機(jī)械法聯(lián)絡(luò)通道管節(jié)拼裝施工技術(shù)

言建標(biāo)，葛佳佳，張想陳

（1.浙江杭海城際鐵路有限公司，浙江 杭州 310000；2.中鐵四局集團(tuán)第二工程有限公司，江蘇 蘇州 215131）

1 機(jī)械法聯(lián)絡(luò)通道管節(jié)拼裝技術(shù)概述

機(jī)械法聯(lián)絡(luò)通道作為一種全新施工工法，具有施工高效、快捷、隧道成型結(jié)構(gòu)質(zhì)量好、作業(yè)環(huán)境安全、機(jī)械化程度高等優(yōu)點(diǎn)，且能有效規(guī)避傳統(tǒng)施工方法的各類(lèi)缺陷，是地下隧道工藝發(fā)展的趨勢(shì)。其施工流程可分為始發(fā)、掘進(jìn)、到達(dá)、井接頭及防火門(mén)框施工四大步驟。聯(lián)絡(luò)通道開(kāi)挖由頂管機(jī)完成，管節(jié)拼裝及反力系統(tǒng)位于始發(fā)端隧道內(nèi)，而且頂管機(jī)的始發(fā)、接收均采用鋼套筒進(jìn)行，全部施工過(guò)程安全風(fēng)險(xiǎn)較小。機(jī)械法聯(lián)絡(luò)通道施工如圖1所示。

圖1 機(jī)械法聯(lián)絡(luò)通道施工

管節(jié)是隧道襯砌的主要構(gòu)成部分，發(fā)揮支護(hù)、抵抗水土壓力的作用。根據(jù)所用材料和使用位置不同分為鋼筋混凝土管節(jié)和鋼管節(jié)。管節(jié)拼裝吊機(jī)布置于臺(tái)車(chē)上部，頂管機(jī)完成掘進(jìn)后操作吊機(jī)進(jìn)行襯砌環(huán)管節(jié)安裝，各執(zhí)行機(jī)構(gòu)吊取、移動(dòng)、定位、螺栓連接、緊固，如此循環(huán)往復(fù)，對(duì)隧道表面進(jìn)行支撐。

2 管節(jié)拼裝吊機(jī)工作原理、管節(jié)拼裝方法與質(zhì)量管理

2.1 管節(jié)拼裝吊機(jī)工作原理

管節(jié)拼裝吊機(jī)采用單梁鏈輪鏈條驅(qū)動(dòng)，使用機(jī)械抓舉型式抓取管節(jié)，管節(jié)吊機(jī)主要包括一套電動(dòng)葫蘆（2組）、驅(qū)動(dòng)裝置（2組）、電纜系統(tǒng)等。管節(jié)吊機(jī)可通過(guò)有線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)方式控制，提升具備慢速、快速2種檔位。管節(jié)拼裝吊機(jī)如圖2所示。

圖2 管節(jié)拼裝吊機(jī)

2.2 管節(jié)拼裝方法

根據(jù)設(shè)計(jì)要求及管節(jié)分塊形式，聯(lián)絡(luò)通道管節(jié)拼裝主要采用錯(cuò)縫拼裝，即相鄰管節(jié)縱縫錯(cuò)開(kāi)，此種拼裝方法下管節(jié)較難定位，給縱向螺栓的安裝也帶來(lái)一定的難度，施工應(yīng)力較大，管節(jié)易出現(xiàn)裂縫。但是此拼裝方法下環(huán)面平整，整體性好。

2.3 管節(jié)拼裝質(zhì)量管理

聯(lián)絡(luò)通道管節(jié)拼裝施工質(zhì)量直接關(guān)系到隧道成型質(zhì)量，拼裝過(guò)程中應(yīng)遵循“不碎、不裂、不偏、不浮、不沉、不滲”的“六不”原則。而在管節(jié)拼裝過(guò)程中，常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題包括管節(jié)破損、滲漏、錯(cuò)臺(tái)、隧道軸線(xiàn)偏差等。以上問(wèn)題的產(chǎn)生可歸納為以下6個(gè)原因。

1）管節(jié)失圓 尤其在鋼管節(jié)運(yùn)輸時(shí)易發(fā)生失圓變形，導(dǎo)致管節(jié)拼裝精度、橢圓度不達(dá)標(biāo)等，進(jìn)而影響隧道成型質(zhì)量。

2）未按要求拼裝管節(jié) 如拼裝過(guò)程中防水材料脫落未處理、拼裝過(guò)程中發(fā)生機(jī)械碰撞，導(dǎo)致管節(jié)缺棱掉角、螺栓復(fù)緊不到位、未按照要求收縮支撐油缸數(shù)量等。

