地铁盾构隧道管片质量控制分析

时间：2024-04-25

朱建伟

中铁九局集团第四工程有限公司辽宁沈阳 110000

1 地铁盾构隧道施工概述

为满足城市发展要求，有更多的大中型城市建设了地铁工程，地铁其作为一种新型的公共交通形式，与常规公共交通相比，基本不占用城市平面的面积，不存在平面的交叉，安全性与输送旅客效率更高。盾构隧道施工基本原理是通过盾构机在尽量减少对周边环境影响的情况下不断开挖岩体或者土体而向前推进，管片在盾壳的保护下随着盾构机的掘进不断向前拼装，经过无数个掘进及拼装循环完成整个隧道的施工。钢筋混凝土管片是盾构隧道的主要受力结构，承担着上部的水土压力及地面荷载。盾构管片质量好坏直接决定着盾构隧道的施工质量、运营安全、防水性能以及耐久性能，所以对盾构隧道所用管片的生产质量、拼装质量，盾尾注浆质量及盾构姿态调整因素引起的管片错台、管片破损等质量问题进行分析控制是非常必要的。

2 地铁盾构管片质量控制

2.1 加强管片生产质量控制

盾构管片生产质量主要从管片所用原材料质量、混凝土配合比设计、钢筋骨架的制作加工、管片模板安装、混凝土搅拌及振捣成型、混凝土养护、管片脱模、吊运存放等方面进行控制。严格控制管片试片的生产阶段，通过试片生产掌握管片生产中各项施工参数，必须在完成三环拼装且管片检漏试验合格后，才能正式进行批量生产；首先，管片混凝土具有高强度、高抗渗性能要求，所以原材料方面要求较高：水泥等级不低于42.5，且具有早强、低热性能；要有级配良好的粗、细集料及优质的外加剂；通过采用低水灰比、小坍落度的配合比设计来控制水化热及后期收缩并应保证良好的可施工性能。钢筋原材进场要加强验收管理并及时送检复试，确保原材料合格，通过严格控制钢筋骨架的制作和安装尺寸来确保有符合要求的保护层厚度。将管片混凝土浇筑作为关键工序进行旁站监控，严格控制混凝土的浇筑温度、养护温度以及养护时间；及时对混凝土试件进行抗压、抗渗试验和管片检漏试验确保不合格管片不能进入安装现场；模板拆除不可使用蛮力，模板拆除应先拆盖模，再拆侧模和端模，最后底模拆除采用真空吸盘，防止出现裂缝；总之，管片生产质量得到基本的保证才能保障整个地铁盾构隧道施工的工程质量。

2.2 加强管片拼装质量控制

盾构掘进完工之后，管片拼装前需要对于盾尾杂物展开清理，确保盾尾无杂物、积水的情况下拼装。

管片拼装时先拼装底部，按左右对称顺序逐块拼装，最后拼装顶块，拼装机避免大幅高速动作导致管片碰撞而缺棱掉角或损坏拼装孔。

封顶块拼装前使用抹肥皂水等方法对止水条进行润滑处理，安装时先径向插入，调整位置后缓慢纵向顶推插入成环，不能强行插入封顶块，否则容易损坏止水条。

管片连接螺栓必须拧紧，螺栓紧固采取多次紧固的方式。管片拼装结束后及时对环纵向螺栓进行紧固，盾构掘进下一环时，借助推进油缸推力的作用，再一次紧固所有的螺栓尤其是纵向螺栓，隧道贯通后，必须对所有环纵向螺栓进行复紧，经过多次复紧可有效减少因螺栓不紧造成的错台、裂缝等缺陷。

实际拼装过程中，有些管片拼装手习惯把千斤顶油缸全部缩回，这样容易造成盾尾附近管片松弛，影响密封防水效果。

2.3 加强注浆管理，及时稳定管片

在施工过程中对注浆应加强管理，注浆操作是盾构施工中的一个关键工序，为防止土体挤入盾尾空隙，必需严格按照“确保注浆压力，兼顾注浆量”的双重保障原则，对注浆量一定要确保大于理论计算值的150%，对超挖或者同步注浆未能填满的部位采用水泥水玻璃双液浆进行二次或多次补浆。浆液凝固后能起到固定管片及防止隧道渗水的作用，但注浆参数控制不当也非常容易造成管片错台与裂缝，所以为保证浆液的质量，要对制备浆液的原材料进行严格控制，并定期测定浆液的坍落度、粘性、离析率、凝结时间、抗压强度等。

2.4 加强盾构机姿态控制

盾构掘进常常是在不断地纠偏过程中完成掘进的。管片拼装需按照盾构机掘进轨迹进行，否则易造成盾尾与管片间隙过小，而引起管片错台、碎裂等，严重时可造成盾尾刷损坏而丧失止水止浆功能。所以，纠偏必须要有计划有步骤的进行：①在纠偏过程中，必须控制掘进速度不能过快，且要避免纠偏时由于单侧千斤顶受力过大对管片造成的损坏。②合理进行管片选型，避免人为因素对盾构机姿态产生影响而引起对盾构机姿态的调整。③当盾构机偏离设计轴线较大时，不得猛纠猛调，而应逐环调整，避免纠偏过大。总之在纠偏时，要密切注意盾构机的姿态、管片选型、盾尾的间隙等，确保纠偏不能影响管片的拼装质量。