機械法聯(lián)絡通道施工質量管理體系及監(jiān)測研究

李淑強 楊一才

青島市地鐵八號線有限公司 山東青島 266107

隨著地鐵修建數量的增加，聯(lián)絡通道的待建數量逐漸增多。目前國內地鐵聯(lián)絡通道施工應用最廣泛的方法為凍結法加固、礦山法開挖。此技術已有相對成熟的理論研究[1]，但其不足也較為明顯，如凍融后沉降較大、施工效果控制影響因素眾多、存在較大的安全風險等。機械法聯(lián)絡通道施工作為一種符合工程發(fā)展趨勢和建設需求的新型技術，已在寧波和無錫等地成功應用。朱瑤宏等[2]以寧波軌道交通3號線為背景，研究整個施工過程中主隧道的結構響應及其變化規(guī)律；衛(wèi)佳鶯等[2]結合無錫地鐵3號線聯(lián)絡通道施工工程，從實測分析、數值計算及經驗模型等方面探討聯(lián)絡通道頂管法T接施工中的土層沉隆變化規(guī)律特征。與非機械法施工相比，機械法施工的優(yōu)勢在于極大地縮短了聯(lián)絡通道施工工期，同時無須進行大面積的加固，避免凍結加固后期融沉對結構造成破壞以及對周邊環(huán)境的影響，但以上研究大多針對軟土地層，對渤海泥巖地層的聯(lián)絡通道施工研究相對較少。青島地鐵8號線9～11號聯(lián)絡通道施工是國內使用機械法在跨海泥巖地層施工的首次應用，需要克服高水壓、穿泥巖、小空間等一系列問題。本文對該工程施工質量管理體系開展了研究，并通過監(jiān)測結果驗證了質量控制的成果，研究成果可為類似工程聯(lián)絡通道機械化施工提供參考。

1 工程概況

圖1 區(qū)間總平面布置圖

青島地鐵8號線起于膠州北站，終至五四廣場站。其過海區(qū)間(大洋站—青島北站區(qū)間)是目前國內最長的海底地鐵隧道，下穿膠州灣海域，線路全長7.9km，海域段長5.4km。區(qū)間采用“礦山法+盾構法”組合工法施工。盾構法陸域段采用土壓盾構、海域段采用泥水盾構。盾構段共設計6座聯(lián)絡通道(編號6～11)，其中9、10、11號聯(lián)絡通道采用機械法施工。區(qū)間總平面布置圖見圖1。

2 機械法聯(lián)絡通道施工方案

2.1 施工工藝流程

圖2 施工工藝流程

2.2 頂進設備就位

2.2.1 設備就位

主機包裹在套筒內，隨臺車一同運輸至洞門處，通過托架微調系統(tǒng)調整始發(fā)姿態(tài)，始發(fā)姿態(tài)以接收時高程目標+20mm控制。

2.2.2 支撐體系張開

頂進機械運輸到聯(lián)絡通道位置后，連接所有管道和部件，伸出支撐體系油缸，使支撐體系緊靠管片內壁，支撐體系打開后每級間隔5min進行分級加載。

2.3 套筒安裝及密封

2.3.1 套筒安裝

筒體材料采用30mm厚的Q235鋼板，每段筒體的外周焊接縱、環(huán)向筋板，以確保筒體的剛度，筋板厚度20mm，高45mm，間隔約300mm×350mm，各接合面用法蘭焊接，法蘭為厚度30mmQ235板，采用10.9級M20螺栓連接，中間接口采用O形密封條。

2.3.2 套筒密封試驗安裝

鋼套筒焊接情況檢查完畢后，向鋼套筒、始發(fā)套筒和接受筒內分別注入注漿填料、膨潤土和水玻璃混合液，填注厚漿。為了將填料輸送至鋼套筒內，采用臺車將漿液運輸至套筒處，從漿車引一條輸送管接至JYB-3型擠壓式注漿機進口，再從注漿機出口接一根輸送管至鋼套筒頂部注漿孔，將填料通過注漿機和管路輸送至鋼套筒內，直至砂漿完全充滿鋼套筒。

2.4 出洞施工

2.4.1 土倉建壓

在頂管機切削至洞門混凝土破碎后，外界水土壓力傳遞至鋼套筒內，為達到平衡外界水土壓力的目的，在套筒密封形成后，通過預留注入管道注入膨潤土達到試壓值。

2.4.2 切削洞門混凝土

采集刀盤轉速、貫入度、推力、刀盤扭矩、推進速度等施工參數，施工階段根據不同工況差別來調整，采取相應措施以防止掘進機自轉，切削過程中把膨潤土潤滑加入土倉內。

2.5 頂管推進

(1)在正常段掘進時使用泡沫劑進行土體改良，必要時加入分散劑，要求改良后的渣土坍落度為120～140mm，便于出泥。

(2)頂進過程中發(fā)現(xiàn)姿態(tài)出現(xiàn)偏差，首先采用調整頂推油缸的壓力分配來調節(jié)頂管機姿態(tài)，如成效不顯著，通過調節(jié)頂管鉸接調整強化糾偏，開啟鉸接后應該認真觀察成型管節(jié)的變形情況。

