機械法聯(lián)絡(luò)通道管節(jié)拼裝施工技術(shù)

言建標，葛佳佳，張想陳

（1.浙江杭海城際鐵路有限公司，浙江 杭州 310000；2.中鐵四局集團第二工程有限公司，江蘇 蘇州 215131）

1 機械法聯(lián)絡(luò)通道管節(jié)拼裝技術(shù)概述

機械法聯(lián)絡(luò)通道作為一種全新施工工法，具有施工高效、快捷、隧道成型結(jié)構(gòu)質(zhì)量好、作業(yè)環(huán)境安全、機械化程度高等優(yōu)點，且能有效規(guī)避傳統(tǒng)施工方法的各類缺陷，是地下隧道工藝發(fā)展的趨勢。其施工流程可分為始發(fā)、掘進、到達、井接頭及防火門框施工四大步驟。聯(lián)絡(luò)通道開挖由頂管機完成，管節(jié)拼裝及反力系統(tǒng)位于始發(fā)端隧道內(nèi)，而且頂管機的始發(fā)、接收均采用鋼套筒進行，全部施工過程安全風(fēng)險較小。機械法聯(lián)絡(luò)通道施工如圖1所示。

圖1 機械法聯(lián)絡(luò)通道施工

管節(jié)是隧道襯砌的主要構(gòu)成部分，發(fā)揮支護、抵抗水土壓力的作用。根據(jù)所用材料和使用位置不同分為鋼筋混凝土管節(jié)和鋼管節(jié)。管節(jié)拼裝吊機布置于臺車上部，頂管機完成掘進后操作吊機進行襯砌環(huán)管節(jié)安裝，各執(zhí)行機構(gòu)吊取、移動、定位、螺栓連接、緊固，如此循環(huán)往復(fù)，對隧道表面進行支撐。

2 管節(jié)拼裝吊機工作原理、管節(jié)拼裝方法與質(zhì)量管理

2.1 管節(jié)拼裝吊機工作原理

管節(jié)拼裝吊機采用單梁鏈輪鏈條驅(qū)動，使用機械抓舉型式抓取管節(jié)，管節(jié)吊機主要包括一套電動葫蘆（2組）、驅(qū)動裝置（2組）、電纜系統(tǒng)等。管節(jié)吊機可通過有線、無線方式控制，提升具備慢速、快速2種檔位。管節(jié)拼裝吊機如圖2所示。

圖2 管節(jié)拼裝吊機

2.2 管節(jié)拼裝方法

根據(jù)設(shè)計要求及管節(jié)分塊形式，聯(lián)絡(luò)通道管節(jié)拼裝主要采用錯縫拼裝，即相鄰管節(jié)縱縫錯開，此種拼裝方法下管節(jié)較難定位，給縱向螺栓的安裝也帶來一定的難度，施工應(yīng)力較大，管節(jié)易出現(xiàn)裂縫。但是此拼裝方法下環(huán)面平整，整體性好。

2.3 管節(jié)拼裝質(zhì)量管理

聯(lián)絡(luò)通道管節(jié)拼裝施工質(zhì)量直接關(guān)系到隧道成型質(zhì)量，拼裝過程中應(yīng)遵循“不碎、不裂、不偏、不浮、不沉、不滲”的“六不”原則。而在管節(jié)拼裝過程中，常見質(zhì)量問題包括管節(jié)破損、滲漏、錯臺、隧道軸線偏差等。以上問題的產(chǎn)生可歸納為以下6個原因。

1）管節(jié)失圓 尤其在鋼管節(jié)運輸時易發(fā)生失圓變形，導(dǎo)致管節(jié)拼裝精度、橢圓度不達標等，進而影響隧道成型質(zhì)量。

2）未按要求拼裝管節(jié) 如拼裝過程中防水材料脫落未處理、拼裝過程中發(fā)生機械碰撞，導(dǎo)致管節(jié)缺棱掉角、螺栓復(fù)緊不到位、未按照要求收縮支撐油缸數(shù)量等。

