淺談盾構(gòu)施工的管片開裂破損質(zhì)量控制

楊青運(yùn)

（合誠工程咨詢集團(tuán)股份有限公司， 福建 廈門 361006）

隧道施工采用盾構(gòu)法具有安全、快速的優(yōu)點(diǎn)，抗干擾能力強(qiáng)，機(jī)械化程度高，可大幅度降低人工成本及對環(huán)境的影響。但是施工中往往出現(xiàn)管片開裂、破損等質(zhì)量缺陷，影響隧道觀感質(zhì)量和使用壽命。本文就廈門地鐵三號線五緣灣站～劉五店站土壓盾構(gòu)區(qū)間出現(xiàn)的管片開裂、破損現(xiàn)象進(jìn)行研究分析，并提出相應(yīng)的應(yīng)對措施。

1 工程概況

五緣灣站～劉五店站土壓盾構(gòu)區(qū)間采用兩臺土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)，從五緣灣站始發(fā),沿鐘宅路掘進(jìn)進(jìn)入?yún)^(qū)間風(fēng)井，右線起止里程為 YDK14+450.710～YDK15+320.569,全長 869.859m（724環(huán)），左線起止里程為 ZDK14+450.710～ZDK15+321.590,全長870.88m（725環(huán)），陸域段區(qū)間隧道埋深17.4～32.3m，最大縱坡28‰，最小曲線半徑R=1200，線間距15～17m，設(shè)聯(lián)絡(luò)通道一座（不兼泵房）。區(qū)間右線自2018年3月3日開始掘進(jìn)+1環(huán)，截止2018年7月26日掘進(jìn)及拼裝累計完成439環(huán)，完成設(shè)計724環(huán)的60%，剩余285環(huán)。經(jīng)過缺陷排查統(tǒng)計，缺管片開裂、破損缺陷為以下3類（共21處）：1、管片運(yùn)輸過程中磕碰破損開裂5處；2、管片拼裝時擠壓破損開裂5處；3、管片脫出盾尾后破損開裂11處。

2 管片開裂、破損原因分析

2.1 人為因素

主要表現(xiàn)為：管片運(yùn)輸及拼裝過程中保護(hù)措施不到位，造成管片磕碰破損；管片掘進(jìn)值班工程師監(jiān)管不到位，對管片的平整度控制不夠，在調(diào)整管片平整度過程中，管片之間反復(fù)上下擠壓、錯動，造成管片破損開裂；現(xiàn)場作業(yè)人員未及時調(diào)整已旋轉(zhuǎn)撐靴，撐靴與管片凸面未能完全接觸，造成該點(diǎn)位管片受力不均導(dǎo)致管片開裂破損；值班工程師沒有及時發(fā)現(xiàn)盾尾間隙變化，未及時采取相應(yīng)措施進(jìn)行調(diào)整，導(dǎo)致盾尾間隙持續(xù)惡化，從而造成管片脫出盾尾過程中受盾殼擠壓產(chǎn)生管片開裂破損。

2.2 環(huán)境因素

該盾構(gòu)區(qū)間存在兩段微風(fēng)化花崗巖基巖凸起，掌子面左右兩側(cè)巖石風(fēng)化程度不同，軟硬不均，盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)水平方向有向右偏的趨勢，水平方向姿態(tài)較難控制，水平方向油缸壓力差大，管片受力不均造成破損。

2.3 工藝因素

盾構(gòu)機(jī)在調(diào)整軸線偏差時，由于分區(qū)推力差值較大，管片受力不均，造成開裂破損；F塊位于上部點(diǎn)位，安裝機(jī)翻板不易控制，影響管片拼裝質(zhì)量；部分管片拼裝點(diǎn)位不合理或掘進(jìn)中盾構(gòu)姿態(tài)調(diào)整過大，造成盾構(gòu)機(jī)盾尾間隙不均勻，盾尾刷處加強(qiáng)圓環(huán)鋼板剮蹭管片，造成管片開裂破損。

3 應(yīng)對措施

3.1 管理措施

制定人員崗位職責(zé)、分工明確，制定有效管理制度、獎懲體系等，做到責(zé)任落實(shí)到人、制度切實(shí)可行、檢查總結(jié)到位、獎罰認(rèn)真執(zhí)行。制定盾構(gòu)施工質(zhì)量考核標(biāo)準(zhǔn)，按標(biāo)準(zhǔn)對造成施工質(zhì)量缺陷的相應(yīng)責(zé)任人進(jìn)行經(jīng)濟(jì)處罰并進(jìn)行通報，對施工質(zhì)量控制好的班組及個人進(jìn)行獎勵。

掘進(jìn)班長按技術(shù)人員的各項指令，做好人員的管控、工序的安排，尤其關(guān)注管片安裝司機(jī)、注漿司機(jī)的工作狀態(tài)，充分調(diào)動班組人員的積極性，加強(qiáng)管片拼裝、注漿質(zhì)量管理。盾構(gòu)技術(shù)負(fù)責(zé)人應(yīng)及時向洞內(nèi)人員反饋地表、建筑物、管線沉降情況，值班工程師每環(huán)對砂漿進(jìn)行取樣，將試驗(yàn)數(shù)據(jù)反饋給技術(shù)負(fù)責(zé)人，及時調(diào)整砂漿配合比，確保注漿質(zhì)量和注漿效果。在掘進(jìn)過程中各部門、班組須保持良好溝通，值班工程師通過管片選型配合主司機(jī)進(jìn)行盾尾間隙和油缸行程的調(diào)整，掘進(jìn)班長及時將施工中的各種問題反饋給技術(shù)人員，技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際情況將解決方法告知班組或按照質(zhì)量管理體系規(guī)定程序向上級領(lǐng)導(dǎo)匯報。