(3)頂進出泥。每環(huán)出土約7.6方，螺旋機出口處放置小土斗，通過小土斗將土運至4號臺車后方渣土車。過程中保證頂進速度與出泥量匹配，嚴格監(jiān)控土壓力變化。

(4)減摩注漿。減摩注漿采用鈉基膨潤土，主要起到減小管節(jié)與土體間摩擦力的作用。鈉基膨潤土：水=1∶8(質量比)，攪拌均勻，靜置12h。注漿壓力不宜太高，控制在20～50KPa，壓力太高了容易冒漿，不易形成漿套。同時，過高的壓力作用在管子上時，會增加管子周邊的正壓力，反而使頂進時的頂力增大。壓漿量原則上控制在管節(jié)外理論空隙的2～3倍。

(5)填充注漿。頂管停止頂進后，對外壁膨潤土進行置換，使地面建筑物安全得以保障。采用水泥—水玻璃漿液進行填充注漿，注漿壓力控制在0.35Mpa以內，注漿結束后必須對注漿孔進行封閉。

(6)物料運輸。井口垂直運輸采用25t汽車吊完成，隧道內水平運輸采用電瓶車編組完成，編組含機頭、平板車，臺車部位采用吊機系統(tǒng)完成物料運輸。管節(jié)分塊設計(兩塊)，通過吊機運送至主機后方。底部分塊由單個吊機吊運，頂部分塊由兩個吊機抬吊。

(7)管節(jié)拼裝。管節(jié)分塊拼裝，由上下兩部分組成，上部150°，先拼裝下部，后拼裝上部。

3 質量管理體系及措施

3.1 質量管理體系

根據項目特點，構建和完善安全質量保證體系，實施標準化和程序化管理，落實質量責任終身保證制度。項目經理對項目的質量負全部責任；項目總工程師負責組織編制和實施質量計劃和工程創(chuàng)優(yōu)規(guī)劃；項目經理部設專職質量檢查工程師，負責原材料、半成品和工序的檢驗，并負責具體工序的全面檢驗和批準；施工隊隊長對項目隊的施工質量負責，專職質量檢查工程師負責所有過程的質量控制和驗收。

