盾构隧道管片拼装作业指导书详解

盾构隧道管片拼装作业指导书详解（精选6篇）

篇1：盾构隧道管片拼装作业指导书详解

郑州市轨道交通1号线二期土建工程02标段

梧桐街站～化工路站区间 盾构工程管片拼装作业指导书

编 制： 年 月 日 复 核： 年 月 日 审 批： 年 月 日

中铁隧道集团有限公司

郑州市轨道交通1号线二期土建工程02标段

2015年3月

中国中铁隧道集团有限公司

郑州市轨道交通1号线二期土建工程02标段项目经理部

1§§11

编编制制依依据据

（1）郑州市轨道交通1号线二期工程区间管片结构及防水设计通用图；（2）郑州市轨道交通1号线二期工程梧桐街站～化工路站区间平、纵断面设计图；（3）郑州市轨道交通1号线二期工程梧桐街站主体结构设计图；（4）地下铁道工程施工及验收规范GB 50299-1999（2003版）；（5）盾构法隧道施工与验收规范GB 50446-2008；（6）地下防水工程质量验收规范GB 50208-2011；（7）建筑工程施工质量验收统一标准 GB 50300-2013；

§§2

2编编制制目目的的

（1）规范操作程序，指导现场施工；（2）确保管片安装系统的安全使用；

（3）确保管片安装质量，提高管片安装速度；（4）提高成洞隧道产品的质量，创优质工程。

§§3

3适适用用范范围围

郑州市轨道交通1号线二期土建工程02标段梧桐街站～化工路站盾构工程区间隧道管片安装施工。

§§4

4工工程程概概况况

区间隧道工程采用盾构法施工，钢筋混凝土管片采用C50、S10混凝土，外径为6000mm，内径为5400mm，环片厚度300mm，环片宽幅1500mm，每环衬砌环管片分为6块，其中封顶块1块、邻接块2块、标准块3块。衬砌环按两环一组错缝式拼装。

§§5

5相相关关定定义义

55..1

1管管片片

指用于盾构开挖后完成隧道衬砌的预制钢筋混凝土圆环，管片混凝土强度C50，抗渗等级S12。管片内径为5400mm，外径为6000mm，厚300mm，管片环宽1500mm。每环管片组成为3＋2＋1，即三块标准块、两个邻接块、一个封顶块。为满足曲线地段线路拟合及施工纠偏的需要，专门设计了左、右转弯楔形环，通过与标准环的各种组合来拟合不同的曲线。楔形环采用双面楔形式。55..2

2负负环环管管片片//00环环管管片片

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安装在盾构井内，支撑于反力架上的钢筋混凝土管片，为盾构始发掘进提供反推力，其中部分位于盾构井内部分位于洞门圈内的管片称为0环管片。55..3

3拼拼装装点点位位

管片安装点位以满足隧道线型为前提，隧道环向上K块按时钟表盘所对应的拼装位置。

§§66

部部门门职职责责

66..1

1工工程程部部

负责进行技术方案的制定；值班工程师进行安装指令的下达。66..22

设设备备部部

负责钢管片等材料的采购；主司机负责管片安装时盾构的操作配合。66..33

作作业业班班组组

根据值班工程师安装指令组织管片的进洞运输，对运输到位的管片进行安装。

§§77

作作业业过过程程

77..11

管管片片选选型型、、下下井井和和运运输输组组织织

管片粘贴人员必须按照井下值班工程师的型号要求进行管片的粘贴和下井，粘贴前要检查管片是否有破损、掉角、脱边以及裂缝等缺陷，下井和运输组织过程中注意对管片本身以及粘贴的防水材料的保护。77..2

2管管片片吊吊机机卸卸车车、、倒倒运运管管片片

将检查合格后已粘贴防水材料的管片及管片接缝的连接件和配件、防水垫圈等，用龙门吊运送到井下，装入管片车，由隧道内运输列车运送至工作面。卸车时再次对管片的型号、本身外观及防水材料粘贴质量进行检查，同时根据安装的点位合理放置各片管片。77..3