組織相關(guān)人員進(jìn)行管片安裝技術(shù)交底，加強(qiáng)班組班前交底的針對性，形成交底記錄，向班組成員灌輸質(zhì)量管理相關(guān)要求，提高作業(yè)班組人員的質(zhì)量意識。班組間進(jìn)行質(zhì)量競賽評比，找差距、分析原因、制定措施、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。加強(qiáng)對作業(yè)人員培訓(xùn)力度，確保作業(yè)熟練程度，對復(fù)雜的掘進(jìn)地段采取針對性措施，確保施工安全及成型隧道的質(zhì)量。

3.2 現(xiàn)場控制措施

加強(qiáng)管片進(jìn)場質(zhì)量驗(yàn)收控制，管片進(jìn)場后技術(shù)人員會同監(jiān)理工程師對每塊管片質(zhì)量進(jìn)行檢查。堅持管片強(qiáng)度不夠不用；管片破損、開裂不用；止水條、傳力襯墊粘貼不到位不用；沒有管片出廠合格證不用；管片編號和合格證編號不統(tǒng)一不用。配備有經(jīng)驗(yàn)的吊車司機(jī)及信號工，持證上崗。吊裝及運(yùn)輸過程中做好保護(hù)措施，避免磕碰破損開裂。管片運(yùn)輸?shù)轿缓?，現(xiàn)場值班工程師對每環(huán)管片進(jìn)行檢查并做好相應(yīng)記錄。

主司機(jī)、值班工程師、掘進(jìn)班長及其他崗位人員，現(xiàn)場進(jìn)行交接班，雙方對當(dāng)班相應(yīng)施工情況及下班應(yīng)注意事項及時進(jìn)行確認(rèn)，并做好相應(yīng)記錄。機(jī)械工程師及機(jī)械維保人員及時解決設(shè)備存在問題，確保設(shè)備狀況良好，嚴(yán)禁設(shè)備帶病作業(yè)。

3.3 技術(shù)措施

拼裝前應(yīng)對管片拼裝區(qū)域進(jìn)行清理，清除污泥、污水，雜物等，保證拼裝區(qū)與管片相接面的清潔。拼裝后及時復(fù)緊螺栓，脫出盾尾時及時進(jìn)行二次復(fù)緊，隨后排查進(jìn)行再次復(fù)緊。及時收回旋轉(zhuǎn)的油缸撐靴，調(diào)整后再頂緊管片凸出面，確保管片受力均勻。對拼裝機(jī)翻板進(jìn)行檢修或調(diào)整，確保F塊位于上部點(diǎn)位時拼裝翻板操作到位、順利?？刂坪糜透追謪^(qū)壓力差、行程差，最大壓力差控制在150bar之內(nèi)，最大油缸行程差控制在 50mm之內(nèi)。盾構(gòu)糾偏堅持勤糾、緩糾原則，單環(huán)糾偏量不大于 3mm。掘進(jìn)速度控制在 50mm/min以內(nèi)。同步注漿量不低于 4.8m3/環(huán)，并根據(jù)規(guī)范要求及實(shí)際情況適當(dāng)加大同步注漿量，二次注漿及時跟進(jìn)。

對始發(fā)段掘進(jìn)情況進(jìn)行分析總結(jié)，以始發(fā)段的施工參數(shù)指導(dǎo)后續(xù)施工，根據(jù)實(shí)際情況不斷調(diào)整優(yōu)化各項施工參數(shù)，控制好盾構(gòu)姿態(tài)，根據(jù)盾尾間隙、管片超前量、線路設(shè)計情況、地質(zhì)情況及地面監(jiān)測情況等，合理選擇拼裝點(diǎn)位，確保油缸行程差及盾尾間隙合理，使管片姿態(tài)與盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)擬合。盾構(gòu)主司機(jī)應(yīng)根據(jù)線路線形，對各項控制參數(shù)進(jìn)行合理調(diào)整，推進(jìn)油缸的壓力要保持一個平穩(wěn)的差值，避免推力出現(xiàn)較大波動、姿態(tài)來回擺動，確保保持良好的盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)。值班工程師全程對已拼裝好的每環(huán)管片用鋼尺測量盾尾間隙，合理安排管片拼裝點(diǎn)位和順序，安裝每一環(huán)管片前測量16個點(diǎn)位盾尾間隙情況，制定合理安裝位置。督促掘進(jìn)班組安裝F塊時在其周圍涂抹肥皂水，以保證安裝調(diào)整時的潤滑作用，進(jìn)而達(dá)到管片拼裝完成后平整、無錯臺。拼裝手拼裝過程中運(yùn)用好管片拼裝機(jī)的微調(diào)裝置，調(diào)整動作要平穩(wěn)、準(zhǔn)確，避免管片碰撞破損開裂。

4 結(jié)束語

造成管片破損、開裂的原因往往是多種因素共同作用的結(jié)果。施工中做好現(xiàn)場作業(yè)人員技術(shù)培訓(xùn)和交底，確保每一個施工人員技術(shù)嫻熟，操作到位。制定切實(shí)有效獎懲制度，獎罰分明，充分調(diào)動施工人員責(zé)任心。根據(jù)實(shí)際情況隨時調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)、調(diào)整拼裝工藝、控制好盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)。加強(qiáng)管片材料的驗(yàn)收和安裝前檢查。根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整注漿量、注漿壓力、二次注漿，加強(qiáng)現(xiàn)場管理。建立健全有效的管理體系，確保人員、材料、設(shè)備有機(jī)結(jié)合，盾構(gòu)施工是完全可以減少，甚至避免管片破損、開裂情況發(fā)生的。