控制盾構姿態的常見誤區分析和預防措施

中鐵十一局集團城市軌道工程有限公司 湖北 武漢 430074

1 引言

盾構法是目前地鐵隧道施工的主要工法。盾構施工過程常見幾種質量缺陷,如“管片錯臺、破損、滲漏水、姿態超限、地表沉降”。出現質量缺陷會造成成型隧道質量下降,增加成本,嚴重的甚至會出現安全事故,嚴重影響企業形象,根據多年的施工經驗,控制盾構姿態失誤是造成質量缺陷的重要原因之一。尤其是新手盾構司機在操作盾構機的過程中教條主義盛行,缺乏超前意識和靈活掌控的能力,忽略其他因素的影響,最終導致成型隧道出現嚴重的質量缺陷。本文以西安地鐵某標段盾構施工為例,總結控制盾構姿態的常見誤區,分析其成因,并歸納對應的解決辦法。

2 盾構姿態和管片姿態

以力信導向系統為例,通常所說的盾構姿態是顯示屏上的6個數,即“水平姿勢:前-10、中-4、后12;垂直姿態:前35、中39、后33”。

管片姿態是管片軸線的水平位置和高程,按照《盾構法隧道施工及驗收規范》(GB50446-2017)中的規定,地鐵隧道襯砌結構嚴禁侵入建筑界限,隧道軸線平面位置和高程都應該控制在±100mm以內。管片姿態驗收標準明確,超限后很難挽救。

管片錯臺、破損、滲漏水經常在盾構姿態的糾偏過程中伴隨出現。

3 控制盾構姿態的常見誤區

3.1 將盾構姿態等同于管片姿態 盾構姿態由盾構機導向系統自動測量后顯示,用于指示盾構機前進的方向;管片姿態由人工測量獲得數據,這是盾構隧道竣工驗收的重要部分。

經過兩組數據對比,盾構姿態和管片姿態普遍存在一定差距,這個差距有利有弊不可一概而論。對差距的弊端未能清晰判斷和處理,會造成管片姿態超限。

3.2 忽視外部因素對管片姿態的影響 盾構姿態與管片姿態的差距一般由設計軸線轉彎、同步注漿不均、管片上浮等外部因素引起,且有一定規律,一般通過比較一長段隧道的盾構姿態和管片姿態可以找出這種規律。

盾構姿態和管片姿態的差值規律并非一成不變,需要進行經常性的數據比較來發現規律的變化。如果忽視外部因素的影響,盾構姿態對管片姿態沒有參考意義,會導致成型隧道軸線平面位置和高程偏差不可控。

3.3 將±50作為控制盾構姿態的最佳標準 ±50是控制盾構姿態的一般標準,在實際操作過程中并不利于盾構姿態的精準控制。實際上,由于管片姿態受外部因素影響與盾構姿態存在偏差,控制盾構姿態需要人工調整控制軸線,確保管片偏移后測得的管片姿態盡量擬合設計軸線。

盾構姿態與管片姿態的偏差值有大有小,人工控制軸線需要據實調整。例如,某段隧道管片上浮量約+50mm,則盾構姿態應為-50～-10,盾構姿態為+50mm時管片姿態可能是+100mm,達到超限標準。

3.4 將快速糾偏當成能力的體現 “勤糾緩糾”是盾構姿態糾偏的基本要求,在實際操作過程中,部分盾構司機則用快速糾偏來體現自身能力,認為糾偏越快水平越高。在追求快速糾偏的過程中,推進壓力差過大、盾尾間隙嚴重不均,從而管片嚴重受擠壓出現錯臺、變形,同時伴隨嚴重的破損和滲漏水。糾偏越快,管片姿態相對盾構姿態的偏移量也越大,造成管片姿態超限的可能性也越大。

總而言之,快速糾偏不符合技術操作規范,也不符合當前越來越嚴峻的質量管理要求,必須予以禁止。

3.5 不敢使用鉸接或過于依賴鉸接 部分盾構司機由于學藝不精或者盾構機設備狀況不佳,對自己操作的盾構機性能狀況不了解,在盾構姿態糾偏需要使用鉸接裝置時不敢使用,或者使用滯后,造成盾構姿態偏差變大,加重了后續糾偏的困難。

還有部分盾構司機過于依賴鉸接裝置,盾構姿態出現需要糾偏的情況就立即使用鉸接,或者在操作鉸接裝置時不按說明書要求,比如羅賓斯盾構機要求在所有鉸接油缸的行程都超過30mm后才能調整鉸接油缸行程差,在鉸接油缸行程不足時調節行程差,容易損壞鉸接油缸密封。使用鉸接裝置時盾體彎折成一個角度,盾體在周圍土體中撐開的截面要大于刀盤的開挖面積,同步注漿應該相應增加,如果注漿量不增加,很可能導致沉降過大甚至管片滲漏水。

4 控制盾構姿態失誤的預防措施

4.1 加強學習盾構姿態控制技術 盾構姿態控制技術是一項基礎技術,也是一項長期有用、學無止境的技術。針對不同的地質情況、不同的盾構機設備,盾構姿態控制技術都是有所不同的。要學好盾構姿態控制技術,首先要學習相關的規范、制度,其次要貫徹正確的理念,必須做到“勤糾緩糾”,必須禁止“急糾猛糾”!

4.2 加強了解盾構機設備 控制盾構姿態需要推進系統調節分區壓力和使用鉸接系統調節行程差,其他如刀盤轉向、土倉壓力、注漿等均對控制盾構姿態有影響。了解設備狀況,學會正確操作設備,學習如何調整刀盤轉向、土倉壓力、注漿等,能對控制盾構姿態產生有利影響。

4.3 加強學習測量知識 自動導向系統是盾構機的眼睛,控制盾構姿態必須依此為依據。管片姿態測量則是控制盾構姿態的最終結果,反應了盾構施工團隊控制質量的能力。這兩項都與測量密不可分,了解測量知識可以加深對導向系統的認識,同時結合測量人員的工作情況及時掌握相關信息,對隧道質量做好超前預控。

4.4 加強學習管片選型 管片選型對盾構姿態控制有重要影響。選型正確對盾構姿態控制有利,選型錯誤則對盾構姿態控制有害。首先做到詳細了解管片的形狀和尺寸,其次掌握管片拼裝點位的要求,再次掌握不同拼裝點位下管片楔形量對水平方向和垂直方向的影響。管片選型時,選擇對盾尾間隙、盾構姿態趨勢有益的影響,精細控制,精益求精,力爭選擇好每一環管片。

5 總結

控制盾構姿態的各種誤區都屬于人為因素,是可以通過不斷學習來避免的。盾構姿態超限、進入糾偏過程,很容易導致各種質量缺陷。因此,廣大盾構司機應該從基礎入手,從理念深耕,從方法提升甚至創新,控制好盾構姿態,提升個人業務水平,全面提升成型隧道質量。