3管管片片安安装装区区的的清清理理

管片安装前要对安装区域进行清理，盾壳内的积水、污泥要完全清除干净； 77..4

4管管片片就就位位及及安安装装前前的的检检查查

盾构掘进完成后要将安装的管片就位并清理干净，同时检查运至作业面的管片是否和工程师下达的本环管片指令类型相同；管片下井拼装前，用灰刀清除管片上的浮灰、浮砂。；管片是否有破损、掉角、脱边以及裂缝；止水条、衬垫和自粘性橡胶薄

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3板等是否有起鼓、隆起、断裂、破损和脱落等现象，止水条是否部分已失效；管片连接螺栓、垫圈、螺栓孔密封垫圈及吊装孔封堵塞等数量是否齐全，质量是否完好；操作人员应全面检查管片拼装机的动力及液压设备是否正常，举重钳子是否灵活、安全可靠。

管片止水条衬垫粘贴管片选型、下井和运输组织盾构掘进管片吊机卸车、倒运管片掘进1.5管片安装区的清理管片安装与连接推进缸顶紧就位管片管片环成型整圆管片环脱离盾尾后的二次紧固图7-1 管片安装程序

缩回安装位置油缸管片就位上述条件全部具备后方可收回顶进油缸，进行管片的拼装作业。77..55 管管片片安安装装

(1)管片的安装点位

管片采用标准环和转变换管片组合，安装点位以满足隧道线型为前提，衬砌环按两环一组错缝式拼装，其中第一环的封顶块管片从正上方左偏22.5°，第二环的封顶块管片从正上方右偏22.5°。要重点考虑管片安装后盾尾间隙要满足下一掘进循环限值，确保有足够的盾尾间隙，以防盾尾直接接触管片。管片安装前根据盾尾间隙、推进油缸行程选择好拟安装管片的点位。

(2)拼装顺序的要求

管片安装时必须从隧道底部开始，然后依次安装邻接块，最后安装封顶块。每安装一块管片，立即将管片纵环向连接螺栓插入连接，并戴上螺帽用电动扳手紧固。在安装封顶块前，对防水密封条进行涂肥皂水作润滑处理，安装时先径向插入2/3，调

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4整位置后缓慢纵向顶推，防止封顶块顶入时搓坏防水密封条。管片安装到位后，及时伸出相应位置的推进油缸顶紧管片，其顶推力 应大于稳定管片所需力，然后方可移开管片安装机。整环管片全部安装完后，用风动搬手紧固所有螺栓；上紧所有注浆孔封堵塞；完成上述工作后，盾构即可进入下一环的掘进。

(3)管片脱离盾尾后的二次复紧

盾构掘进时，在上一个循环管片脱出盾尾后，及时以风动扳手对所有管片环纵向螺栓进行复紧。

(4)联络通道处管片的安装

联络通道处管片有2块采用钢管片，通缝安装。接近联络通道时准时核实通道位置，调整好盾构机姿态，便于联络通道处管片的正确安装和保证安装质量。联络通道处管片的安装位置分别为：左线隧道封顶块中线偏向线路左侧22.5°，右线隧道封顶块中线偏向线路右侧22.5°。

§§88

管管片片安安装装允允许许误误差差

整环拼装的允许误差：(1)(2)(3)相邻环的环面间隙：＜15mm。纵缝相邻块间隙：＜10mm。

纵向螺栓孔孔径、孔位分别为：±3mm。

§§99

资资源源配配置置

99..1

1机机具具配配置置

需风动扳手二把（一把备用），梅花扳手或扭矩扳手二把（备用），小榔头两把。99..2

2人人员员配配置置

管片安装司机一名，管片安装配合人员3名。

§§1100

管管片片安安装装注注意意事事项项

（1）在管片安装前进行的检查中发现问题应及时进行处理，管片型号不正确的必须进行更换、防水材料损坏的应进行修复、螺栓等材料不够应及时补充等；

（2）管片安装前应对已安最后一环管片的前端止水条进行检查，损坏或已发生预膨胀的必须更换；

（3）封顶块位置必须严格按管片指令上的规定进行安装；

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5管片安装必须先从底部开始，左右对称安装；（4）管片安装到位后，应及时推出相应区域的油缸；

