盾構(gòu)管片抗?jié)B檢漏試驗(yàn)研究

王 燕

(中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司，天津 300222)

0 引言

近年來，我國地鐵事業(yè)快速發(fā)展，盾構(gòu)管片被廣泛應(yīng)用在地鐵工程建設(shè)中，這對(duì)盾構(gòu)管片性能和施工技術(shù)提出了更高的要求?；炷炼軜?gòu)管片具有很強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性和耐久性，但盾構(gòu)管片在生產(chǎn)經(jīng)營中，容易受骨材料不穩(wěn)定、澆筑時(shí)不易控制、后期養(yǎng)護(hù)受氣候變化影響大等因素的影響[1]，所以為保證盾構(gòu)管片的質(zhì)量，除了生產(chǎn)之前對(duì)管片生產(chǎn)工藝、混凝土配比、鋼筋配制等進(jìn)行全面校對(duì)之外，還需要通過抗?jié)B檢漏試驗(yàn)來確定盾構(gòu)管片的生產(chǎn)性能是否符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。作為地鐵盾構(gòu)和施工的主要混凝土預(yù)制構(gòu)件，管片檢漏試驗(yàn)要針對(duì)實(shí)際工程的管片，模擬地下水壓力緩解進(jìn)行試驗(yàn)，從而達(dá)到檢驗(yàn)管片具備抗地下水滲漏能力的目的，各個(gè)端面均不能發(fā)生滲漏水的現(xiàn)象，同時(shí)也不能對(duì)管片造成任何破壞。但受到管片檢漏試驗(yàn)工藝和標(biāo)準(zhǔn)不完善的影響，在實(shí)際試驗(yàn)過程中，存在試驗(yàn)效率低、成功率低、容易破壞管片等問題?；诖?，本文結(jié)合天津地鐵4號(hào)線南段工程，對(duì)盾構(gòu)管片抗?jié)B檢漏試驗(yàn)做了如下研究。

1 工程概述

天津地鐵4號(hào)線南段工程線路北起東南角站，南至東麗區(qū)新興村，設(shè)置張貴莊主變電所一座，民航學(xué)院車輛段一處。線路經(jīng)：東馬路—和平路—大沽北路—十四經(jīng)路—成林道—津?yàn)I大道。本包投標(biāo)范圍包含財(cái)經(jīng)大學(xué)—柳林路、增興窯—張貴莊—萬山道3個(gè)二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)源區(qū)間和車輛段—梨園頭—瑤環(huán)路—昌凌路、江灣二支路—友誼路、梅林路—微山路、天鋼柳林—二號(hào)橋—金貿(mào)產(chǎn)業(yè)園、萬山道—香山道—嶗山道、嶼東城—一期終點(diǎn)10個(gè)三級(jí)風(fēng)險(xiǎn)源區(qū)間，管片共10 702環(huán)，其中1.2 m環(huán)寬管片1 054環(huán)，1.5 m環(huán)寬管片9 648環(huán)。

2 盾構(gòu)管片抗?jié)B檢漏試驗(yàn)

2.1 盾構(gòu)管片抗?jié)B檢漏試驗(yàn)的準(zhǔn)備工作

為保證盾構(gòu)管片抗?jié)B檢漏試驗(yàn)相關(guān)工作能夠順利開展，并保證檢驗(yàn)的精度和檢驗(yàn)結(jié)果的權(quán)威性，必須切實(shí)做好準(zhǔn)備工作，其中盾構(gòu)管片試拼是盾構(gòu)管片抗?jié)B檢漏試驗(yàn)的第一步，也是比較重要的一步，試拼的效果直接決定了盾構(gòu)管片的總體質(zhì)量，在試拼時(shí)有專業(yè)安質(zhì)部門全面負(fù)責(zé)[2]。

管片模具驗(yàn)收合格后進(jìn)行試生產(chǎn)，達(dá)到設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度后經(jīng)過水平拼裝驗(yàn)證其精度，檢驗(yàn)合格確認(rèn)后方可投入正式生產(chǎn)。正式生產(chǎn)后根據(jù)GB 50446—2008《盾構(gòu)法隧道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》規(guī)定每生產(chǎn)200環(huán)管片后任意抽取3環(huán)進(jìn)行水平拼裝，監(jiān)理檢驗(yàn)合格后方可繼續(xù)進(jìn)行管片生產(chǎn)。用做三環(huán)試拼裝的管片抗壓強(qiáng)度要求達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%以上，在試拼裝前應(yīng)對(duì)待拼裝的同期養(yǎng)護(hù)試件做抗壓試驗(yàn)，強(qiáng)度符合要求時(shí)方可用于拼裝。采用支座型拼平臺(tái)，滿足管片拼裝直徑和平整度要求。管片三環(huán)拼裝允許誤差和檢查方法見表1，水平試拼裝如圖1所示。

