白 凡

（山西省水利水電工程建設(shè)監(jiān)理有限公司）

TBM水工隧洞施工監(jiān)理重點(diǎn)

白 凡

（山西省水利水電工程建設(shè)監(jiān)理有限公司）

全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)（TBM）是一次成型的掘進(jìn)設(shè)備，在水工隧洞施工中應(yīng)用廣泛。根據(jù)監(jiān)理實(shí)踐，詳細(xì)介紹了導(dǎo)線點(diǎn)測(cè)量、施工質(zhì)量、洞內(nèi)預(yù)制管片襯砌、豆礫石回填灌漿等施工質(zhì)量監(jiān)理控制重點(diǎn)，可為同類工程施工提供參考。

TBM施工 管片襯砌 豆礫石 灌漿

全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)（TBM）是一次成型的掘進(jìn)設(shè)備，每一階段成果都是永久性的，在施工中的各個(gè)環(huán)節(jié)，必須密切配合，嚴(yán)格控制質(zhì)量?，F(xiàn)根據(jù)監(jiān)理實(shí)踐，談?wù)勅绾慰刂剖┕べ|(zhì)量。

1 測(cè)量監(jiān)理控制

由于掘進(jìn)隧洞內(nèi)的空氣中粉塵含量較大，施工單位應(yīng)及時(shí)對(duì)測(cè)站進(jìn)行前移，每次以30-50 m為宜。測(cè)站每次前移都會(huì)存在誤差，為把累計(jì)誤差控制在允許范圍內(nèi)，應(yīng)時(shí)常對(duì)測(cè)站進(jìn)行復(fù)核。一般每500 m在兩側(cè)管片布設(shè)施工導(dǎo)線點(diǎn)，并經(jīng)常進(jìn)行復(fù)測(cè)。通過施工導(dǎo)線把坐標(biāo)傳遞到TBM測(cè)量系統(tǒng)的全站儀上，全站儀通過前盾體的3個(gè)棱鏡進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量，將得到的TBM掘進(jìn)姿態(tài)信息反映到操作室電腦中，以指導(dǎo)操作手掘進(jìn)。

2 TBM施工質(zhì)量監(jiān)理控制

2.1 TBM掘進(jìn)導(dǎo)線監(jiān)理控制

TBM在掘進(jìn)過程中，會(huì)因地質(zhì)圍巖變化等原因，而發(fā)生橫向和縱向的偏移，不能完全按照輸入的導(dǎo)線直線掘進(jìn)。因此，在掘進(jìn)過程中要不斷對(duì)TBM的姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整。由于調(diào)向時(shí)會(huì)對(duì)管片安裝造成影響，為保證管片的安裝質(zhì)量，應(yīng)對(duì)TBM姿態(tài)的糾偏率及TBM偏差的極限值提出要求，糾偏率一般不得超過4 mm/1 m，橫向偏差不超過100 mm，縱向偏差不超過50 mm?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理須經(jīng)常去操作室對(duì)TBM的掘進(jìn)導(dǎo)線進(jìn)行監(jiān)控。

2.2 TBM掘進(jìn)參數(shù)監(jiān)理控制

TBM掘進(jìn)參數(shù)是決定TBM掘進(jìn)效率及后期管片安裝質(zhì)量的一項(xiàng)重要因素。在TBM掘進(jìn)過程中，監(jiān)理應(yīng)該配合操作手對(duì)TBM的掘進(jìn)參數(shù)進(jìn)行控制。TBM掘進(jìn)參數(shù)主要由地質(zhì)因素決定，包括：刀盤轉(zhuǎn)速、油缸推力、扭矩、貫入度和壓力差等?，F(xiàn)以推進(jìn)速度80 mm/min，巖石類別3類為例：刀盤轉(zhuǎn)速一般應(yīng)控制在8.0 rpm，轉(zhuǎn)速不能過高，否則影響主軸承壽命；油缸推力7 000-8 000 kn，推力過高，導(dǎo)致扭矩過高，影響減速器、齒輪箱壽命；扭矩600-700 knm；貫入度9.5-10.5 mm（推進(jìn)速度/轉(zhuǎn)速）。其中的刀盤轉(zhuǎn)速和推力是可以設(shè)定控制的。