（5）封顶块安装困难时，应涂润滑剂，再进行安装，以免损坏止水条；（6）管片安装过程中注意对管片及管片防水材料的保护，尽量避免造成损坏，一旦发生损6坏必须及时进行更换或修复；

（7）管片安装时其余人员不得进入管片安装区。

§§111

1管管片片安安装装质质量量保保证证措措施施

（1）由经验丰富的专业管片安装人员进行管片拼装，拼装过程由工程技术人员根据验收标准进行过程验收，以保证拼装质量。

（2）严格进场管片的检查，有破损、裂缝的管片不采用。下井吊装管片和运送管片时注意保护管片和防水密封条，以免损坏。

（3）防水密封条及软木衬垫粘贴前，将管片进行彻底清洁，以确保其粘贴稳定牢固。

（4）管片安装前对盾构机管片安装区进行清理，清除如污泥、污水，保证安装区及管片相接面的清洁。

（5）严禁非管片安装位置的推进油缸与管片安装位置的推进油缸同时收缩。（6）管片安装时必须运用管片安装的微调装置将待装的管片与已安装管片块的内弧面纵面调整到平顺相接以减少错台。调整时动作要平稳，避免管片碰撞破损。（7）管片安装质量以满足设计要求的隧道轴线偏差和有关规范要求的椭圆度及环、纵缝错台标准进行控制。

（8）钢管片安装前，进一步确认管片安装机的起吊能力，安装过程轻举轻放，防止碰坏别的管片和损坏止水条。

§§112

2管管片片安安装装安安全全保保证证措措施施

（1）管片安装进行时，非操作人员不得进入管片安装区域，管片安装人员也不得站立在管片安装机上，管片安装机操作司机在操作过程中随时关注管片安装区域内人员情况；

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（2）在进行紧固螺栓时，不得移动管片安装机，避免人员摔跌受伤；（3）管片安装施工人员应观察并使管片安装机移动范围内的管线放到合适的位置，避免造成管线损坏；

（4）工程过程中不得将管片安装机进行非管片安装的拉、推、顶操作，避免损坏设备；

（5）管片安装过程中操作人员使用的工具在使用完后立即放到稳妥的位置，避免工具从高处摔下损坏推进油缸等设备。

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篇2：盾构隧道管片拼装作业指导书详解

1.拼装成环方式：错缝拼装，

2.拼装顺序：下部的标准(A型)管片——标准管片——邻接(B型)管片——楔形(K型)管片，

3.盾构千斤顶操作：随管片拼装顺序分别缩圆盾构千斤顶非常重要。

4.紧固连接螺栓：先紧固环向(管片之间)连接螺栓，后紧固轴向(环与环之间)连接螺栓。

5.楔形管片安装方法：装备能将邻接管片沿径向向外顶出的千斤顶，以增大插入空间。

篇3：盾构隧道管片拼装作业指导书详解

管片拼装机作为盾构的重要组成部分,其设计主要取决于管片的形状和尺寸,大体上主要包括以下几种结构形式[6],见图1。纵观这些结构形式,其区别仅在于完成拼装动作的方法、能够实现的自由度、管片拼装的精度以及适用范围。对于常规直径地铁盾构以及更大断面的隧道管片拼装,中空双臂式托梁结构因其强度较高,使用较为广泛。

目前常见的无中心环形管片拼装机即中空双臂式结构,其整体载荷通过滚轮施加在纵向伸出的2根托梁上。该托梁作为一个双向悬臂结构,既承重又作为管片拼装机纵向移动的导轨,因此在设计上采用了箱型结构;另外为使其具有较强的抗弯能力,托梁整体采用了变截面设计。该种设计形式,理论上完全可以满足合适大小的管片拼装工作,但是对于其在工作过程中真实的应力状态,哪些结构需要做进一步的优化,在国内尚未有公开说明,本文基于此对其进行强度分析,并结合项目使用效果,给出优化建议。

