郭軍偉

摘要：文章針對曲線段盾構施工過程中管片成型控制的重、難點，結合在中鐵隧道股份有限公司武漢軌道交通二號線越江地鐵項目部的實際經驗，對曲線段盾構施工中管片成型過程中出現(xiàn)的滲漏水、崩缺、錯臺等問題形成的原因進行了分析，并提出了對策及預防措施。

關鍵詞：盾構；管片質量；滲漏水；崩缺；錯臺；原因

Abstract: As for the difficult or key points to the control of segment shape for shielding construction in a tight curve section, this paper will analyze, in accordance with the practical experience from the cross-river project of Wuhan Metro Line 2, the relevant reasons resulting in the water penetration or leaking and segment broking or staggering, and put forward corresponding measures and precautions.

Key words: shield, segment quality, water penetration or leaking, segment broking, segment staggering, reason

中圖分類號：文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2012）

1 緒言:

目前，隨著我國經濟的迅速發(fā)展，城市化進程越來越快，隨之而來的問題是地面交通日益擁堵，在地面空間無法滿足發(fā)展需求的時候，城市的發(fā)展最終邁出向地下發(fā)展的步伐。如：北京、上海、廣州、南京、武漢、西安、鄭州、深圳、青島、蘇州等很多一線城市及沿海經濟發(fā)達城市開始修建地鐵軌道交通作為新的交通要道。由于地鐵隧道采用盾構法施工在工期、質量、安全等諸多方面具有明顯的優(yōu)勢，所以現(xiàn)在地鐵隧道的修建基本都是采用盾構法施工。

盾構法施工形成的地鐵隧道主要由提前預制好的鋼筋混凝土管片按設計要求拼裝成型形成，對管片的抗?jié)B、抗壓、耐久性等有很高的要求。在地鐵隧道小曲線段盾構法施工過程中，拼裝成型后的管片一旦出現(xiàn)質量問題，可能會出現(xiàn)災難性的后果。所以在小曲線段盾構施工方面，管片成型的質量控制仍有許多重點和難點需要進一步提高認識，加強解決，如防治管片的滲漏水、崩缺、錯臺就是其中常見的技術問題。

2 現(xiàn)狀調查

武漢軌道交通二號線越江地鐵隧道是武漢市重點工程，是國內首條穿越長江的地鐵隧道，地質條件復雜，施工難度大。盾構隧道采用管片拼裝式單層襯砌， 襯砌環(huán)由一個封頂塊（K）、兩個鄰接塊（B1、B2）和三個標準塊（A1、A2、A3）組成，管片為雙面楔形通用管片，楔形量為40mm。

曲線段最小轉彎半徑為350m，且在曲線上穿越風井，而地層含水量高，水壓大，盾構施工時需連續(xù)糾偏，鋼筋混凝土管片在拼裝成型過程中容易發(fā)生崩缺、錯臺、滲漏水等質量缺陷。

當盾構機進入小曲線半徑90環(huán)后，對拼裝完成的管片進行質量檢查，共檢查90個點，發(fā)現(xiàn)問題16個點，調查表如下：

小曲線段質量調查統(tǒng)計表

結合《小曲線段質量調查統(tǒng)計表》，得出以下統(tǒng)計表格：

調查統(tǒng)計表

序號 問題 頻數(shù)（點） 頻率（%） 累計頻率（%）

1 管片錯臺（>10mm） 9 56.25 56.25

2 管片接縫滲漏水 4 25 81.25

3 管片崩缺 3 18.75 100

合計 16 100

管片拼裝質量合格率為82.2%

根據(jù)管片拼裝質量調查統(tǒng)計情況，可以看出已施工完成的管片拼裝質量不容樂觀，部分管片錯臺已超出了規(guī)范要求的范圍，部分位置滲漏水嚴重，管片拼裝質量如再不進行控制提高，將直接影響整個工程的竣工驗收及評價。