3）頂管機(jī)操作不當(dāng) 聯(lián)絡(luò)通道距離短，對(duì)頂管機(jī)姿態(tài)控制要求高，若是出現(xiàn)偏差后未及時(shí)調(diào)整，將影響管節(jié)拼裝及隧道軸線(xiàn)。

4）減摩注漿未及時(shí)跟進(jìn) 機(jī)械法聯(lián)絡(luò)通道施工管節(jié)拼裝在始發(fā)端隧道內(nèi)完成，頂管機(jī)推進(jìn)過(guò)程中，管節(jié)隨頂管機(jī)一同前進(jìn)，隨著距離的增加，管節(jié)所受摩擦力逐漸增大，進(jìn)一步導(dǎo)致管節(jié)所受推力增大，可能出現(xiàn)管節(jié)破碎等問(wèn)題的發(fā)生。

5）油脂未充分填充 管節(jié)通過(guò)盾尾刷過(guò)程中，尾刷腔內(nèi)的油脂因壓力及摩擦力的作用填充管節(jié)的環(huán)縫及縱縫，起到隔水、阻砂等作用，一旦盾尾油脂注入量無(wú)法完全填充管節(jié)環(huán)縫與縱縫，將會(huì)導(dǎo)致管節(jié)出現(xiàn)滲漏水。

6）置換注漿過(guò)程控制不到位 頂管機(jī)推進(jìn)至指定位置后，將采用硬性漿液對(duì)膨潤(rùn)土漿液進(jìn)行置換，以穩(wěn)定成型隧道及地層。在注漿過(guò)程中，一旦因注漿壓力、注漿量控制不當(dāng)，則會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)臺(tái)、破碎等問(wèn)題。

3 實(shí)例探析聯(lián)絡(luò)通道管節(jié)拼裝施工技術(shù)與質(zhì)量控制

3.1 工程概況

本工程盾構(gòu)區(qū)間為余杭高鐵站—許村鎮(zhèn)站（簡(jiǎn)稱(chēng)余-許盾構(gòu)區(qū)間），本區(qū)間3座（1，2，3號(hào)）聯(lián)絡(luò)通道采用機(jī)械法施工。1號(hào)聯(lián)絡(luò)通道中心里程為左DK0+787.798，右DK0+785.000，襯砌頂覆土厚度約20.07m，線(xiàn)間距13.0m；2號(hào)聯(lián)絡(luò)通道中心里程為右DK1+237.420，左DK1+239.019，襯砌頂覆土厚度約23.17m，線(xiàn)間距13.0m；3號(hào)聯(lián)絡(luò)通道中心里程為右DK1+800.000，左 DK1+801.599，襯砌頂覆土厚度約 19.96m，線(xiàn)間距13.0m。

3.2 管節(jié)設(shè)計(jì)

1）聯(lián)絡(luò)通道始發(fā)和接收處分別采用一環(huán)鋼管節(jié)，鋼管節(jié)長(zhǎng)度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量通道實(shí)際長(zhǎng)度后，與設(shè)計(jì)確認(rèn)是否需要增加用于調(diào)節(jié)通道長(zhǎng)度的鋼管節(jié)，鋼管節(jié)寬度應(yīng)控制在600～900mm；其余采用鋼筋混凝土管節(jié)，管節(jié)寬度900mm。

2）管節(jié)內(nèi)徑2 760mm，外徑3 260mm，厚250mm，每環(huán)管節(jié)M24縱向螺栓10根，M24環(huán)向螺栓4根。

3）管節(jié)無(wú)楔形量，接縫采用遇水膨脹止水條止水。

4）管節(jié)分上下2塊預(yù)制，單塊質(zhì)量最大約3.2t。

5）鋼筋混凝土管節(jié)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C50，抗?jié)B等級(jí)P12。

6）鋼筋混凝土管節(jié)連接螺栓機(jī)械性能等級(jí)為5.8級(jí)，螺母機(jī)械性能等級(jí)為5級(jí)，墊圈硬度140Hv；鋼管節(jié)采用Q235B鋼，連接螺栓機(jī)械性能等級(jí)為8.8級(jí)，螺母機(jī)械性能等級(jí)為8級(jí)，墊圈硬度為300Hv。管節(jié)分塊形式如圖3所示。

圖3 管節(jié)分塊示意

3.3 管節(jié)生產(chǎn)

3.3.1 生產(chǎn)計(jì)劃

根據(jù)聯(lián)絡(luò)通道長(zhǎng)度，模擬所需管節(jié)的數(shù)量。1，2，3號(hào)聯(lián)絡(luò)通道線(xiàn)間距均為13m，所需管節(jié)分別為鋼筋混凝土管節(jié)7環(huán)，鋼管節(jié)2環(huán)，總計(jì)所需鋼筋混凝土管節(jié)21環(huán)，鋼管節(jié)6環(huán)。管節(jié)在頂管機(jī)始發(fā)前進(jìn)場(chǎng)保存。