1 管片拼装机工作过程及结构参数

本文所讨论的无中心环形管片拼装机,其结构形式如图2所示。其具体工作过程为:首先由纵向移动油缸推动回转架、纵向移动架以及抓举装置沿着托梁移动到末端(后配套方向),抓举装置提起管片,然后再回到衬砌环位置,由液压马达驱动回转结构,带动管片回转到拼装位置,依次完成整环管片的拼装。

1-固定座;2-径向伸缩油缸;3-回转架;4-纵向移动架;5-液压马达;6-纵向移动油缸;7-托梁;8-抓举装置

管片拼装机的结构参数如表1,管片分度如图3,包括3只标准块B、2只邻接块L、1只封顶块F,考虑到错缝拼装,每环管片的拼装位置存在一定角度的变化。

2 管片拼装机托梁的受载状态

在管片拼装过程中,管片拼装机要实现6个自由度的运动,由此产生的载荷通过两侧的4只滚轮传到托梁,如果将滚轮与托梁的接触位置简化为4个受力点,而将托梁简化为2条直线,并将梁的一端施加固定约束,然后沿托梁方向设为Z轴,沿竖直方向设为Y轴,沿水平方向设为X轴,最终建立简化模型如图4所示,其中每个点均受到X和Y两个方向的载荷。托梁的受力直接取决于管片拼装机的工作状态,其中沿纵向包括2个工作状态,分别为管片拼装机抓取新管片和管片拼装机拼装管片,该两个状态的载荷分别用P和F表示;沿周向即管片拼装位置,又可以分为6个工作状态,分别对应于每只管片的拼装作业。

综上所述,管片拼装机托梁的受载状态应该包括8种,但由于错缝拼装,每只管片均可以沿周向安装在一定的角度,因此,实际受载状态大于8种。为了分析方便,选取托梁的几种典型受载状态,主要可以分为以下7种工况。

1)管片拼装机沿后配套方向移动到托梁末端,并提起最大重量管片,此时托梁受到4只滚轮沿Y轴向下的力,托梁受到Y方向弯矩的力臂最长。

2)管片拼装机沿掘进方向移动到衬砌环位置,以最大径向推力沿Y轴向上顶压最大重量管片,此时托梁受到4只滚轮沿Y轴向下的力,托梁受到Y方向弯矩的力最大。

3)管片拼装机在衬砌环位置以最大径向推力沿X轴顶压最大重量管片,此时一侧托梁受到较大的横向弯矩。

4)管片拼装机在衬砌环顶部以最大纵向推力插入封顶块,此时前后滚轮受到反力引起绕X轴的转矩,使得靠近后配套方向的2只滚轮有沿Y轴向上挤压托梁、另外2只滚轮沿Y轴向下挤压托梁的趋势。

5)管片拼装机在衬砌环侧面以最大纵向推力水平插入封顶块,此时前后滚轮受到反力引起绕Y轴的转矩,使得每侧托梁的其中1只滚轮有水平向内挤压托梁的趋势。

6)管片拼装机在衬砌环位置举起最大管片最大扭矩旋转压向另一管片时(接合面在竖直位置),此时一侧滚轮对托梁有X方向的作用力。

7)管片拼装机在衬砌环位置提起最大管片并以最大扭矩旋转压向另一管片时(接合面在水平面位置),托梁受到两侧滚轮Y方向的作用力。

3 管片拼装机托梁的受力计算

根据上述工况分析,结合简化模型,按照最大装备能力施加载荷,同时考虑到设备桥一端支点在托梁的末端,以及托梁的重力影响,由此综合计算出每个工况下托梁的受力。结果显示,其应力和变形均在许可范围之内,考虑到模型以最大装备能力加载,实际承受载荷远小于此,说明该托梁的强度和刚度是满足的。