表1 三環(huán)試拼裝允許誤差和檢查方法

(a)三環(huán)拼裝圖

其中圖1(c)圖中管片拼裝順序依次為B1→B2→B3→L1→L2→F，在安裝每一塊時(shí)要注意順直，再穿縱向螺栓，三環(huán)拼裝采用錯(cuò)縫拼裝，第一環(huán)拼裝結(jié)束，開始第二環(huán)標(biāo)準(zhǔn)塊拼裝時(shí)，需將標(biāo)準(zhǔn)塊管片較第一環(huán)標(biāo)準(zhǔn)塊沿逆時(shí)針方向錯(cuò)位單片管片的1/3，第三環(huán)與第一環(huán)水平位置相同。直至三環(huán)試拼裝完畢再進(jìn)行三環(huán)試拼裝試驗(yàn)檢測(cè)。

2.2 盾構(gòu)管片抗?jié)B檢漏試驗(yàn)過程探究

盾構(gòu)管片抗?jié)B檢漏試驗(yàn)具有很強(qiáng)的綜合性及系統(tǒng)性，任何一個(gè)環(huán)節(jié)控制不當(dāng)，都會(huì)影響檢驗(yàn)結(jié)果的精度及權(quán)威性。按照鞠麗艷[3]的盾構(gòu)隧道管片結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn)研究可知，盾構(gòu)管片的結(jié)構(gòu)性能是衡量盾構(gòu)管片質(zhì)量的主要標(biāo)準(zhǔn)。但為了更加深入地進(jìn)行盾構(gòu)管片抗?jié)B檢漏的研究，本文立足前人的研究經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合工程實(shí)際案例，提出了一種全新的盾構(gòu)管片抗?jié)B檢漏試驗(yàn)方法，旨在提升試驗(yàn)的精度和權(quán)威性，此種試驗(yàn)方法，主要涉及到以下步驟：

第1步，全面對(duì)檢漏架及加壓泵進(jìn)行檢查，特別是焊接部位和密封膠圈應(yīng)完好無損；

第2步，將管片平穩(wěn)放在檢漏架上，檢查密封橡膠墊是否緊貼于管片外弧面；

第3步，在內(nèi)弧面上沿縱向放上8條橡皮條，中間向兩邊均勻布置，然后在內(nèi)弧面上壓上緊固橫桿，螺母從中間向兩側(cè)分步收緊[4]；

第4步，打開排氣閥，通過進(jìn)水閥進(jìn)水，當(dāng)兩端排氣閥有水排出時(shí)，將排氣閥和進(jìn)水閥關(guān)閉，將進(jìn)水閥接上手動(dòng)加壓泵后再打開進(jìn)水閥開始加壓；

第5步，加壓至0.2 MPa時(shí)，恒壓5 min，檢查管片是否有漏點(diǎn)，以及滲透深度，并填寫記錄；

第6步。加壓至0.4 MPa時(shí)，恒壓5 min，檢查管片是否有漏點(diǎn)，以及滲透深度，并填寫記錄；

第7步，加壓至0.6 MPa時(shí)，恒壓30 min，檢查管片是否有漏點(diǎn)，以及滲透深度，并填寫記錄；

第8步，加壓至0.8 MPa時(shí)，恒壓2 h，檢查管片滲水線高度，如不超過管片厚度的1/5即為合格[5]。

在整個(gè)試驗(yàn)過程中，隨時(shí)注意檢查檢漏架的密封膠圈是否發(fā)生破損，檢漏架的緊固螺桿及鋼板是否變形，如果異常應(yīng)立即中止試驗(yàn)，以保證安全。混凝土及盾構(gòu)管片抗?jié)B檢漏試驗(yàn)?zāi)康氖菣z驗(yàn)管片混凝土的抗?jié)B能力能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，從而為管片的耐久性提供依據(jù)?；炷良岸軜?gòu)管片抗?jié)B檢漏試驗(yàn)儀試驗(yàn)數(shù)量每生產(chǎn)50環(huán)抽查1塊管片做檢漏測(cè)試，連續(xù)3次達(dá)到檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)則改為每生產(chǎn)100環(huán)抽檢1塊管片，再連續(xù)3次達(dá)到檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，最終檢測(cè)頻率為每生產(chǎn)200環(huán)抽檢1塊管片做檢漏測(cè)試[6]。混凝土及盾構(gòu)管片抗?jié)B檢漏試驗(yàn)儀如果出現(xiàn)一次檢測(cè)不達(dá)標(biāo)，則恢復(fù)每生產(chǎn)50環(huán)抽檢1塊管片做檢漏測(cè)試的最初檢測(cè)頻率，再按上述要求重復(fù)進(jìn)行。

