浅谈盾构施工的管片开裂破损质量控制

杨青运

（合诚工程咨询集团股份有限公司， 福建 厦门 361006）

隧道施工采用盾构法具有安全、快速的优点，抗干扰能力强，机械化程度高，可大幅度降低人工成本及对环境的影响。但是施工中往往出现管片开裂、破损等质量缺陷，影响隧道观感质量和使用寿命。本文就厦门地铁三号线五缘湾站～刘五店站土压盾构区间出现的管片开裂、破损现象进行研究分析，并提出相应的应对措施。

1 工程概况

五缘湾站～刘五店站土压盾构区间采用两台土压平衡式盾构机，从五缘湾站始发,沿钟宅路掘进进入区间风井，右线起止里程为 YDK14+450.710～YDK15+320.569,全长 869.859m（724环），左线起止里程为 ZDK14+450.710～ZDK15+321.590,全长870.88m（725环），陆域段区间隧道埋深17.4～32.3m，最大纵坡28‰，最小曲线半径R=1200，线间距15～17m，设联络通道一座（不兼泵房）。区间右线自2018年3月3日开始掘进+1环，截止2018年7月26日掘进及拼装累计完成439环，完成设计724环的60%，剩余285环。经过缺陷排查统计，缺管片开裂、破损缺陷为以下3类（共21处）：1、管片运输过程中磕碰破损开裂5处；2、管片拼装时挤压破损开裂5处；3、管片脱出盾尾后破损开裂11处。

2 管片开裂、破损原因分析

2.1 人为因素

主要表现为：管片运输及拼装过程中保护措施不到位，造成管片磕碰破损；管片掘进值班工程师监管不到位，对管片的平整度控制不够，在调整管片平整度过程中，管片之间反复上下挤压、错动，造成管片破损开裂；现场作业人员未及时调整已旋转撑靴，撑靴与管片凸面未能完全接触，造成该点位管片受力不均导致管片开裂破损；值班工程师没有及时发现盾尾间隙变化，未及时采取相应措施进行调整，导致盾尾间隙持续恶化，从而造成管片脱出盾尾过程中受盾壳挤压产生管片开裂破损。

2.2 环境因素

该盾构区间存在两段微风化花岗岩基岩凸起，掌子面左右两侧岩石风化程度不同，软硬不均，盾构机姿态水平方向有向右偏的趋势，水平方向姿态较难控制，水平方向油缸压力差大，管片受力不均造成破损。

2.3 工艺因素

盾构机在调整轴线偏差时，由于分区推力差值较大，管片受力不均，造成开裂破损；F块位于上部点位，安装机翻板不易控制，影响管片拼装质量；部分管片拼装点位不合理或掘进中盾构姿态调整过大，造成盾构机盾尾间隙不均匀，盾尾刷处加强圆环钢板剐蹭管片，造成管片开裂破损。

3 应对措施

3.1 管理措施

制定人员岗位职责、分工明确，制定有效管理制度、奖惩体系等，做到责任落实到人、制度切实可行、检查总结到位、奖罚认真执行。制定盾构施工质量考核标准，按标准对造成施工质量缺陷的相应责任人进行经济处罚并进行通报，对施工质量控制好的班组及个人进行奖励。

掘进班长按技术人员的各项指令，做好人员的管控、工序的安排，尤其关注管片安装司机、注浆司机的工作状态，充分调动班组人员的积极性，加强管片拼装、注浆质量管理。盾构技术负责人应及时向洞内人员反馈地表、建筑物、管线沉降情况，值班工程师每环对砂浆进行取样，将试验数据反馈给技术负责人，及时调整砂浆配合比，确保注浆质量和注浆效果。在掘进过程中各部门、班组须保持良好沟通，值班工程师通过管片选型配合主司机进行盾尾间隙和油缸行程的调整，掘进班长及时将施工中的各种问题反馈给技术人员，技术人员根据实际情况将解决方法告知班组或按照质量管理体系规定程序向上级领导汇报。

组织相关人员进行管片安装技术交底，加强班组班前交底的针对性，形成交底记录，向班组成员灌输质量管理相关要求，提高作业班组人员的质量意识。班组间进行质量竞赛评比，找差距、分析原因、制定措施、总结经验。加强对作业人员培训力度，确保作业熟练程度，对复杂的掘进地段采取针对性措施，确保施工安全及成型隧道的质量。

3.2 现场控制措施

加强管片进场质量验收控制，管片进场后技术人员会同监理工程师对每块管片质量进行检查。坚持管片强度不够不用；管片破损、开裂不用；止水条、传力衬垫粘贴不到位不用；没有管片出厂合格证不用；管片编号和合格证编号不统一不用。配备有经验的吊车司机及信号工，持证上岗。吊装及运输过程中做好保护措施，避免磕碰破损开裂。管片运输到位后，现场值班工程师对每环管片进行检查并做好相应记录。

主司机、值班工程师、掘进班长及其他岗位人员，现场进行交接班，双方对当班相应施工情况及下班应注意事项及时进行确认，并做好相应记录。机械工程师及机械维保人员及时解决设备存在问题，确保设备状况良好，严禁设备带病作业。

3.3 技术措施

拼装前应对管片拼装区域进行清理，清除污泥、污水，杂物等，保证拼装区与管片相接面的清洁。拼装后及时复紧螺栓，脱出盾尾时及时进行二次复紧，随后排查进行再次复紧。及时收回旋转的油缸撑靴，调整后再顶紧管片凸出面，确保管片受力均匀。对拼装机翻板进行检修或调整，确保F块位于上部点位时拼装翻板操作到位、顺利。控制好油缸分区压力差、行程差，最大压力差控制在150bar之内，最大油缸行程差控制在 50mm之内。盾构纠偏坚持勤纠、缓纠原则，单环纠偏量不大于 3mm。掘进速度控制在 50mm/min以内。同步注浆量不低于 4.8m3/环，并根据规范要求及实际情况适当加大同步注浆量，二次注浆及时跟进。

对始发段掘进情况进行分析总结，以始发段的施工参数指导后续施工，根据实际情况不断调整优化各项施工参数，控制好盾构姿态，根据盾尾间隙、管片超前量、线路设计情况、地质情况及地面监测情况等，合理选择拼装点位，确保油缸行程差及盾尾间隙合理，使管片姿态与盾构机姿态拟合。盾构主司机应根据线路线形，对各项控制参数进行合理调整，推进油缸的压力要保持一个平稳的差值，避免推力出现较大波动、姿态来回摆动，确保保持良好的盾构机姿态。值班工程师全程对已拼装好的每环管片用钢尺测量盾尾间隙，合理安排管片拼装点位和顺序，安装每一环管片前测量16个点位盾尾间隙情况，制定合理安装位置。督促掘进班组安装F块时在其周围涂抹肥皂水，以保证安装调整时的润滑作用，进而达到管片拼装完成后平整、无错台。拼装手拼装过程中运用好管片拼装机的微调装置，调整动作要平稳、准确，避免管片碰撞破损开裂。

4 结束语

造成管片破损、开裂的原因往往是多种因素共同作用的结果。施工中做好现场作业人员技术培训和交底，确保每一个施工人员技术娴熟，操作到位。制定切实有效奖惩制度，奖罚分明，充分调动施工人员责任心。根据实际情况随时调整掘进参数、调整拼装工艺、控制好盾构机姿态。加强管片材料的验收和安装前检查。根据实际情况调整注浆量、注浆压力、二次注浆，加强现场管理。建立健全有效的管理体系，确保人员、材料、设备有机结合，盾构施工是完全可以减少，甚至避免管片破损、开裂情况发生的。