小曲線半徑盾構管片拼裝質量控制

王喜桃

（中交隧道工程局有限公司，江蘇 南京 210012）

現階段，盾構施工逐漸引起人們重視，但是在選擇軌道的交通線路時，因為建筑物與城市規劃限制，加大了軌道交通設計線路的復雜程度，頻繁出現小曲線半徑。相較于常規的盾構技術，小曲線半徑的盾構技術自身比較特殊，在某種程度上加大了施工質量的控制難度。因此，需要相關人員重視小曲線半徑的盾構施工質量控制，確保隧道的安全性與可靠性。

1 實例分析工程施工的難點

1.1 工程的概況

本次研究對象是某市軌道交通的六號線車輛出入段，這個部分有1141.2m區間入段的線長，區間的出段線長約為1138.2m。在盾構區間有618.7m入段線長，620.3m出段的線長，整個區間線路的平面曲線半徑的最小值是300m，線的間距在5～21.3m。而最大線路坡度是28‰，將近5.7～10.8m的隧道埋深。在這個區間土質主要是黏土、淤泥質黏土。本工程的隧道在施工過程中，主要采取ZTE6410土的壓平衡盾構機進行，常見襯砌形式包含鋼筋混凝土類預制的管片，Φ5500mm的管片內徑，Φ6200mm的外徑，350mm的管片厚度，1500毫米的環寬，小曲線段的管片環寬為1200mm，40mm的楔形量。通過三片標準塊組成環管片，同時包含一塊封頂快與兩塊鄰接塊。鋼筋混凝土的預制管片強度設計成C50，P12的抗滲等級。

1.2 施工的難點

（1）難以控制隧道軸線。盾構機這種剛體為直線，不能擬合曲線，在掘進圓曲線段時，僅能構成連續折合線對圓曲線進行擬合，較小曲線半徑，會加大擬合難度，增加糾偏量，降低糾偏的靈敏度，難以有效控制軸線。通常情況下，會采取千斤頂進行盾構機糾偏與轉彎，一般采取不等推進的千斤頂分區油壓，旨在確保盾構機掘進方向與設計的軸線一致。小曲線式半徑段實施施工時，應將盾構機兩側的推力加大，保證推力與盾構機轉彎的需求相符，將兩側油缸推力縮小，這在某種程度上會加大隧道軸線偏差糾正難度以及控制的難度。

（2）難以控制管片拼裝的質量控制。對小半徑的曲線部位隧道進行掘進時，基于千斤頂作用下，推進盾構，這種分區壓力的差異無法保證管片受力的均勻性。在推進管片過程中，若千斤頂的頂撐靴力過度集中，容易造成損毀。推進管片的盾構機時，由于千斤頂會推動管片的斷面以及軸線，極易導致水平方向上出現分力，也就是管片向某側側偏，盾構機的管片就會出現千斤頂外側的反作用力，導致管片出現偏倚，繼而管片也就會產生相對位移，造成漏水、錯臺以及裂紋等問題。

2 小曲線半徑盾構管片的拼裝質量控制對策

2.1 測量的控制

推進小曲線的半徑過程中，因為隧道曲率數值相對較大，而前方的可視距離不夠長，加之隧道內部通視的條件比較差，這就需要對測點以及后視點進行反復的設置，在這種操作下容易引起盾構導向中系統測量換站頻率加大。從圓曲線這種隧道施工來看，換站距離平均值是30～40m。每一次結束換站以后，需要復核測量，對系統數據進行調整。因為測量的距離比較短，無法在管片上穩定安裝測量站，因此每一次完成換站以后，會導致高程數據發生變化。為確保測量的數據準確性，避免引起測量誤差，每天復核，經實時的復測，確保數據準確性。此次工程在推進300米小曲線的半徑段時，可以經加大測量的頻率確保盾構數據準確性。此外，為了及時了解成型隧道具體情況，確保能夠對隧道施工的軸線以及地表具體沉降情況進行有效控制，優化掘進的參數，通常情況下，相隔十環需要測量管片的姿態，拼裝好每一環以后，要進行三次及以上的測量。從測量所得數據中，對管片的上浮情況以及側移規律進行全面剖析，對二次注漿具體位置、隧道掘進參數和姿態糾偏進行優化。

2.2 注漿的控制

對于隧道施工而言，通過注漿控制能夠穩定隧道，經注漿可以保證盾構穩定性，防止發生過大偏移與上浮。因為曲線段的掘進會導致地層損失量加大，增加糾偏的次數，繼而擾動了土體，所以在推進曲線段時，需要對注漿壓力、漿液質量以及注漿量進行嚴格控制，對管片外環狀的空隙進行及時充填，防止發生地表的沉降，降低管片的上浮。此工程施工的過程中，后壁注漿方式為同步注漿與二次的補充注漿，二次的補充注漿主要是結合水玻璃的雙液漿、水泥砂漿與水泥進行施工。同時推進盾構和注漿作業，注入的速率需要適應掘進的速度，在注漿的作業過程中，需要對注漿量的變化與注漿壓力進行密切觀察，重點控制壓力，與注漿量管控配合。對超挖和漿液的擴散因素進行充分考慮，設置地層、襯砌之間實際空隙值為150%～180%，同時把這個數值當作注漿量，在具體施工中結合信息反饋的結果及時調整注漿量。設置初始盾尾的注漿壓力在0.2～0.3兆帕之間，理論上盾尾毎環注漿是2.86m3，依據以往經驗把毎環的注漿量設置成4.3～5.2m3。在實際施工中，需要對注漿壓力進行嚴格控制，不可以超過設定值，同步控制注漿的壓力以及注漿量兩個指標，當注漿壓力和設定值一致時，保證注漿量同樣在設定值95%以內。