3.3.2 襯砌環(huán)形式及拼裝方式

1）襯砌環(huán)形式 雙面無(wú)楔形量。

2）管節(jié)拼裝 采用錯(cuò)縫拼裝，嚴(yán)禁通縫拼裝。

3）拼裝質(zhì)量要求如表1所示。

表1 管節(jié)拼裝質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

3.4 管節(jié)進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收與堆放

管節(jié)進(jìn)場(chǎng)時(shí)，管節(jié)強(qiáng)度、抗?jié)B等級(jí)需滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，管節(jié)進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

表2 管節(jié)進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

3.5 管節(jié)防水材料粘貼、拼裝

管節(jié)檢查→管節(jié)清理→材料準(zhǔn)備→管節(jié)烘干→涂抹黏結(jié)劑→晾干→套貼止水條→敲緊→存放→管節(jié)分塊吊裝下井→水平運(yùn)輸至管節(jié)拼裝吊機(jī)區(qū)域→管節(jié)拼裝。

3.6 管節(jié)質(zhì)量保證措施

1）嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求生產(chǎn)管節(jié)，管節(jié)生產(chǎn)前由施工單位對(duì)管節(jié)生產(chǎn)單位進(jìn)行技術(shù)交底，明確技術(shù)要求。生產(chǎn)過(guò)程中施工單位及監(jiān)理單位指派專(zhuān)人駐場(chǎng)盯控管節(jié)生產(chǎn)，駐場(chǎng)期間并做好相關(guān)技術(shù)工作把控及旁站記錄編制。管節(jié)在生產(chǎn)及進(jìn)場(chǎng)前要求生產(chǎn)廠(chǎng)家提供原材、成品及試驗(yàn)相關(guān)資料，從源頭把控好管節(jié)質(zhì)量。

2）管節(jié)進(jìn)場(chǎng)后，管節(jié)底部必須下墊木方，上部覆蓋防水雨布，一是避免管節(jié)發(fā)生機(jī)械破碎，二是保證后期防水材料的粘貼質(zhì)量。

3）在管節(jié)吊裝下井及水平運(yùn)輸過(guò)程中，防止發(fā)生機(jī)械碰撞及傾翻，吊裝前對(duì)吊索具、吊點(diǎn)進(jìn)行檢查及固定。

4）在管節(jié)拼裝前應(yīng)對(duì)防水材料粘貼情況、吊裝頭、螺栓孔進(jìn)行全面、細(xì)致檢查，防止污染物影響管節(jié)拼裝質(zhì)量及進(jìn)度。

5）管節(jié)拼裝過(guò)程中，操作手要嚴(yán)格按照要求進(jìn)行拼裝，值班技術(shù)人員要全程旁站監(jiān)督，不滿(mǎn)足拼裝要求嚴(yán)禁進(jìn)入下一道施工工序。

6）管節(jié)定位后，管節(jié)螺栓及防水墊圈及時(shí)安裝，并緊固，尤其管節(jié)進(jìn)入鋼套筒盾尾刷區(qū)域時(shí)，及時(shí)安排施工人員對(duì)螺栓進(jìn)行二次緊固。

7）在頂管機(jī)推進(jìn)過(guò)程中，要嚴(yán)格遵循“勤糾、緩糾”原則，以避免管片錯(cuò)臺(tái)、破碎等情況。

8）在進(jìn)行管節(jié)壁后置換注漿過(guò)程中，值班技術(shù)人員需全程旁站、記錄，嚴(yán)格控制注漿壓力及注漿量，保證成型隧道質(zhì)量。

4 結(jié)語(yǔ)

管節(jié)拼裝是機(jī)械法聯(lián)絡(luò)通道施工重要的施工工序，而拼裝過(guò)程控制是保證成型隧道質(zhì)量的關(guān)鍵。施工前要做好旁站技術(shù)人員及施工人員質(zhì)量意識(shí)的培訓(xùn)及教育，施工過(guò)程中做好管節(jié)質(zhì)量檢查、拼裝質(zhì)量把控，切實(shí)保證成型隧道滿(mǎn)足規(guī)范要求。

本工程從管節(jié)生產(chǎn)、運(yùn)輸至達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)、防水材料粘貼與保護(hù)、管節(jié)水平與垂直運(yùn)輸、管節(jié)拼裝、置換注漿等過(guò)程，實(shí)施技術(shù)人員全過(guò)程技術(shù)記錄把控，確保了頂管機(jī)順利接收及隧道成型質(zhì)量。