3 TBM洞內(nèi)預(yù)制管片襯砌監(jiān)理控制

預(yù)制管片襯砌是影響工程質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)之一，是TBM施工的最終成果展現(xiàn)。預(yù)制管片由廠家生產(chǎn)，經(jīng)過28 d養(yǎng)護(hù)合格后，用機(jī)車運(yùn)輸進(jìn)洞，在TBM掘進(jìn)完成一個(gè)行程之后，巖石未暴露出護(hù)盾之前及時(shí)進(jìn)行襯砌，形成永久性支護(hù)。

3.1 進(jìn)洞管片監(jiān)理控制

管片質(zhì)量合格達(dá)到進(jìn)洞要求，管片型號(hào)與目前掘進(jìn)地質(zhì)條件相適應(yīng)。監(jiān)理人員要檢查管片上的止水條是否粘結(jié)牢固，止水條粘接不牢固會(huì)影響隧洞襯砌的防滲效果和管片的安裝效果，對(duì)隧洞襯砌結(jié)構(gòu)也不利。要求施工單位在洞內(nèi)放置備用膠，以便對(duì)止水條粘結(jié)不牢固的管片當(dāng)場(chǎng)進(jìn)行加固粘結(jié)。

3.2 管片安裝監(jiān)理控制

管片安裝要滿足結(jié)構(gòu)穩(wěn)定及內(nèi)表面過水糙率、襯砌管壁防滲的要求，這是監(jiān)理控制的重點(diǎn)。

3.2.1 影響管片拼裝質(zhì)量的因素

影響管片拼裝質(zhì)量的主要因素，包括：管片制作誤差尺寸累計(jì)；拼裝時(shí)前后兩環(huán)管片中有雜物；輔助推進(jìn)油缸的推力不均勻，使環(huán)縫間的止水條壓縮量不相同；管片拼裝時(shí)糾偏操作不符合要求；管片拼裝及糾偏時(shí)操作不當(dāng)?shù)取?/p>

3.2.2 管片拼裝質(zhì)量監(jiān)理控制

在管片安裝前，應(yīng)對(duì)定位銷和導(dǎo)向桿安裝是否到位、連接是否牢固等做認(rèn)真檢查，要求施工單位將底拱處浮渣清理干凈，以確保管片能達(dá)標(biāo)安裝。在管片安裝過程中，應(yīng)采用曲線儀及水平尺檢查管片安裝的平整度，以便及時(shí)調(diào)整。管片的安裝質(zhì)量要求一般為：管片徑向誤差±20 mm（每班測(cè)4個(gè)點(diǎn)），管片接縫寬度≯5 mm（縱向每5環(huán)測(cè)2點(diǎn)，環(huán)向1點(diǎn)），管片錯(cuò)臺(tái)≯5 mm（縱向每5環(huán)測(cè)2點(diǎn)，環(huán)向1點(diǎn)）。本環(huán)拼裝前，應(yīng)檢查前一環(huán)管片的拼裝情況，以便決定本環(huán)拼裝時(shí)的糾偏量及糾偏措施。如果管片在安裝完出護(hù)盾時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)、接縫超標(biāo)等情況，要求施工單位采取千斤頂法、側(cè)拉法等措施進(jìn)行處理。

3.3 管片修補(bǔ)監(jiān)理控制

在管片安裝過程中，很難避免出現(xiàn)管片破損的情況，因此，對(duì)安裝后破損管片的修補(bǔ)，也是監(jiān)理控制的重點(diǎn)。若修補(bǔ)不到位，會(huì)對(duì)將來的通水運(yùn)行造成很大的影響。

