地铁隧道盾构法施工质量控制重点及措施

2018-02-04常江

智能城市 2018年1期

常江

北京住总第一开发建设有限公司，北京 100029

1 盾构施工法的概念

1.1 盾构施工法的原理

在地铁工程隧道施工过程中，使用盾构机，不仅能够对工程的开挖面进行控制，同时还能够确保隧道不发生坍塌现象。盾构机施工过程中，能够对隧道进行掘进、出渣等施工操作，在盾构机内用管片拼装成衬砌，还可以完成壁后注浆操作。盾构机中的“盾”也就是指施工过程中完成的对开挖面以及周围的土体进行控制所用的盾构钢壳，“构”则是形成隧道管片的壁后注浆体以及管片。在目前地铁工程建设中，盾构施工法作为目前地铁工程建设中主要施工方法之一，其施工原理是在尽可能不扰动周围环境的情况下，来开展隧道施工操作，为实现这一目标，既可以使用压力舱中的泥水以及泥土压力，同时还需要使用盾构钢壳，从而实现被动支护的作用。

1.2 盾构施工阶段划分

从盾构施工的时间顺序上进行划分，盾构施工法可以分为如下三个方面：（1）始发作业阶段：该阶段的主要内容是完成盾构工作井的建造，对进洞口的土体进行加固，安装掘进盾构机等方面的工作。（2）盾构掘进阶段：该阶段的主要内容是完成初始阶段掘进施工，连续盾构掘进施工以及完成设备之间的转换等。（3）盾构机到达阶段：接收井洞口土体加固，同时将盾构机运出地面。

2 盾构施工中常见的质量问题原因分析

2.1 管片渗水的原因分析

（1）管片在生产过程中产生的质量问题，如果垫沟槽部位的混凝土密封不严实，将会产生水泡以及气泡等质量问题。完成管片的拼装连接之后，水将会绕过密封层，通过水泡或者气泡孔渗出之后，从而使得管片渗水。（2）管片止水条引发的渗水现象，在生产管片过程中，管片一旦受到碰撞，将会使得止水条断裂或者脱落，从而导致密封垫层很难形成良好的闭水圈，从而引发管片渗水。（3）管片和盾构姿态不正确。管片的拼装质量受管片与盾构姿态的影响，如果管片与盾构姿态不正确，将会使得管片间错位，邻近的管片间也不能很好的压紧吻合，从而导致管片渗漏。

2.2 进出洞段隧道质量问题原因探析

引发进出洞段隧道质量问题的原因有以下几点：（1）负环管片问题。一般情况下使用老旧管片以及配筋效率低的管片来进行代替，因此使得盾构始发时容易产生异常现象，一旦该环节出现故障，将会影响到之前施工环节的管片，使其出现错台以及破损。（2）盾构机进洞环节产生的质量问题。在盾构机组合完成之后，这时候的人机磨合以及机械都没有在理想的状态，盾构机的相关参数还没有经过实践的检验，因此将会存在和实际地层不符合的现象。

3 盾构施工质量控制重点分析

3.1 设备选择

地铁盾构施工过程中，应该根据实际的工程情况选择对应的施工设备，在对施工设备进行选择时，不仅要确保周围建筑物的安全，同时还应该保障施工所造成的地基沉降在合理的范围内。受岩溶强度较大差异的影响，施工中通常存在地质层上软下硬的状况，因此，就需要盾构机具有较高的破岩能力强度。由此可见，盾构设备的选型应该综合各方面的因素进行考虑。

3.2 施工工艺

施工质量在很大程度上受施工工序的影响，因此，在进行盾构施工过程中，应该确保施工工艺合理有效。就以往的盾构机施工而言，多数质量问题均是由于没有对施工工艺进行把控而造成的，主要体现在对盾构机管片设计以及盾构设备安装等方面，因此，无论是在对盾构机进行安装，还是在用盾构机进行施工过程中，都必须合理把控施工工序，严格按照施工标准要求进行施工作业，只有这样，才能保证工程质量。

3.3 盾构机姿态控制要点

（1）人工测量以及盾构测量是对盾构姿态数据进行测量的两种方式，人工测量用于对自动测量数据的准确性进行检验矫正，通过对两类数据进行比较分析，来对数据的变化情况进行动态的掌控，从而有效指导盾构机安全、正确的推进。（2）将测量结果作为绘制盾构以及管片与设计线之间位置的依据。（3）一旦发现盾构机出现偏向，应该给予合理的调整，如果调整幅度过大，就需要确保盾尾的间隙。

