机械法联络通道管节拼装施工技术

言建标，葛佳佳，张想陈

（1.浙江杭海城际铁路有限公司，浙江 杭州 310000；2.中铁四局集团第二工程有限公司，江苏 苏州 215131）

1 机械法联络通道管节拼装技术概述

机械法联络通道作为一种全新施工工法，具有施工高效、快捷、隧道成型结构质量好、作业环境安全、机械化程度高等优点，且能有效规避传统施工方法的各类缺陷，是地下隧道工艺发展的趋势。其施工流程可分为始发、掘进、到达、井接头及防火门框施工四大步骤。联络通道开挖由顶管机完成，管节拼装及反力系统位于始发端隧道内，而且顶管机的始发、接收均采用钢套筒进行，全部施工过程安全风险较小。机械法联络通道施工如图1所示。

图1 机械法联络通道施工

管节是隧道衬砌的主要构成部分，发挥支护、抵抗水土压力的作用。根据所用材料和使用位置不同分为钢筋混凝土管节和钢管节。管节拼装吊机布置于台车上部，顶管机完成掘进后操作吊机进行衬砌环管节安装，各执行机构吊取、移动、定位、螺栓连接、紧固，如此循环往复，对隧道表面进行支撑。

2 管节拼装吊机工作原理、管节拼装方法与质量管理

2.1 管节拼装吊机工作原理

管节拼装吊机采用单梁链轮链条驱动，使用机械抓举型式抓取管节，管节吊机主要包括一套电动葫芦（2组）、驱动装置（2组）、电缆系统等。管节吊机可通过有线、无线方式控制，提升具备慢速、快速2种档位。管节拼装吊机如图2所示。

图2 管节拼装吊机

2.2 管节拼装方法

根据设计要求及管节分块形式，联络通道管节拼装主要采用错缝拼装，即相邻管节纵缝错开，此种拼装方法下管节较难定位，给纵向螺栓的安装也带来一定的难度，施工应力较大，管节易出现裂缝。但是此拼装方法下环面平整，整体性好。

2.3 管节拼装质量管理

联络通道管节拼装施工质量直接关系到隧道成型质量，拼装过程中应遵循“不碎、不裂、不偏、不浮、不沉、不渗”的“六不”原则。而在管节拼装过程中，常见质量问题包括管节破损、渗漏、错台、隧道轴线偏差等。以上问题的产生可归纳为以下6个原因。

1）管节失圆 尤其在钢管节运输时易发生失圆变形，导致管节拼装精度、椭圆度不达标等，进而影响隧道成型质量。

2）未按要求拼装管节 如拼装过程中防水材料脱落未处理、拼装过程中发生机械碰撞，导致管节缺棱掉角、螺栓复紧不到位、未按照要求收缩支撑油缸数量等。

3）顶管机操作不当 联络通道距离短，对顶管机姿态控制要求高，若是出现偏差后未及时调整，将影响管节拼装及隧道轴线。

4）减摩注浆未及时跟进 机械法联络通道施工管节拼装在始发端隧道内完成，顶管机推进过程中，管节随顶管机一同前进，随着距离的增加，管节所受摩擦力逐渐增大，进一步导致管节所受推力增大，可能出现管节破碎等问题的发生。

5）油脂未充分填充 管节通过盾尾刷过程中，尾刷腔内的油脂因压力及摩擦力的作用填充管节的环缝及纵缝，起到隔水、阻砂等作用，一旦盾尾油脂注入量无法完全填充管节环缝与纵缝，将会导致管节出现渗漏水。

6）置换注浆过程控制不到位 顶管机推进至指定位置后，将采用硬性浆液对膨润土浆液进行置换，以稳定成型隧道及地层。在注浆过程中，一旦因注浆压力、注浆量控制不当，则会导致错台、破碎等问题。

3 实例探析联络通道管节拼装施工技术与质量控制

3.1 工程概况

本工程盾构区间为余杭高铁站—许村镇站（简称余-许盾构区间），本区间3座（1，2，3号）联络通道采用机械法施工。1号联络通道中心里程为左DK0+787.798，右DK0+785.000，衬砌顶覆土厚度约20.07m，线间距13.0m；2号联络通道中心里程为右DK1+237.420，左DK1+239.019，衬砌顶覆土厚度约23.17m，线间距13.0m；3号联络通道中心里程为右DK1+800.000，左 DK1+801.599，衬砌顶覆土厚度约 19.96m，线间距13.0m。