2.3 盾構機的控制

（1）盾構機的糾偏。在推進盾構小曲線的半徑段時，需要對盾構機偏差糾正控制進行高度重視，為保證盾構密封的效果和管片拼裝的質量，避免底層受到擾動，在盾構偏轉進行糾正時，要逐環的進行，保證盾構機運行平順性，防止因為過急的偏差糾正造成破損、滲漏以及錯臺。對盾構機具體姿態進行調整以及糾正過程中，需要重點控制盾尾的間隙，與線性控制互相配合，保證每一環糾偏量都控制在5mm以內。

（2）盾構機的選型。合適盾構選擇對于盾構隧道的施工有著決定性作用，在盾構的設備選擇時，需要全方面分析相關隧道施工的條件、工程環境的條件以及地質情況，同時參考國內外的盾構成功應用經驗，特別是類似工程施工中所用盾構施工的情況，不違背經濟、環保以及安全的原則。本工程施工所有盾構機時ZTE6410，盾體的長度為7745mm，盾尾的長度是2629mm，這是一種被動的鉸接式盾構，鉸接油缸實際形成將近150mm。該盾構機開挖的直徑有6440mm，最大爬坡的能力為35‰，最小平曲線實際半徑為250m，將超挖齒刀置于刀盤上，當直線段開始關閉回縮，得出最大伸出量為30mm，確保盾構的掘進呈現出弧形，為管片預留足夠拼裝的空間。

（3）盾構機的掘進。盾構機需要沿著小曲線的半徑進行掘進，這種方式在掘進垂直的方向會出現較大側向的分力。為對盾構的姿態進行有效控制，防止因為不良姿態造成糾偏，當盾構機到達小曲線的半徑段之前，需要按照地址情況與線路的走向趨勢，調整盾構機姿態，給隧道預留一定的偏移量。進行盾構掘進時，相關人員應高度重視盾構機控制，合理調整掘進的參數。

2.4 管片的控制

（1）管片的制作。由于管片自身的質量缺陷，容易在拼裝管片過程中因受力不均、擠壓等發生崩角開裂情況，導致隧道結構的施工質量受到影響，所以需要相關人員從源頭對管片的質量進行控制。同時實驗室需要對管片質量的保證書、供應室的資質以及試驗的檢測報告進行實時檢查，同時根據規定批量復驗，確保管片的預埋件、生產所用原材料與相關規定相符。在管片的生產中，項目的駐廠人員需要嚴格控制管片的制作質量。在管片出廠以前，監理工程師與駐廠人員應全面檢查管片的強度以及管片的外觀質量，對出廠質量的合格證明、管片型號以及編號等進行復核，確保管片外觀的質量、期齡與相關要求相符。

（2）管片的驗收。其一，管片進場的驗收：安排專人對管片回彈強度、外觀質量、合格章以及生產日期等進行檢驗，與相關要求相符以后，進場與卸放。其二，在管片下井之前的自檢：也就是管片下井以后需要加強自檢，同時檢查管片的編號，對生產日期和外觀進行復查，復查外觀與生產日期，主要涉及外涂的防水層、外觀、傳力墊以及清潔度等，全部都符合要求之后，方可吊裝以及下井。其三，管片拼裝之前的復檢：在盾構管片實施下井以前，要相關技術人員復檢，核查管片型號，確保外涂的防水層、止水帶以及傳力墊滿足相關要求，保證粘貼位置的正確性，在粘貼嚴密、牢固與平整以后，才可以拼裝與施工。

（3）管片的拼裝。在進行管片的拼裝施工之前，技術人員需要檢查管片的清理情況與盾尾的拼裝區，確保盾尾的清潔度，沖洗管片，不可以有積水與雜物。在拼裝管片的過程中，需要根據管片拼裝的順序進行施工，讓管片移動到拼裝的位置之后，對準螺栓的位置。安裝好每一塊管片以后，需要對螺栓進行環縱向的連接，逐塊的安裝，安裝結束整環以后，緊固螺栓。

3 結語

綜上，從本工程實際施工效果中不難看出，小曲線半徑段這種類型隧道進行施工時，需要重視管片的保護、姿態控制、選型以及注漿技術等措施。經應用相關控制對策，對管片拼裝的質量控制、盾構機的姿態控制以及軸線控制難點等進行處理，保證隧道施工的質量。