3.4 管片渗水的控制措施

3.4.1 二次补浆

二次补浆技术主要用于对漏水管片的修补，该技术能够实现封堵渗水通道的效果。使用该项技术时，首先要使用单浆液，将注浆压力控制在一定的范围之内，注浆量的把控以能够注入为主，然后对堵漏效果进行观察，如果效果不太理想，可以使用注入双浆的方法，同时还需要提升注浆压力。

3.4.2 环纵缝注浆堵漏

（1）管片紧固螺丝孔渗漏。该方法的使用需要将螺丝孔表面的杂物清理干净，然后再找出产生渗漏的部位，借助电钻钻孔，保障螺丝孔和钻孔互通，然后使用快干高强砂浆将螺丝孔的底部进行封堵，接着在钻孔部位安装注浆嘴，在向钻孔内注浆时需要使用高压灌浆设备，浆料的使用应该以环氧树脂为主，注浆来量的控制应该以注满螺栓孔为基准。注浆方法的使用，不仅能够实现堵漏的效果，同时对于螺丝，还能够实现防腐以及锚固的作用。（2）环纵缝漏水处理。如果在进行二次补水操作之后，环纵缝依然存在漏水现象，此时就需要使用注浆的方法对漏水部位进行封堵。在此过程中，需要进行如下操作：使用快干高强度砂浆对纵向缝以及环向缝进行处理，在封闭漏洞时，需要向内凹进去1～2cm深的弧形，接着在漏水缝处垂直钻孔至止水条部位，确保每个孔的间距在2～3个/m，与此同时还需要装备专用注浆嘴，在向缝内灌浆时，需要使用高压灌浆设备。浆量的使用应该以填满缝为准。

4 盾构施工质量控制措施

4.1 依据工程量合理设计施工方案

施工工作的顺利开展离不开施工方案的指导，在制定施工方案时，需要根据工程的实际情况以及工程量大小来进行确定。施工方案从内容上而言，需要对物资管理、人员组织以及施工安排做出合理的规定，在对人员进行组织时，需要依据盾构施工的具体要求，选择符合施工条件要求的施工人员来组成施工队伍；与此同时，还应该对人员数量进行合理把控。在对施工所需物质进行管理时，应该加强对施工材料以及施工设备的采购以及租赁方面的管理，在确保材料质量满足施工需求的情况下，对其进行合理的放置，确保其能够在盾构施工中发挥出应有的价值。对材料进行管理的过程中，还需要对材料的取用进行严格把控，确保施工材料能够得到合理有效的运用。

4.2 盾构法施工中控制地面沉降的措施

在使用盾构施工法进行施工过程时，通常情况下会伴随有地面沉降问题发生，为避免这种情况，应该控制好注浆剂量、时间以及注浆压力参数等，特别是要对注浆的配合比进行准确把控，以实现注浆效果。在具体施工过程中，可以借助多次压浆的方法来避免地表产生沉降。同时，借助正面支撑的方法并使用合理的气压加以辅助施工，也可避免出现坍塌现象。

4.3 切削土量的管理

在开展隧道开挖工作时，为确保开挖面稳定以及开挖工作顺利进行，应该控制好排土量，确保排土量与开挖量一致。因地质条件不同，在开挖工作进行过程中，切削土重量和体积将会产生变化，因此，在对切削土量进行计算时，应该充分考虑到土压力对其造成的影响，从而对开挖面的稳定性加以判断。通常管理切削土量的方法有如下两种：体积管理以及重量管理，这两种方法都需要对土量进行统计，从而对超挖量以及掘进面加以控制。

4.4 监测质量控制

在地铁盾构施工中，对检测质量进行控制需要注意如下方面的内容：必须保证每天观测盾构机前后20m范围的动态，在超过20m的范围之后，应该将观测次数逐渐减少，直至盾构机运行稳定。同时，需要将每天观测到的结果向上级主管工程师进行报备，此外，还需要在观测组内成立二级检查小组，对相应的仪器根据维修时间及时予以核准，以此来确保测量数据真实有效。如果在测量结果中发现存在异常情况，应该及时将具体情况上报给对应的工程师，以开展24h值班等形式，加强对数据观测的次数，直到一切情况恢复正常为止。