其最大应力发生在工况4,沿托梁受集中载荷的位置,托梁受到较大的X方向作用力;最大变形发生在工况3,为托梁的最大悬臂位置,具体如图5、6。

由此发现当纵向油缸推力达到最大时是托梁受力最大的状态,当侧向推力达到最大时是托梁变形最大的状态,说明托梁沿X方向的刚度较Y方向弱。根据有限元分析,假设将工况3的载荷移动到工况1的位置,结果显示,此时X方向的变形达到28mm之多,虽然在实际工作中,托梁不存在此种工况,但也印证了托梁两个方向的刚度区别。

4 结论

1)管片拼装机受整机设计和拼装工艺影响,其工作位置具有很大的确定性,按照目前的设计,对于外径6 000mm的管片拼装,托梁的强度和刚度是完全满足要求的。

2)虽然实际工作中未必能达到最大装备能力,但鉴于工况3和工况4的计算结果,适时的限制纵向和径向油缸的压力是必要的。

3)托梁的X方向刚度明显较Y方向弱,提醒管片拼装机实际操作人员一定要按规则操作,防止托梁超出负荷。

摘要：通过对?6000mm地铁盾构管片拼装机工作过程的分析,按照其实际结构尺寸建立了托梁受力的简化模型,以最大装备能力为边界条件,计算了7种主要工况下托梁的受力及变形。根据计算结果,指出该托梁在此种使用载荷下满足强度和刚度要求,但是横向刚度较弱,为了施工安全,必要时需对其径向和纵向油缸压力加以限制,并对管片拼装机的使用提出了建议。

关键词：管片拼装机,托梁,盾构,强度

参考文献

[1]张凤祥,傅德明,杨国祥,等.盾构隧道施工手册[M].北京:人民交通出版社,2005.

[2]韩亚丽,陈馈.南京地铁盾构隧道管片拼装技术[J].隧道建设,2003,23(2):16-17.

[3]李文福.盾构管片拼装机的结构分析[J].山西建筑,2010,36(5):337-339.

[4]钱晓刚,高峰,郭为忠.六自由度盾构管片拼装机机构设计[J].机械设计与研究,2008,24(1):17-20.

[5]管会生,黄松和,徐济平.盾构管片拼装机设计研究[J].矿山机械,2005,33(5):15-16.

篇4：盾构隧道管片拼装作业指导书详解

1.管片拼装应按拼装工艺要求逐块顺序进行，并及时联结成环;连接螺栓紧固质量符合设计要求，管片及防水密封条应无破损，

2.拼装下一环管片前对上一环衬砌环面进行质量检查和确认，并应依据上一环衬砌环姿态、盾构姿态、盾尾间隙等确定管片排序，

3.在管片拼装过程中，严格控制盾构千斤顶的压力和伸缩量，以保持盾构姿态稳定。

4.对已拼装成环的衬砌环进行椭圆度抽查，确保拼装精度。

5.在曲线段拼装管片时，应使各种管片在环向定位准确，隧道轴线符合设计要求。

篇5：盾构隧道管片拼装作业指导书详解

成都地铁公司建设分公司

关于印发《成都地铁盾构施工管片拼装 实名制管理规定（暂行）》的通知

地铁各参建单位：

为了加强成都地铁建设工程盾构施工管片拼装质量管理，落实“百年大计，质量第一”的管理方针，强化盾构施工管片拼装规范化、标准化，加强盾构施工质量责任追溯，结合成都地铁盾构工程的实际情况特制定《成都地铁盾构施工管片拼装实名制管理暂行规定》，现印发给你们，请认真贯彻执行。

特此通知。

成都地铁公司建设分公司

2014年1月27日

成都地铁盾构施工管片拼装实名制

管理暂行规定

第一条 为了加强成都地铁建设工程盾构施工管片拼装质量管理，落实“百年大计，质量第一”的质量方针，加强成都地铁盾构施工管片拼装规范化、标准化管理，强化盾构施工质量责任追溯，结合成都地铁盾构施工管理经验，特制定本规定。

