淺議盾構(gòu)隧道施工管片質(zhì)量存在的問題與對(duì)策

王永輝

中鐵一局城軌公司 江蘇 無錫 214105

引言

在隧道施工工程中，盾構(gòu)法具有許多優(yōu)點(diǎn)，所以常常被使用。比如，該方法環(huán)境友好、施工速度快、適應(yīng)性強(qiáng)。管片是隧道施工中的重要部件，要幫助隧道成形、阻擋滲水、承擔(dān)負(fù)載。但是在施工過程中，很容易發(fā)生管片質(zhì)量問題，比如管片滲漏水、管片錯(cuò)臺(tái)、管片破裂等。下面以某工程為例，分析產(chǎn)生管片質(zhì)量問題的原因，并提出相應(yīng)的解決方案。

1 工程概況

廣州地鐵某盾構(gòu)區(qū)間，左線長(zhǎng)844.920m，右線長(zhǎng)為860.940m。區(qū)間為單向28‰的下坡，隧道覆土層厚度約為17.8～29.8m，線路設(shè)計(jì)最小轉(zhuǎn)彎半徑400m，下穿建構(gòu)筑物較多。

盾構(gòu)區(qū)間隧道主要穿越地層有：<8C-1>中風(fēng)化炭質(zhì)灰?guī)r、<8C-2>中風(fēng)化灰?guī)r、<9C-1>微風(fēng)化炭質(zhì)灰?guī)r、<9C-2>微風(fēng)化灰?guī)r、<10-1>斷層角礫巖、<0-2>溶洞等地層，巖石強(qiáng)度為60～117MPa，地下水較為豐富。

2 成型隧道質(zhì)量缺陷情況

截至目前，區(qū)間左線已掘進(jìn)至289環(huán)，滲漏水52處，其中K塊27處，占滲漏水52%；右線已掘進(jìn)至212環(huán)，滲漏水41處，其中K塊24處，占滲漏水59%。

2.1 管片選型與安裝

根據(jù)線路參數(shù)、盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)和油缸行程、盾尾間隙，通過管片型號(hào)和拼裝位置的選擇，以達(dá)到符合隧道線路的管片組合。將已選好的管片按照指定的點(diǎn)位組裝，形成整體的管環(huán)，這個(gè)過程主要由盾構(gòu)機(jī)管片拼裝機(jī)實(shí)施。管片選型正確與否、安裝是否規(guī)范，直接關(guān)系到盾構(gòu)隧道是否會(huì)發(fā)生錯(cuò)臺(tái)，并導(dǎo)致滲漏水、管片破損等伴生現(xiàn)象[1]。

2.2 盾構(gòu)機(jī)相關(guān)參數(shù)

計(jì)算管片軸線方向，需要盾構(gòu)機(jī)的軸線方向和油缸行程差。盾構(gòu)機(jī)設(shè)定有兩個(gè)虛擬參考點(diǎn)：前點(diǎn)、后點(diǎn)。前點(diǎn)在盾構(gòu)機(jī)切口環(huán)處、后點(diǎn)在盾構(gòu)機(jī)中盾與尾盾的連接處，盾構(gòu)自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)會(huì)通過測(cè)量計(jì)算出盾構(gòu)前點(diǎn)和后點(diǎn)水平和垂直的偏差。通過偏差可以計(jì)算出盾構(gòu)機(jī)軸線的方向，即位盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)。

2.3 隧道質(zhì)量缺陷種類

2.3.1 管片錯(cuò)臺(tái)時(shí)，管片的橡膠止水條粘貼不牢固、松動(dòng)，影響盾構(gòu)防水質(zhì)量。引起錯(cuò)臺(tái)的原因有：盾構(gòu)機(jī)軸線和管片軸線不重合；管片尺寸不合適，拼裝時(shí)產(chǎn)生間隙；注漿壓力過大；操作不規(guī)范；管片浮動(dòng)產(chǎn)生位移。

2.3.2 管片破損產(chǎn)生的原因：掘進(jìn)時(shí)推力角度和管片不一致，產(chǎn)生夾角出現(xiàn)擠壓力；盾構(gòu)后部偏離造成擠壓力；內(nèi)外推進(jìn)缸產(chǎn)生不同的力；安裝操作缺少潤(rùn)滑劑或者蠻力拼裝。

2.3.3 不同部位滲漏水：接縫部位縫隙過大，可能是摻入雜質(zhì)、操作不當(dāng)、管片尺寸不標(biāo)準(zhǔn)，造成管片的防水條無法密封；粘貼的楔子過厚，超出了防水條的承受能力；螺栓的防水膠圈一定要有，而且不能摻入雜物，影響密閉性；注意注漿時(shí)一定要完全堵住，不能有縫隙和氣孔，以免滲漏[2]。