3.3.1 管片產(chǎn)生破損的原因

主要為：圍巖條件不好，塌方或者不均勻沉降造成管片裂縫；管片安裝時(shí)定位不準(zhǔn)，導(dǎo)致結(jié)合面破裂；管片拼裝時(shí)相互位置錯(cuò)動(dòng)，管片之間沒有形成正面接觸，輔推油缸頂推時(shí)，在接觸點(diǎn)處應(yīng)力集中而使管片角出現(xiàn)破損；拼裝器操作時(shí)轉(zhuǎn)速過大，管片發(fā)生碰撞，導(dǎo)致邊角損壞。

3.3.2 管片破損后的修補(bǔ)

要求施工單位在開工前報(bào)送管片的修補(bǔ)方案及配合比，符合規(guī)范或設(shè)計(jì)要求時(shí)，方可施工。當(dāng)管片出現(xiàn)破損時(shí)，對(duì)破損不影響止水效果的進(jìn)行修補(bǔ)，破損范圍較大影響止水效果的則應(yīng)立即更換。洞內(nèi)施工干燥，要求施工單位對(duì)修補(bǔ)的管片及時(shí)進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，防止出現(xiàn)干縮性裂縫。若管片出現(xiàn)裂縫，首先應(yīng)對(duì)裂縫進(jìn)行判定，若非貫穿性裂縫，則應(yīng)該按照合同或者方案中的約定進(jìn)行修補(bǔ)，若為貫穿性裂縫則應(yīng)立即拆除更換。

3.4 管片勾縫監(jiān)理控制

在管片安裝完后，一般要對(duì)兩片管片之間的縫隙進(jìn)行勾縫。管片的勾縫也是監(jiān)理控制的要點(diǎn)之一。由于管片勾縫工程量小，為控制拌和配合比，要求施工單位制作專用稱量儀器進(jìn)行配合比的控制。勾縫前應(yīng)檢查縫內(nèi)是否清理干凈，并灑水潤濕管片縫隙。制作專門的壓實(shí)工具，確保勾縫的密實(shí)度。由于TBM設(shè)備內(nèi)溫度較高而且干燥，要求及時(shí)對(duì)勾縫進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，防止干縮性裂縫及剝落。勾縫表面與管片應(yīng)平整，若出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)，應(yīng)按流水方向光滑的過渡，防止在通水運(yùn)行過程中由于水流沖刷而剝落。若出現(xiàn)裂縫、剝落等現(xiàn)象，要及時(shí)鑿除，并規(guī)范處理。

4 豆礫石回填灌漿監(jiān)理控制

豆礫石回填灌漿，是在管片安裝后，立即用豆礫石對(duì)管片背部與圍巖間的間隙進(jìn)行充填，然后再回填水泥漿液對(duì)充填的豆礫石固結(jié)的施工工藝。這種工藝，可使固結(jié)豆礫石、管片和圍巖共同承擔(dān)內(nèi)外荷載，同時(shí)形成一封閉的防滲圈，以提高隧洞的防滲性能。

4.1 豆礫石回填監(jiān)理控制

水工預(yù)制管片在生產(chǎn)中預(yù)留工作孔，一般為一環(huán)9個(gè)，用以豆礫石回填灌漿和管片的抓舉。在安裝底管片前，要求將底部浮渣清理干凈，然后人工鋪一層豆礫石再進(jìn)行底部管片的安裝。若安裝管片后再從5、6號(hào)工作孔吹入豆礫石，則無法保證管片正底部豆礫石回填密實(shí)度。管片背部豆礫石回填一般滯后管片安裝的2-3環(huán)，從底往上每安裝一環(huán)進(jìn)行一環(huán)的回填。豆礫石回填應(yīng)先回填5、6號(hào)孔，當(dāng)孔內(nèi)不再進(jìn)料時(shí)停止充填；然后進(jìn)行3、8號(hào)孔的豆礫石充填，當(dāng)4、7號(hào)孔有豆礫石滑出時(shí)停止充填，并將4、7號(hào)孔進(jìn)行封堵；再將噴頭插入2、9號(hào)孔，當(dāng)3、8號(hào)孔有豆礫石流出時(shí)則停止；最后插入1號(hào)孔，直至管道內(nèi)無豆礫石流動(dòng)時(shí)，完成一環(huán)的豆礫石充填?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理人員應(yīng)對(duì)豆礫石的回填密實(shí)度進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)理，重點(diǎn)是回填灌漿封閉孔的封孔質(zhì)量，包括配合比、密實(shí)度、平整度、強(qiáng)度及養(yǎng)護(hù)等。預(yù)留孔則用木樁等進(jìn)行暫時(shí)封閉。