3）頂管機操作不當 聯(lián)絡(luò)通道距離短，對頂管機姿態(tài)控制要求高，若是出現(xiàn)偏差后未及時調(diào)整，將影響管節(jié)拼裝及隧道軸線。

4）減摩注漿未及時跟進 機械法聯(lián)絡(luò)通道施工管節(jié)拼裝在始發(fā)端隧道內(nèi)完成，頂管機推進過程中，管節(jié)隨頂管機一同前進，隨著距離的增加，管節(jié)所受摩擦力逐漸增大，進一步導(dǎo)致管節(jié)所受推力增大，可能出現(xiàn)管節(jié)破碎等問題的發(fā)生。

5）油脂未充分填充 管節(jié)通過盾尾刷過程中，尾刷腔內(nèi)的油脂因壓力及摩擦力的作用填充管節(jié)的環(huán)縫及縱縫，起到隔水、阻砂等作用，一旦盾尾油脂注入量無法完全填充管節(jié)環(huán)縫與縱縫，將會導(dǎo)致管節(jié)出現(xiàn)滲漏水。

6）置換注漿過程控制不到位 頂管機推進至指定位置后，將采用硬性漿液對膨潤土漿液進行置換，以穩(wěn)定成型隧道及地層。在注漿過程中，一旦因注漿壓力、注漿量控制不當，則會導(dǎo)致錯臺、破碎等問題。

3 實例探析聯(lián)絡(luò)通道管節(jié)拼裝施工技術(shù)與質(zhì)量控制

3.1 工程概況

本工程盾構(gòu)區(qū)間為余杭高鐵站—許村鎮(zhèn)站（簡稱余-許盾構(gòu)區(qū)間），本區(qū)間3座（1，2，3號）聯(lián)絡(luò)通道采用機械法施工。1號聯(lián)絡(luò)通道中心里程為左DK0+787.798，右DK0+785.000，襯砌頂覆土厚度約20.07m，線間距13.0m；2號聯(lián)絡(luò)通道中心里程為右DK1+237.420，左DK1+239.019，襯砌頂覆土厚度約23.17m，線間距13.0m；3號聯(lián)絡(luò)通道中心里程為右DK1+800.000，左 DK1+801.599，襯砌頂覆土厚度約 19.96m，線間距13.0m。

3.2 管節(jié)設(shè)計

1）聯(lián)絡(luò)通道始發(fā)和接收處分別采用一環(huán)鋼管節(jié)，鋼管節(jié)長度根據(jù)現(xiàn)場測量通道實際長度后，與設(shè)計確認是否需要增加用于調(diào)節(jié)通道長度的鋼管節(jié)，鋼管節(jié)寬度應(yīng)控制在600～900mm；其余采用鋼筋混凝土管節(jié)，管節(jié)寬度900mm。

2）管節(jié)內(nèi)徑2 760mm，外徑3 260mm，厚250mm，每環(huán)管節(jié)M24縱向螺栓10根，M24環(huán)向螺栓4根。

3）管節(jié)無楔形量，接縫采用遇水膨脹止水條止水。

4）管節(jié)分上下2塊預(yù)制，單塊質(zhì)量最大約3.2t。

5）鋼筋混凝土管節(jié)，混凝土強度等級C50，抗?jié)B等級P12。

6）鋼筋混凝土管節(jié)連接螺栓機械性能等級為5.8級，螺母機械性能等級為5級，墊圈硬度140Hv；鋼管節(jié)采用Q235B鋼，連接螺栓機械性能等級為8.8級，螺母機械性能等級為8級，墊圈硬度為300Hv。管節(jié)分塊形式如圖3所示。

圖3 管節(jié)分塊示意

3.3 管節(jié)生產(chǎn)

3.3.1 生產(chǎn)計劃

根據(jù)聯(lián)絡(luò)通道長度，模擬所需管節(jié)的數(shù)量。1，2，3號聯(lián)絡(luò)通道線間距均為13m，所需管節(jié)分別為鋼筋混凝土管節(jié)7環(huán)，鋼管節(jié)2環(huán)，總計所需鋼筋混凝土管節(jié)21環(huán)，鋼管節(jié)6環(huán)。管節(jié)在頂管機始發(fā)前進場保存。