3.2 組織保證措施

建立健全質量管理組織機構，成立質量管理領導小組，由項目經理和總工程師領導，從組織上確保質量目標的實現(xiàn)。質量保證組織機構圖如圖3所示。

圖3 質量保證組織機構圖

3.3 制度保證措施

(1)定期舉辦質量教育活動及學習，并進行評估；(2)每月末組織工程質量檢查和考核；(3)不定時進行質量評定分析會；(4)開展QC小組管理活動。

3.4 施工保證措施

3.4.1 盾構掘進

(1)加強施工人員培訓，提高掘進機司機的操作水平。

(2)加強施工測量，采取盾構自動測量先行，人工測量隨時校核的措施，確保隧道線形正確，不超限界。

(3)合理選擇掘進參數，杜絕因地表沉降、主隧道破壞等事故對質量產生的影響。

(4)嚴格按照設計，施工規(guī)范組織掘進，提高掘進質量。

(5)強化管理信息化水平，對反饋的信息及時進行分析處理，指導現(xiàn)場施工。

3.4.2 管節(jié)安裝

(1)嚴格按照管節(jié)拼裝工序作業(yè)指導書進行管片拼裝。

(2)采取必要措施，防止管節(jié)拼裝時產生錯臺。

(3)提高掘進質量，防止管節(jié)產生扭曲。

(4)注意調整盾尾間隙，防止管節(jié)脫出盾尾時產生破損。

(5)確保減摩注漿質量，防止管節(jié)產生下沉或漂浮。

(6)頂管掘進至施工預留口前應復核特殊管片的位置，確保特殊預留口位置準確無誤。

3.4.3 注漿

(1)注漿前進行詳細的漿液配合比試驗，選定合適的注漿材料及漿液配比，滿足設計施工要求，檢查管路的密封性，保證漿液不泄漏，保證注漿管路的暢通。

(2)做好注漿設備的維護和注漿材料的供應工作，確保注漿工作順利、不間斷地進行。注漿飽滿程度由注漿壓力和注漿量雙重控制。

3.4.4 防滲漏

本隧道工程防水等級為二級，隧道采用高精度鋼模，用于生產高精度管片，質量控制的根本是管片結構自防水，重點是接縫防水，主要措施如下：

(1)組織管理。采用工序作業(yè)質量責任追究制，以便讓各施工工序的防水作業(yè)質量與施工效益聯(lián)系起來，提高所有參建員工的防水責任意識。針對隧道掘進、管節(jié)安裝與減摩注漿等特種作業(yè)工序，實行專人固定操作，確保工序質量。制定嚴格的防水質量獎懲條例，獎優(yōu)罰劣，作業(yè)人員按照作業(yè)程序進行作業(yè)。

(2)管節(jié)生產。優(yōu)化管節(jié)混凝土的配合比設計，提高管片抗?jié)B能力。加強對管節(jié)模具的使用管理與保養(yǎng)，確保管片模具精度要求。加強對管節(jié)鋼筋與成品鋼筋籠的保護，防止鋼筋銹蝕。加強對管節(jié)模具振搗器的使用管理、保養(yǎng)與維修，提高混凝土振搗質量。嚴格進行混凝土蒸養(yǎng)溫度控制，保證管節(jié)養(yǎng)生質量。嚴格按照設計混凝土脫模強度進行脫模，避免因脫模強度過低對管片造成損壞。

(3)管節(jié)拼裝。做好掘進線形控制，避免掘進過程糾偏過頻、過急，影響管片安裝質量。管節(jié)在滿足齡期、達到設計強度后及出廠檢驗合格后方可運至施工現(xiàn)場，安裝前須檢查管片的完好性和防水材料的粘貼情況。加強對管節(jié)成品的保護，避免管節(jié)在吊裝、運輸及施工過程中受損傷。加強對管節(jié)止水條及緩沖襯墊粘貼的過程控制，保證其質量可靠。

4 現(xiàn)場監(jiān)測

4.1 監(jiān)測項目及范圍

本工程設置以下幾方面監(jiān)測內容：(1)隧道結構監(jiān)測(沉降、收斂)；(2)地表沉降監(jiān)測；(3)管線沉降監(jiān)測；(4)周邊建筑物沉降監(jiān)測：監(jiān)測范圍為聯(lián)絡通道兩側隧道管片各50m，聯(lián)絡通道正上方地面投影外側20m范圍以內。

4.2 測點埋設

4.2.1 地表沉隆監(jiān)測點

以聯(lián)絡通道為中心，正上方地面投影外側兩邊20m內布置4條沉降斷面，斷面間距為6m(5環(huán))，測點間距為2.4m、4.8m、6m、7.2m(2環(huán)、4環(huán)、5環(huán)、6環(huán))。編號按XD(SD)+環(huán)號+測點號編制。

4.2.2 隧道結構內監(jiān)測點

(1)隧道局部進行較密集的沉降監(jiān)測，即在聯(lián)絡通道兩側各50m范圍內布設25個監(jiān)測點，按每6m布置一個拱底沉降監(jiān)測點，聯(lián)絡通道中心兩側各10環(huán)內按每3m加密一個拱底沉降監(jiān)測點，點號按GDL/GDR+環(huán)號編制。

(2)在聯(lián)絡通道兩側各50m范圍內分別設置11個水平收斂監(jiān)測斷面，隔12米設置一個監(jiān)測斷面，按SL+環(huán)號設置點號。在聯(lián)絡通道結構泵站結構完成后中間布設一組收斂監(jiān)測斷面，點號為Lo1。

(3)區(qū)間聯(lián)絡通道及泵站結構完成后，在聯(lián)絡通道內布設一組沉降監(jiān)測斷面，共三個點，點號為Ltt1～Ltt3，以及時了解區(qū)間聯(lián)絡通道及泵站結構的沉降量及區(qū)間聯(lián)絡通道及泵站結構與區(qū)間隧道的差異沉降量。

4.3 監(jiān)測頻率

為滿足工程需要，以下監(jiān)測頻率可根據監(jiān)測數據進行適當調整。監(jiān)測頻率如下表所示：

現(xiàn)場監(jiān)測頻率表

經現(xiàn)場監(jiān)測結果分析，本工程各項監(jiān)測結果指標正常，說明上述關鍵施工技術的應用滿足了本工程的要求。

結論

本文闡述了機械法聯(lián)絡通道的施工方案，并根據工程特點，建立完善的質量管理體系，同時開展了工程現(xiàn)場監(jiān)測，保證了施工質量，研究結果可為類似工程提供參考。