第二条 本规定适用于成都地铁在建工程盾构施工项目。第三条 各参建单位根据各工程实际情况，建立相关管片拼装实名制及责任追究奖惩制度，明确各级管理人员及不同岗位的相关职责。

第四条 各参建单位应加强管片进场验收、止水条粘接、垂直吊装、水平运输、拼装成环等阶段的过程管理，细化盾构掘进参数、管片选型、姿态控制、注浆、螺栓紧固、测量复核等环节的质量控制。

第五条 盾构管片拼装过程中，承包商主管盾构的技术管理人员、盾构机司机、管片拼装手等应实行旁站制度，负责盾构管片拼装质量的控制，监理单位应加强盾构施工各个环节的督促检查，做好监理旁站记录。

第六条 承包商应根据工程特点、盾构机及施工设备的技术性能及操作要领，对盾构操作司机及各类设备操作人员进行岗前的技术培训和考核，持证上岗。

第七条 开工前，承包商应及时完成有关的安全技术交底，并在施工过程中严格执行，作业人员操作前须阅读作业指导书和交班记录，熟悉该段详细的水文地质资料、设计线路、地面建（构）筑物、管片姿态测量等情况。

第八条 已拼装成型的管片，在每环管片的8点-9点钟管片左侧位置贴上拼装信息标示牌，明确盾构管片生产厂家、盾构机司机、管片拼装手、监理验收等信息，信息标示牌采用白底红字格式（见附件1），具体尺寸为：宽为150mm，长为180mm，字体均为黑体，标示牌名称字体长10mm，高9mm，其余字体长8.5mm，高8mm。

第九条 承包商应建立相应的信息反馈制度，对发生错台、破损、渗漏等质量问题的部位须及时记录、汇总，并定期检查总结，针对存在的问题召开专题会议研究并落实整改措施，不断完善提高。

第十条 本规定由建设分公司负责解释 第十一条 本规定自发布之日起实行。

附表:

抄送：地铁公司。

成都地铁公司建设分公司综合部

篇6：盾构隧道管片拼装作业指导书详解

土压平衡盾构机(EPBM)在岩层中具有掘进速度慢、刀具磨损量大、更换频繁及成本高的缺点,但采用盾构机拼装的管片作为隧道的二衬具有防水效果好,施工速度快的优点。在整体性好、地下水贫乏的岩层中采用矿山法开挖,具有进度快、成本低的优点,但其缺点是钢筋混凝土二衬的施工速度慢、防水效果较差(相对盾构法施工)。根据工程的实际地质情况,在全断面岩层中将两种工法结合运用,以充分利用其各自的优点,提高工程的综合效益。

1 工程概况

广州地铁四号线大学城专线北南盾构区间土建工程,为双线单洞隧道,线路起于小谷围岛上的北亭站,穿过位于中心湖边的中间风井,止于南亭站。隧道全长1 909.9 m,隧道埋深7 m～28 m,线路最大坡度34.42‰;隧道结构采用1.5 m宽C50预制管片,采用两台日本三菱Φ6 290 mm土压平衡式盾构机进行隧道掘进施工。为确保工程按期完成,对里程YDK19+925～YDK20+285的全断面⑨-z地层采用矿山法开挖,盾构拼装管片通过的方法进行施工。

2 工程地质和水文地质条件

2.1 工程地质

采用矿山法开挖及盾构机拼装管片段起止里程为YDK19+925～YDK20+285,为全断面⑨-z微风化混合岩,岩石呈青灰色,结构清晰,少有风化裂隙,岩芯呈柱状,岩石完整而坚硬,弱透水性。

2.2 水文条件

本段地下水位埋深为2.5 m～19.0 m,地下水主要为第四系水及基裂隙水。③-2层为主要含水层,渗透系数(K)为3.0 m/d,但分布不广泛,厚度较薄。基岩裂隙水透水性较弱,中风岩属弱～中透水层,微风化属弱透水层,富水性较差。

