淺談盾構施工的管片開裂破損質量控制

楊青運

（合誠工程咨詢集團股份有限公司， 福建 廈門 361006）

隧道施工采用盾構法具有安全、快速的優點，抗干擾能力強，機械化程度高，可大幅度降低人工成本及對環境的影響。但是施工中往往出現管片開裂、破損等質量缺陷，影響隧道觀感質量和使用壽命。本文就廈門地鐵三號線五緣灣站～劉五店站土壓盾構區間出現的管片開裂、破損現象進行研究分析，并提出相應的應對措施。

1 工程概況

五緣灣站～劉五店站土壓盾構區間采用兩臺土壓平衡式盾構機，從五緣灣站始發,沿鐘宅路掘進進入區間風井，右線起止里程為 YDK14+450.710～YDK15+320.569,全長 869.859m（724環），左線起止里程為 ZDK14+450.710～ZDK15+321.590,全長870.88m（725環），陸域段區間隧道埋深17.4～32.3m，最大縱坡28‰，最小曲線半徑R=1200，線間距15～17m，設聯絡通道一座（不兼泵房）。區間右線自2018年3月3日開始掘進+1環，截止2018年7月26日掘進及拼裝累計完成439環，完成設計724環的60%，剩余285環。經過缺陷排查統計，缺管片開裂、破損缺陷為以下3類（共21處）：1、管片運輸過程中磕碰破損開裂5處；2、管片拼裝時擠壓破損開裂5處；3、管片脫出盾尾后破損開裂11處。

2 管片開裂、破損原因分析

2.1 人為因素

主要表現為：管片運輸及拼裝過程中保護措施不到位，造成管片磕碰破損；管片掘進值班工程師監管不到位，對管片的平整度控制不夠，在調整管片平整度過程中，管片之間反復上下擠壓、錯動，造成管片破損開裂；現場作業人員未及時調整已旋轉撐靴，撐靴與管片凸面未能完全接觸，造成該點位管片受力不均導致管片開裂破損；值班工程師沒有及時發現盾尾間隙變化，未及時采取相應措施進行調整，導致盾尾間隙持續惡化，從而造成管片脫出盾尾過程中受盾殼擠壓產生管片開裂破損。

2.2 環境因素

該盾構區間存在兩段微風化花崗巖基巖凸起，掌子面左右兩側巖石風化程度不同，軟硬不均，盾構機姿態水平方向有向右偏的趨勢，水平方向姿態較難控制，水平方向油缸壓力差大，管片受力不均造成破損。

2.3 工藝因素

盾構機在調整軸線偏差時，由于分區推力差值較大，管片受力不均，造成開裂破損；F塊位于上部點位，安裝機翻板不易控制，影響管片拼裝質量；部分管片拼裝點位不合理或掘進中盾構姿態調整過大，造成盾構機盾尾間隙不均勻，盾尾刷處加強圓環鋼板剮蹭管片，造成管片開裂破損。

3 應對措施

3.1 管理措施

制定人員崗位職責、分工明確，制定有效管理制度、獎懲體系等，做到責任落實到人、制度切實可行、檢查總結到位、獎罰認真執行。制定盾構施工質量考核標準，按標準對造成施工質量缺陷的相應責任人進行經濟處罰并進行通報，對施工質量控制好的班組及個人進行獎勵。

掘進班長按技術人員的各項指令，做好人員的管控、工序的安排，尤其關注管片安裝司機、注漿司機的工作狀態，充分調動班組人員的積極性，加強管片拼裝、注漿質量管理。盾構技術負責人應及時向洞內人員反饋地表、建筑物、管線沉降情況，值班工程師每環對砂漿進行取樣，將試驗數據反饋給技術負責人，及時調整砂漿配合比，確保注漿質量和注漿效果。在掘進過程中各部門、班組須保持良好溝通，值班工程師通過管片選型配合主司機進行盾尾間隙和油缸行程的調整，掘進班長及時將施工中的各種問題反饋給技術人員，技術人員根據實際情況將解決方法告知班組或按照質量管理體系規定程序向上級領導匯報。