2.3 管片抗?jié)B檢漏試驗(yàn)結(jié)果的判斷標(biāo)準(zhǔn)

馬騰飛等[7]，研究了盾構(gòu)法管片高精度預(yù)制工藝設(shè)計(jì)，其中提出了管片抗?jié)B檢漏試驗(yàn)結(jié)果的判定標(biāo)準(zhǔn)：管片外表在1.0 MPa水壓力下，恒壓2 h，滲水線不得超過管片厚度的1/5(70 mm)為合格。抗?jié)B漏試檢驗(yàn)的檢查依據(jù)、頻率嚴(yán)格遵循DB29-144-2010《天津市地下鐵道盾構(gòu)法隧道工程施工技術(shù)規(guī)程》中第64頁第16.8.3中的規(guī)定：鋼筋混凝土管片在生產(chǎn)初期，每天、每臺(tái)班、每生產(chǎn)40環(huán)應(yīng)抽查1塊做檢漏測(cè)試，連續(xù)10次達(dá)到檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，則改為每天、每臺(tái)班、每生產(chǎn)80環(huán)抽查1塊做檢漏測(cè)試；如果出現(xiàn)一次檢測(cè)不達(dá)標(biāo)，應(yīng)從該班生產(chǎn)的管片中另外抽查兩塊做檢漏測(cè)試，如果檢測(cè)達(dá)標(biāo)，則從最初的檢測(cè)頻率開始檢測(cè)，如果檢測(cè)不達(dá)標(biāo)，則對(duì)該班生產(chǎn)的管片逐塊進(jìn)行檢漏測(cè)試。

調(diào)定溢流閥工作壓力，在整個(gè)試驗(yàn)過程中，隨時(shí)注意檢查抗?jié)B檢漏架的密封膠圈是否發(fā)生破損，抗?jié)B檢漏架的緊固螺桿及鋼板是否變形，如果異常應(yīng)立即中止試驗(yàn)，以保證安全。管片抗?jié)B檢漏試驗(yàn)裝置示意圖如圖2所示。

(a)管片抗?jié)B檢漏試驗(yàn)裝置現(xiàn)場(chǎng)圖

檢漏檢驗(yàn)儀器技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合表2中的要求。

3 實(shí)驗(yàn)效果分析

進(jìn)行本次管片抗?jié)B檢漏試驗(yàn)時(shí)，吸取了國內(nèi)同行大量相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合完善的操作工藝，通過了一系列抗?jié)B檢漏試驗(yàn)。經(jīng)歷了抗?jié)B檢漏試驗(yàn)中存在試樣受力破裂導(dǎo)致試驗(yàn)失敗等眾多問題后，促使抗盾構(gòu)管片抗?jié)B檢漏真正成為了非破壞性試驗(yàn)，大大提升了試驗(yàn)效率，降低了試驗(yàn)成本。在目前國內(nèi)管片抗?jié)B檢漏標(biāo)準(zhǔn)未提供詳細(xì)設(shè)備要求和工藝方法的情況下，對(duì)日后管片規(guī)范的進(jìn)一步完善提供了一定的參考[8]。

表2 檢漏檢驗(yàn)儀器技術(shù)要求

4 結(jié)語

綜上所述，本文結(jié)合天津地鐵4號(hào)線南段工程實(shí)際情況，研究了盾構(gòu)管片的抗?jié)B檢漏試驗(yàn)。研究結(jié)果表明，管片抗?jié)B檢漏試驗(yàn)是衡量盾構(gòu)管片施工質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)的主要途徑，但管片抗?jié)B檢漏試驗(yàn)是一項(xiàng)比較復(fù)雜的工作，需要從多個(gè)角度同時(shí)入手，才能保證試驗(yàn)結(jié)果的精度和權(quán)威性。文章從試驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作、試驗(yàn)過程及試驗(yàn)結(jié)果判定3個(gè)方面研究了管片抗?jié)B檢漏試驗(yàn)，每個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)試驗(yàn)的精度都有較大影響，利用前人研究經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合盾構(gòu)管片預(yù)制工藝和原材料特性，選擇合理的試驗(yàn)步驟和判定標(biāo)準(zhǔn)，是保證管片抗?jié)B檢漏試驗(yàn)精度、質(zhì)量、權(quán)威性的關(guān)鍵，也是保證地鐵工程施工質(zhì)量核心，值得高度重視。