3 施工方案简述

北～南盾构区间盾构工程左、右两条隧道包括4段矿山法开挖的隧道,其中有3段处在大学城中心湖底,岩层为微风化,属弱透水层。

矿山法隧道采用爆破开挖、格栅拱架、钢筋网片与喷射混凝土作为初衬,盾构机拼装管片作为隧道二衬,矿山法隧道设计洞径为6 400 mm。为保证盾构机沿设计轴线前进,在隧道底部施工导向台,由于盾构机外壳与管片外径之间存在130 mm距离,当管片脱出盾尾后,管片中心轴线位置最大可以下降130 mm。为有效地控制管片在脱出盾尾后的沉降,对初衬与盾构管片间的空隙采用喷射豆砾石结合盾尾同步注浆进行填充。豆砾石通过在隧道上方地面钻孔投放到刀盘前方,喷射施工所需水、电、气均从盾构机上引出。盾构过矿山法隧道施工期间,每环管片拼装完成后,及时对脱出盾尾的管片与矿山法隧道初衬之间的间隙进行喷射豆砾石充填,充填饱满后再进行盾尾注浆,以便使管片与圆形隧道紧密结合,防止隧道因空隙未能有效充填而发生移动。一环填充饱满后,方可继续推进下一环。为防止管片背后的碎石、砂浆流往刀盘前端,可调整砂浆配比,减小浆液的流动性及缩短其凝固时间。

4 施工过程段遇到的问题及措施

4.1 盾构机进入矿山法隧道时姿态控制

为确保盾构机能顺利推进到已施工完成的矿山法隧道内的导台上,在盾构掘进施工中,需对掘进速度、推力、刀盘转速等施工参数结合地质情况进行设计,以调整盾构机姿态。此外,施工测量方面,除采用盾构机自动导向系统进行导向外,还应辅助以人工测量。如控制不准,将会出现较大施工误差。

左线盾构机掘至608环时,出现盾构机垂直姿态控制困难、机头下掉情况且日趋恶化,直至683环(进矿山法隧道)时垂直姿态已变为:前点-300 mm,后点约-450 mm,导致盾构机无法爬上矿山法隧道内的导台。

1)原因分析:

到达矿山法隧道段地层为以⑦-z⑧-z为主的混合岩、中～强风化混合岩裂隙发育,强度降低,稳定性较差。在盾构机姿态的垂直值变大前,没能及时采取有效措施予以控制盾构机的姿态。

2)处理措施:

通过复核线路设计参数,在满足隧道各项使用功能的前提下,在接口段进行调线调坡处理。按调坡后的线路坡度,为使盾构机以3‰的坡度爬上导台,需对刀盘前方10 m范围内的仰拱部位的格栅拱架进行处理。实施中,先在隧道3点,9点位施作格栅锁脚锚杆,再人工破除高出刀盘下沿的部分导台及隧道初衬混凝土,割除格栅拱架。为使破除格栅段的地层有足够的承载力,避免盾构机下沉,在此段预埋焊有间距1 000 m,300 mm厚钢板的轨道,然后浇筑早强混凝土,加强养护,待混凝土达到一定强度时,推动盾构机前进。

4.2 盾构机在矿山法隧道推进过程中姿态控制

盾构机在左线矿山法隧道,当推进550环时,盾构机姿态垂直值逐步变大,在推进551环过程中,当千斤顶行程达到约800 mm时,垂直值接近200 mm。为降低刀盘底部豆砾石的堆积厚度,降低盾构机姿态垂直值。由于操作人员的操作失误,刀盘转动所产生的瞬间反力矩导致盾体顺时针扭转约30°。纠正盾构机至正常位置共耗时7 d。

1)原因分析:

在矿山法隧道内,矿山法隧道内盾体的约束摩擦力较小,不足以抵抗刀盘扭矩,导致盾体扭转。现场操作失误,没将推进千斤顶撑靴压在管片侧边。

2)处理措施:

利用刀盘转动过程中,在足够外力作用下突然制动所产生力矩,利用运动相对性使盾体向相反方向转动。采用断续挡,点动刀盘,当刀盘扭矩达到约5 600 kN·m时,盾体逐渐向回旋转。经过反复4次操作,盾体累计回转约30°后检测各系统,均处于正常状态。