3 缺陷原因分析和整改措施

針對(duì)大間隧道管片錯(cuò)臺(tái)、滲漏水、氣壓輔助掘進(jìn)模式、刀具配制及更換方案、防噴涌措施等方面進(jìn)行了分析及幫扶指導(dǎo)，分析原因和相應(yīng)整改措施如下：

問題一：管片下井前及拼裝前對(duì)止水條檢查不到位，存在粘貼不牢固、松動(dòng)等現(xiàn)象，影響盾構(gòu)防水質(zhì)量。措施：嚴(yán)格對(duì)進(jìn)場(chǎng)管片防水粘貼質(zhì)量逐塊檢查，拼裝前再次對(duì)管片止水條檢查，對(duì)粘貼不牢或松動(dòng)的止水條重新粘貼。

問題二：?jiǎn)谓M油缸撐靴位置不正，導(dǎo)致止水條松動(dòng)或損壞，防水體系失效。措施：采用雙油缸，兩個(gè)油缸共同連接一個(gè)撐靴，使得兩根支撐桿在結(jié)構(gòu)上互相制約，不會(huì)出現(xiàn)撐靴的位置偏移。

問題三：K塊拼裝間隙不合適，導(dǎo)致止水條防水效果不佳。措施：要求拼裝手在K塊管片拼裝前對(duì)預(yù)留位置進(jìn)行測(cè)量，確保K塊間隙符合要求。

問題四：隧道左線已掘進(jìn)完成的289環(huán)中，滲漏水52處，其中K塊27處，占滲漏水52%；右線已掘進(jìn)完成212環(huán)，滲漏水41處，其中K塊24處，占滲漏水59%。措施：針對(duì)成型隧道管片K塊滲漏點(diǎn)較多問題，在K塊外側(cè)增設(shè)一圈遇水膨脹止水條，加強(qiáng)管片防水效果。

問題五：在該地層中地下水較為豐富，漿液受地下水影響未能密實(shí)填充管片壁厚空隙，同步注漿效果不佳，導(dǎo)致管片滲漏水。措施：針對(duì)巖溶地層地下水較大，建議采用聚合物進(jìn)行改良，減少噴涌。嚴(yán)格按照每30環(huán)施做一道止水環(huán)箍，有效隔斷后方來水，以保證同步注漿效果。在盾尾注漿管增加三通注入水玻璃加快漿液凝結(jié)時(shí)間。對(duì)滲漏的管片進(jìn)行二次注漿，根據(jù)注漿效果利用改性環(huán)氧樹脂進(jìn)行二次封堵及嵌縫處理。

問題六：盾尾發(fā)生漏氣、漏水等現(xiàn)象。措施：針對(duì)這種情況，建議檢查油脂飽和度，可在盾構(gòu)掘進(jìn)至1.8～1.9m位置時(shí)檢查第三道尾刷情況。

問題七：地質(zhì)情況中，巖溶地層地下水與溶洞連通，可能產(chǎn)生水壓。措施：建議項(xiàng)目做好頻繁帶壓換刀的準(zhǔn)備，若掌子面無較大地下來水的情況下可采用常壓換刀。根據(jù)掌子面檢查情況建議將鑿刀坑位置處先裝舊刀，整體磨平掌子面后再將對(duì)應(yīng)的位置更換為新刀具。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過對(duì)某工程的分析，找到了工程存在的問題，并提出了對(duì)應(yīng)的解決措施。往后的盾構(gòu)施工，要注意周邊的地質(zhì)情況，不同情況不同分析，使用不同的對(duì)策。施工階段容易產(chǎn)生很多問題，不規(guī)則裂縫、拼接縫隙造成的管片錯(cuò)臺(tái)，會(huì)產(chǎn)生滲漏水，還有彈性密封墊的質(zhì)量、橡膠止水帶和管片的黏結(jié)是否牢靠。

除了施工過程之外，在前期考察時(shí)，要注意隧道所在地形，比如是否存在特殊的土壤，是否存在水土流失的情況，這些地質(zhì)問題都要考慮進(jìn)去。如果曾經(jīng)施工時(shí)，發(fā)生過特殊險(xiǎn)情，說明當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境比較特殊，要考慮對(duì)施工結(jié)構(gòu)的調(diào)整。在進(jìn)行防水設(shè)計(jì)時(shí)，要深刻認(rèn)識(shí)到防水的重要性，盡量做好全面的設(shè)計(jì)工作，避免產(chǎn)生缺陷，造成不可挽回的后果。

同時(shí)，還要加強(qiáng)對(duì)管片質(zhì)量的監(jiān)控管理，盡量避免尺寸不達(dá)標(biāo)的管片使用。加強(qiáng)培訓(xùn)，提高操作工人的操作水平，保證操作規(guī)范性，才能最大限度地消除人為的工程失誤。出現(xiàn)滲水情況時(shí)，要仔細(xì)分析產(chǎn)生原因，找到問題所在并及時(shí)整改。