3 原因分析及對策

3.1點位選擇不理想

管片K塊點位雖進行了精確計算，但實際施工中最理想點位并不能與理論K塊的拼裝點位相重合，造成管片環(huán)面與盾構掘進方向不垂直，在點位選擇偏差時，容易造成拼裝困難，影響線路糾偏，從而導致管片錯臺。

3.1.1實施對策

點位擬合提前技術準備，在盾構施工進入350m半徑圓曲線前進行理論模擬，提前做好技術支持，編制技術交底。計算出每環(huán)管片需要的楔形量，保證盾尾有合適的間隙，并形成交底下發(fā)，交接班人員交接清楚，選派有經驗的工程師進行值班。

(1)左右油缸行程差的計算：

盾構管片外直徑為6200mm，轉彎半徑為350米，其左右油缸行程差的計算示意圖見下圖1所示。假設左側油缸（12號）行程為X,右側油缸（4號）行程為Y。由下圖1可知： ， ，經計算Y-X=26.57mm,取為26.6mm 。

圖1 左右油缸行程差計算圖

圖2K塊理論位置計算圖

(2)管片K塊拼裝點位計算

管片的最大楔形量為40mm，計算左右油缸行程差為26.6mm，所以管片K塊的理論位置為是使整環(huán)管片左右側差也為26.6mm。由計算知K塊的理論位置為：50.2082o。見上圖2所示。

由圖2計算知當K塊在12#，左(12)右(4)油缸行程差為-40mm，當K塊在13#、11#，左(12)右(4)油缸行程差為-37mm，當K塊在14#、10#，左(12)右(4)油缸行程差為-28.2mm，當K塊在15#、9#，左(12)右(4)油缸行程差為-15.4mm。

K塊的理論位置在10#和14#附近，相差50.2082o。在管片K塊點位選擇時，最好是在10#和14#附近，同時根據(jù)施工過程中每環(huán)盾構姿態(tài)，對K塊點位適當調整。

3.2掘進姿態(tài)偏差

在盾構機掘進至緩和曲線時，經計算應盡可能將盾構姿態(tài)調整到位或進行側向20mm-30mm的預偏，盾構機在實際掘進過程中呈蛇形前進，如沒有很好的姿態(tài)進入小曲線，運動軌跡波動幅度過大，掘進與設計中線偏差較大，盾構機在連續(xù)糾偏后必然導致盾尾間隙分布不勻，由于尾刷在盾尾不能直觀觀察有無變形情況，，內側部分管片使尾刷發(fā)生變形，管片與尾刷的間隙增大，從而降低了尾刷的密封性能，容易產生滲漏，管片拼裝時為避免內側管片與盾尾接觸對盾尾刷造成損害而產生錯臺，崩缺。

3.2.1實施對策

(1)加強控制提前技術準備，制定合理的技術交底，提前調整盾構姿態(tài)，可預一定的反向位。

在發(fā)生管片脫出盾尾移位、盾構姿態(tài)難以控制等意外情況時，在隧道襯砌未超限的前提下，為確保管片不受盾尾擠壓，應適當調整盾構掘進糾偏量，確保管片拼裝質量。盾構機糾偏時宜慢不宜急，防止盾構機蛇行量過大，每環(huán)糾偏量不超過40mm。根據(jù)盾構現(xiàn)有的姿態(tài)，找出最合理的糾偏曲線。并在下步掘進時，對盾構掘進糾偏量進行調整，逐步將掘進趨勢調整至設計線路中線上。

由上環(huán)K塊位置，通過左右油缸行程差來調整下環(huán)盾構姿態(tài)，利于控制盾構姿態(tài)。見盾構姿態(tài)控制表如下：

盾構姿態(tài)控制表（通過油缸差）

(2)小曲線段掘進時，應適當增加隧道測量的頻率，通過多次測量來確保盾構測量數(shù)據(jù)的準確性，同時實施跟蹤測量，促使盾構機形成良好的掘進姿態(tài)。

3.3管片拼裝不規(guī)范

在拼裝管片的過程中，操作人員拼裝不規(guī)范，K塊拼裝前預留的空間不足，徑向插入時受相鄰管片擠壓，導致管片錯臺、崩缺，同時止水條受擠壓變形，達不到密封效果，產生滲漏水現(xiàn)象。

