸鏈開啟脫模、平移開啟脫模。模芯的脫模也有多種形式：有活絡模芯形式，也有鑲塊形式等。

2. 4. 2 　各類端、側板脫模形式的特點

(1) 鉸鏈翻合式脫模：鉸鏈翻合式脫模的端、側板，結構比較簡單。脫模時，松開緊固螺栓，端、側板以鉸鏈銷軸為圓心打開， 轉動一定角度，即可脫模。

(2) 滾輪平移式脫模：滾輪平移式的脫模形式，一般用在側板上。側板底部裝有滾輪裝置，側板可在滾輪上水平移動。脫模時，只要將側板往外拉出即可，操作比較方便。

(3) 鉸鏈翻合式與滾輪平移式脫模的特點： 鉸鏈翻合式脫模時，由于鉸鏈是在端、側板的面板外邊，轉動時，點的運動軌跡是：先往上，到最高點后，再往下。因而就不會造成管片啃邊。滾輪平移式開啟側板脫模時，混凝土管片止水條槽處由于受到重力影響，容易造成混凝土的啃邊現象。因此，滾輪平移式的側板設計和制造要防止這一現象的產生。從開合鋼模的操作上看，滾輪平移式與鉸鏈翻合式相比，操作簡便、省力，可降低工人的勞動強度，提高工作效率，而且脫模后側板與底座間的空隙較大，管片起模時操作方便。鉸鏈翻合式開啟的端、側板在底座上的定位為固定定位，它的重復定位誤差小，定位精度高。而滾輪平移式開啟的端、側板定位不固定，故它的定位精度沒有鉸鏈式的定位精度高。

2. 4. 3 　鋼模模芯的脫模

     管片的聯接螺栓有直螺栓，也有彎螺栓，故根據不同的聯接方式需采用不同的模芯和模芯棒。模芯的形式不同，它的脫模方式也不同。如能達到脫模要求的，就采用固定模芯，達不到脫模斜度要求的，就必須采取措施，解決脫模問題，有整體活絡模芯形式的，也有鑲塊活絡模芯形式的等等。整體活絡模芯形式在鋼模底座上是用定位銷軸固定，脫模時，模芯整體與管片一起吊出，然后將管片中的模芯取出，再次安裝。

      鑲塊形式的模芯是將模芯一分為二，一半固定在鋼模底座上，另一半為活絡的鑲塊，通過模芯棒將兩部分聯接成一體。脫模時，鑲塊隨管片一起吊出，然后把鑲塊從管片中取出，重新安裝。

3 　鋼模的發展趨勢

      經過數十年的隧道技術、施工工法研究和工程實踐，隧道管片鋼模正在向高精度、多品種、便于操作、勞動強度低、生產周期短的方向發展。可以從以下幾方面研討。

(1) 為了提高隧道管片的拼環質量，管片的精度要求越來越高。目前，國家標準GB50157 —2003 地鐵設計規范10. 5. 3 條， 規定了盾構法施工的隧道結構設計要求。這對于鋼模制作是一個新的挑戰，必須進一步提高鋼模設計和制作水平，才能滿足管片的精度要求。

(2) 為了提高管片的外觀質量，也有利于管片脫模，鋼模型腔面的表面粗糙度要求越來越高。以往的鋼模型腔面的表面粗糙度為Ra6. 3 ，現在的要求為Ra3. 2 以上，這就需要改進鋼模的制作工藝和裝備，才能制作出外型十分美觀的鋼模。

(3) 管片在鋼模中的脫模是鋼模設計和制造的關鍵技術，與產品的質量密切相關。底座弧板彈性變形脫模是一種新型的脫模形式。鋼模的端板固定在底座的弧面上，在管片脫模時，端板是依靠弧形鋼板的彈性變形來實現開啟。因此，端板的脫模斜度取決于弧形鋼板的變形量。

(4) 鋼模的檢測正在改變過去傳統的檢測方法，過去鋼模的弧長尺寸不能直接測量，只能由加工機床來保證。設計和制造高精度的樣板，采用高精度的樣板作為檢測工具，進行鋼模及管片的檢測。采用樣板法，可控制鋼模制造過程中的誤差，使裝配尺寸精度容易控制，還能使模芯定位更為精確，提高了鋼模的制造質量；在鋼模檢驗及管片廠生產管片過程中，使檢測變得更精確、直接和簡易。

(5) 鋼模的形式隨著管片的形式變化，越來越多樣化。如： 管片的連接方式，過去一直采用直螺栓或彎螺栓。現在已經開始采用快速接頭的方式，使拼裝管片更方便，提高了工作效率。相應地在鋼模上便可省去模芯和模芯棒，使鋼模的設計和制造更簡便。

4 　結束語

     綜上所述，隨著科技的發展和經濟建設的需要，盾構法建設隧道的技術日新月異，盾構法施工中的配套設施———鋼模，其形式越來越多樣化，其精度越來越高。作為隧道管片鋼模的專業生產企業，鋼模的設計和制造技術必須進一步提高，才能與日新月異的隧道新技術的發展相適應，才能趕超世界先進水平。