3.2 管节设计

1）联络通道始发和接收处分别采用一环钢管节，钢管节长度根据现场测量通道实际长度后，与设计确认是否需要增加用于调节通道长度的钢管节，钢管节宽度应控制在600～900mm；其余采用钢筋混凝土管节，管节宽度900mm。

2）管节内径2 760mm，外径3 260mm，厚250mm，每环管节M24纵向螺栓10根，M24环向螺栓4根。

3）管节无楔形量，接缝采用遇水膨胀止水条止水。

4）管节分上下2块预制，单块质量最大约3.2t。

5）钢筋混凝土管节，混凝土强度等级C50，抗渗等级P12。

6）钢筋混凝土管节连接螺栓机械性能等级为5.8级，螺母机械性能等级为5级，垫圈硬度140Hv；钢管节采用Q235B钢，连接螺栓机械性能等级为8.8级，螺母机械性能等级为8级，垫圈硬度为300Hv。管节分块形式如图3所示。

图3 管节分块示意

3.3 管节生产

3.3.1 生产计划

根据联络通道长度，模拟所需管节的数量。1，2，3号联络通道线间距均为13m，所需管节分别为钢筋混凝土管节7环，钢管节2环，总计所需钢筋混凝土管节21环，钢管节6环。管节在顶管机始发前进场保存。

3.3.2 衬砌环形式及拼装方式

1）衬砌环形式 双面无楔形量。

2）管节拼装 采用错缝拼装，严禁通缝拼装。

3）拼装质量要求如表1所示。

表1 管节拼装质量标准

3.4 管节进场验收与堆放

管节进场时，管节强度、抗渗等级需满足设计要求，管节进场验收标准如表2所示。

表2 管节进场验收标准

3.5 管节防水材料粘贴、拼装

管节检查→管节清理→材料准备→管节烘干→涂抹黏结剂→晾干→套贴止水条→敲紧→存放→管节分块吊装下井→水平运输至管节拼装吊机区域→管节拼装。

3.6 管节质量保证措施

1）严格按照设计要求生产管节，管节生产前由施工单位对管节生产单位进行技术交底，明确技术要求。生产过程中施工单位及监理单位指派专人驻场盯控管节生产，驻场期间并做好相关技术工作把控及旁站记录编制。管节在生产及进场前要求生产厂家提供原材、成品及试验相关资料，从源头把控好管节质量。

2）管节进场后，管节底部必须下垫木方，上部覆盖防水雨布，一是避免管节发生机械破碎，二是保证后期防水材料的粘贴质量。

3）在管节吊装下井及水平运输过程中，防止发生机械碰撞及倾翻，吊装前对吊索具、吊点进行检查及固定。

4）在管节拼装前应对防水材料粘贴情况、吊装头、螺栓孔进行全面、细致检查，防止污染物影响管节拼装质量及进度。

5）管节拼装过程中，操作手要严格按照要求进行拼装，值班技术人员要全程旁站监督，不满足拼装要求严禁进入下一道施工工序。

6）管节定位后，管节螺栓及防水垫圈及时安装，并紧固，尤其管节进入钢套筒盾尾刷区域时，及时安排施工人员对螺栓进行二次紧固。

7）在顶管机推进过程中，要严格遵循“勤纠、缓纠”原则，以避免管片错台、破碎等情况。

8）在进行管节壁后置换注浆过程中，值班技术人员需全程旁站、记录，严格控制注浆压力及注浆量，保证成型隧道质量。

4 结语

管节拼装是机械法联络通道施工重要的施工工序，而拼装过程控制是保证成型隧道质量的关键。施工前要做好旁站技术人员及施工人员质量意识的培训及教育，施工过程中做好管节质量检查、拼装质量把控，切实保证成型隧道满足规范要求。

本工程从管节生产、运输至达施工现场、防水材料粘贴与保护、管节水平与垂直运输、管节拼装、置换注浆等过程，实施技术人员全过程技术记录把控，确保了顶管机顺利接收及隧道成型质量。