組織相關人員進行管片安裝技術交底，加強班組班前交底的針對性，形成交底記錄，向班組成員灌輸質量管理相關要求，提高作業班組人員的質量意識。班組間進行質量競賽評比，找差距、分析原因、制定措施、總結經驗。加強對作業人員培訓力度，確保作業熟練程度，對復雜的掘進地段采取針對性措施，確保施工安全及成型隧道的質量。

3.2 現場控制措施

加強管片進場質量驗收控制，管片進場后技術人員會同監理工程師對每塊管片質量進行檢查。堅持管片強度不夠不用；管片破損、開裂不用；止水條、傳力襯墊粘貼不到位不用；沒有管片出廠合格證不用；管片編號和合格證編號不統一不用。配備有經驗的吊車司機及信號工，持證上崗。吊裝及運輸過程中做好保護措施，避免磕碰破損開裂。管片運輸到位后，現場值班工程師對每環管片進行檢查并做好相應記錄。

主司機、值班工程師、掘進班長及其他崗位人員，現場進行交接班，雙方對當班相應施工情況及下班應注意事項及時進行確認，并做好相應記錄。機械工程師及機械維保人員及時解決設備存在問題，確保設備狀況良好，嚴禁設備帶病作業。

3.3 技術措施

拼裝前應對管片拼裝區域進行清理，清除污泥、污水，雜物等，保證拼裝區與管片相接面的清潔。拼裝后及時復緊螺栓，脫出盾尾時及時進行二次復緊，隨后排查進行再次復緊。及時收回旋轉的油缸撐靴，調整后再頂緊管片凸出面，確保管片受力均勻。對拼裝機翻板進行檢修或調整，確保F塊位于上部點位時拼裝翻板操作到位、順利。控制好油缸分區壓力差、行程差，最大壓力差控制在150bar之內，最大油缸行程差控制在 50mm之內。盾構糾偏堅持勤糾、緩糾原則，單環糾偏量不大于 3mm。掘進速度控制在 50mm/min以內。同步注漿量不低于 4.8m3/環，并根據規范要求及實際情況適當加大同步注漿量，二次注漿及時跟進。

對始發段掘進情況進行分析總結，以始發段的施工參數指導后續施工，根據實際情況不斷調整優化各項施工參數，控制好盾構姿態，根據盾尾間隙、管片超前量、線路設計情況、地質情況及地面監測情況等，合理選擇拼裝點位，確保油缸行程差及盾尾間隙合理，使管片姿態與盾構機姿態擬合。盾構主司機應根據線路線形，對各項控制參數進行合理調整，推進油缸的壓力要保持一個平穩的差值，避免推力出現較大波動、姿態來回擺動，確保保持良好的盾構機姿態。值班工程師全程對已拼裝好的每環管片用鋼尺測量盾尾間隙，合理安排管片拼裝點位和順序，安裝每一環管片前測量16個點位盾尾間隙情況，制定合理安裝位置。督促掘進班組安裝F塊時在其周圍涂抹肥皂水，以保證安裝調整時的潤滑作用，進而達到管片拼裝完成后平整、無錯臺。拼裝手拼裝過程中運用好管片拼裝機的微調裝置，調整動作要平穩、準確，避免管片碰撞破損開裂。

4 結束語

造成管片破損、開裂的原因往往是多種因素共同作用的結果。施工中做好現場作業人員技術培訓和交底，確保每一個施工人員技術嫻熟，操作到位。制定切實有效獎懲制度，獎罰分明，充分調動施工人員責任心。根據實際情況隨時調整掘進參數、調整拼裝工藝、控制好盾構機姿態。加強管片材料的驗收和安裝前檢查。根據實際情況調整注漿量、注漿壓力、二次注漿，加強現場管理。建立健全有效的管理體系，確保人員、材料、設備有機結合，盾構施工是完全可以減少，甚至避免管片破損、開裂情況發生的。