本線路管片沒有設計轉彎環(huán)，管片在曲線段拼裝只能依靠楔形量來轉彎，當管片拼裝時沒有均布擺勻，螺栓穿插困難，拼裝完畢后沒有及時復緊螺栓，這些不規(guī)范的操作是導致管片錯臺重要因素。

3.3.1實施對策

加強監(jiān)督管片拼裝過程，對違章或不符合規(guī)范要求的挫折及時制止和糾正，嚴禁未完成就進行下一道工序。

(1)嚴格控制管片拼裝質量：嚴格控制管片拼裝順序、螺栓復緊等管片拼裝制度，確保拼裝后的整環(huán)管片橢圓度控制在規(guī)范要求范圍內。管片螺栓未全部禁錮前，不允許盾構掘進。同時在掘進過程中要加強管片螺栓的復緊。

(2)隨時觀察盾尾：在盾構掘進的過程中，土木值班工程師、工班長和管片拼裝司機等人員要隨時觀察管片和盾尾相對位置，如果出現(xiàn)盾尾與管片擠壓，應及時通知盾構掘進司機，調整糾偏量或停止糾偏，直至管片和盾尾不再擠壓再進行糾偏。

(3)管片拼裝時，可適當將管片整體向右側偏移，管片拼裝盡量減小，避免橫向變大。

(4)管片理想位置為是掘進完成后，盾尾間隙右側小于左側；管片拼裝完畢后盾尾間隙左側小于右側。

(5)在小半徑曲線隧道掘進過程中設置預偏量20 ～40 mm，建議預偏量為25mm左右。

(6)在每環(huán)掘進開始，盾構掘進速度不允許快速加大，待掘進20cm后，然后再按正常掘進速度進行掘進。

3.4盾構推力不均

盾構在小曲線段掘進過程中，需要加大曲線外側推力來增加左右兩側油缸的推力差，從而實現(xiàn)盾構機轉彎。由此導致左右側兩組油缸分區(qū)推力不均，造成管片崩缺碎裂。

3.4.1實施對策

分析確定合理有效的盾構參數(shù)，控制好盾構推進速度與推力的關系，掘進剛開始時以較小速度遞增，避免千斤頂起始推力過大。

在掘進過程中，提前進行盾構姿態(tài)預偏，掘進過程中若遇到左右分區(qū)壓力差異過大，可以適當減小。

(1)嚴格控制盾構推進速度：推進時速度應控制在30mm /min以內,避免因推力過大而引起的側向壓力的增大。

(2)嚴格控制盾構正面平衡壓力：必須嚴格控制與切口平衡壓力有關的施工參數(shù),如推進速度、總推力、實際泥水壓力等。同時防止過量超挖、欠挖,盡量減少平衡壓力的波動,其波動值控制在0. 2bar以內。

(3)嚴格控制同步注漿量和漿液質量：推進時應嚴格控制同步注漿量和漿液質量, 確保每環(huán)注漿總量到位, 漿液均勻合理地壓注,確保漿液的配比符合質量標準。注漿未達到要求時盾構暫停推進,以防止土體變形。

4 結論

經過項目部全體員工的共同努力，在右線隧道小曲線段施工完成，左線隧道完成小曲線段的50%的時候，經現(xiàn)場檢查統(tǒng)計150個點，出現(xiàn)質量問題的點有5個，管片錯臺、崩缺、滲漏水合計缺陷為3.3%，管片拼裝質量合格率為96.7%，通過后期封堵和修補達到了規(guī)范驗收要求。說明采取的措施是有一定成效的。

參考文獻：

[1]張鳳祥，傅德明，楊國祥等.盾構隧道施工手冊[M].北京：人民交通出版社。

[2]周文波.盾構法隧道施工技術及應用[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社。

[3]竺維彬，鞠世建.復合地層中的盾構施工技術[M].北京：中國科學技術出版社。

[4]秦漢禮.盾構隧道鋼筋混凝土管片制作技術[J].隧道建設。