4.3 矿山法隧道内所拼装管片的上浮控制

左线矿山法隧道人工湖段(YDK19+985～YDK20+155)在拼装完管片后,由于矿山法隧道超挖量大,管片与矿山法隧道之间的空隙填充不饱满,地下水位上升后导致左线隧道531环～599环,共69环(103.5 m)管片发生了整体上浮现象,管片垂直方向超限,垂直偏差最小值为105 mm,而最大值达到520 mm。

1)原因分析:

矿山法隧道超挖量过大,导致需喷射填充的豆砾石量很大,管片与矿山法隧道之间的空隙填充不饱满。管片周边填充不饱满,地下水位上升后,管片的自重(21 t)远小于管片所排开地下水所形成的浮力(42 t),导致管片上浮。虽知道需将管片背面的空隙用砂浆填充,但采取的施工措施不及时。

2)处理措施:

由于管片背面与隧道初衬间空隙大,对人工湖段的隧道,在湖面作业,沿隧道设计中心线两侧按每隔5 m,孔距3 m对称布设ϕ200 mm的防水套管,然后在套管内钻ϕ150 mm的孔,通过这些孔,采用泵送方式,间隔2 d、分4次往管片背面注入流动性好的砂浆,同时在此段隧道内打穿管片吊装孔排水泄压,在此段共填充砂浆约1 000 m3后,所用钻孔有砂浆溢出。后经测量,管片稳定。

4.4 混凝土导台施工质量的控制

左线隧道于750环处,因矿山法隧道仰拱处的格栅高出设计标高约15 cm,使得导台混凝土厚度由30 cm 变为15 cm,如此厚度导台混凝土在盾体自重作用下,混凝土破裂,盾构机姿态垂直值达到-120 mm。

1)原因分析:

由于没能按设计标高控制导台厚度,且导台混凝土强度达不到设计要求,在盾体自重的作用下,混凝土压破,盾体下沉。

2)处理措施:

在刀盘前的导台上预埋焊有钢板的导向钢轨,并浇筑混凝土加固。待混凝土有一定的强度后,推动盾构机前进。

5 建议

1)在策划“矿山法开挖与盾构机拼装管片通过”工法时,应综合考虑地质、水文情况、地面建(构)筑物特征及分布,分析各种不利因素,以确定该工法在具体工况下的利弊。2)严格控制矿山法隧道的断面尺寸,管片背面空隙应填充饱满。矿山法隧道尺寸必须严格控制;矿山法开挖隧道的截面尺寸直接影响作为隧道永久结构的管片背面所需填充料的数量,进而影响盾构拼装管片的施工进度。管片背面豆砾石回填及注浆必须饱满;避免隧道管片出现浮动、管片渗漏水、超限等质量事故。3)加强盾构机姿态控制。进入矿山法隧道前,盾构掘进必须熟悉地质情况;对盾构姿态敏感、谨慎。遇到姿态偏差值明显增大时,必须及时调整姿态。每隔一定环数时,转动刀盘,以清除刀盘下边缘与导台间的固结砂浆块。4)加强对管片变形情况的监测与后期的补浆填充工作。在盾构机拼装管片的施工过程中,应对脱出盾尾的管片变形情况进行密切监测,以确定管片是否稳定。通常采用打穿管片吊装孔排水,同时以一定的注入压力(<0.5 MPa)对管片背面进行二次注浆施工,浆液宜采用双液浆,缩短凝固时间,同时注浆作业中要注意注浆的位置及顺序。

摘要：结合工程实际,介绍了盾构拼装管片过矿山法隧道施工,分析了施工过程中遇到的问题,并针对性地给出了具体的处理措施,提出了使盾构法与矿山法达成互补的建议,以充分利用两工法各自的优点,从而实现提高综合效益的目的。

关键词：盾构机,矿山法,隧道,处理措施

参考文献