3.3.2 襯砌環(huán)形式及拼裝方式

1）襯砌環(huán)形式 雙面無楔形量。

2）管節(jié)拼裝 采用錯縫拼裝，嚴禁通縫拼裝。

3）拼裝質(zhì)量要求如表1所示。

表1 管節(jié)拼裝質(zhì)量標準

3.4 管節(jié)進場驗收與堆放

管節(jié)進場時，管節(jié)強度、抗?jié)B等級需滿足設(shè)計要求，管節(jié)進場驗收標準如表2所示。

表2 管節(jié)進場驗收標準

3.5 管節(jié)防水材料粘貼、拼裝

管節(jié)檢查→管節(jié)清理→材料準備→管節(jié)烘干→涂抹黏結(jié)劑→晾干→套貼止水條→敲緊→存放→管節(jié)分塊吊裝下井→水平運輸至管節(jié)拼裝吊機區(qū)域→管節(jié)拼裝。

3.6 管節(jié)質(zhì)量保證措施

1）嚴格按照設(shè)計要求生產(chǎn)管節(jié)，管節(jié)生產(chǎn)前由施工單位對管節(jié)生產(chǎn)單位進行技術(shù)交底，明確技術(shù)要求。生產(chǎn)過程中施工單位及監(jiān)理單位指派專人駐場盯控管節(jié)生產(chǎn)，駐場期間并做好相關(guān)技術(shù)工作把控及旁站記錄編制。管節(jié)在生產(chǎn)及進場前要求生產(chǎn)廠家提供原材、成品及試驗相關(guān)資料，從源頭把控好管節(jié)質(zhì)量。

2）管節(jié)進場后，管節(jié)底部必須下墊木方，上部覆蓋防水雨布，一是避免管節(jié)發(fā)生機械破碎，二是保證后期防水材料的粘貼質(zhì)量。

3）在管節(jié)吊裝下井及水平運輸過程中，防止發(fā)生機械碰撞及傾翻，吊裝前對吊索具、吊點進行檢查及固定。

4）在管節(jié)拼裝前應(yīng)對防水材料粘貼情況、吊裝頭、螺栓孔進行全面、細致檢查，防止污染物影響管節(jié)拼裝質(zhì)量及進度。

5）管節(jié)拼裝過程中，操作手要嚴格按照要求進行拼裝，值班技術(shù)人員要全程旁站監(jiān)督，不滿足拼裝要求嚴禁進入下一道施工工序。

6）管節(jié)定位后，管節(jié)螺栓及防水墊圈及時安裝，并緊固，尤其管節(jié)進入鋼套筒盾尾刷區(qū)域時，及時安排施工人員對螺栓進行二次緊固。

7）在頂管機推進過程中，要嚴格遵循“勤糾、緩糾”原則，以避免管片錯臺、破碎等情況。

8）在進行管節(jié)壁后置換注漿過程中，值班技術(shù)人員需全程旁站、記錄，嚴格控制注漿壓力及注漿量，保證成型隧道質(zhì)量。

4 結(jié)語

管節(jié)拼裝是機械法聯(lián)絡(luò)通道施工重要的施工工序，而拼裝過程控制是保證成型隧道質(zhì)量的關(guān)鍵。施工前要做好旁站技術(shù)人員及施工人員質(zhì)量意識的培訓(xùn)及教育，施工過程中做好管節(jié)質(zhì)量檢查、拼裝質(zhì)量把控，切實保證成型隧道滿足規(guī)范要求。

本工程從管節(jié)生產(chǎn)、運輸至達施工現(xiàn)場、防水材料粘貼與保護、管節(jié)水平與垂直運輸、管節(jié)拼裝、置換注漿等過程，實施技術(shù)人員全過程技術(shù)記錄把控，確保了頂管機順利接收及隧道成型質(zhì)量。