4.2 回填灌漿監(jiān)理控制

在豆礫石充填完成后，需要進(jìn)行回填灌漿，將松散的豆礫石固結(jié)到一起。回填灌漿分為前部灌漿和后部灌漿兩種：前部灌漿主要是對(duì)底拱90°范圍內(nèi)進(jìn)行回填灌漿，將底部進(jìn)行固結(jié)硬化，確保管片不會(huì)下沉；后部灌漿是對(duì)邊頂拱270°范圍內(nèi)進(jìn)行灌漿，使管片、豆礫石、圍巖形成一個(gè)整體。

4.2.1 前部灌漿監(jiān)理控制

襯砌管片及豆礫石充填結(jié)束后，在位于管片吊運(yùn)機(jī)位置處進(jìn)行底部回填灌漿。水泥漿回填時(shí)，監(jiān)理人員要嚴(yán)格控制注漿壓力，避免由于壓力過大漿液順縫隙流入盾體內(nèi)。

4.2.2 后部灌漿監(jiān)理控制

在TBM掘進(jìn)機(jī)后配套尾部，進(jìn)行隧洞側(cè)頂拱的水泥注漿。灌漿工序一般采用自下而上、左右對(duì)稱、階梯跳孔注漿的方式進(jìn)行。4、7號(hào)工作孔注漿一般每隔2環(huán)注一個(gè)孔，為1、4、7、10環(huán)次序；3、8號(hào)工作孔每隔2環(huán)注一個(gè)孔，從第二環(huán)開始，按2、5、8、11環(huán)次序；2、9號(hào)工作孔每隔3環(huán)注一個(gè)孔，從第一環(huán)開始，按1、5、9、13環(huán)次序；1號(hào)工作孔從第一環(huán)開始每隔4環(huán)注一個(gè)孔，按1、6、11、16環(huán)次序?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理人員一定要注意注漿的串漿情況，當(dāng)孔位一樣的相鄰作業(yè)孔有漿液冒出時(shí)方可停止注漿，并嚴(yán)格控制注漿壓力及吃漿量。

4.2.3 封閉環(huán)作業(yè)監(jiān)理控制

豆礫石回填灌漿時(shí)，水泥漿液為自泳式運(yùn)動(dòng)，漿液以滲透形式進(jìn)入豆礫石。施灌時(shí)液面較高，停灌后漿液繼續(xù)滲透液面下降，部分豆礫石成為無砂混凝土狀。漿液凝結(jié)后，繼續(xù)灌漿很難充滿豆礫石的空隙，會(huì)形成疏松體。為保證水泥漿液灌漿質(zhì)量，封閉環(huán)的施作必不可少。一般為每20環(huán)左右施作一道封閉環(huán)，遇到特殊地質(zhì)時(shí)，應(yīng)減小為5-10環(huán)。監(jiān)理人員應(yīng)該嚴(yán)格要求封閉環(huán)配合比并按方案施工。

4.3 豆礫石回填灌漿質(zhì)量檢查

一是壓水試驗(yàn)。壓水試驗(yàn)孔直徑48 mm，在規(guī)定壓力下，初始10 min內(nèi)注入量不超過5 L為合格。檢查孔的位置應(yīng)布置在脫空較大、串漿集中、灌漿情況異常以及地質(zhì)條件不良的部位。每100 m檢查一次，且每次不少于4個(gè)鉆孔，頂拱、仰拱、左右邊拱各一個(gè)。

二是鉆孔取芯。在回填灌漿結(jié)束28 d后，由監(jiān)理工程師指定取芯位置，重點(diǎn)抽查灌漿異常的部位。一般每200 m取5個(gè)芯樣進(jìn)行試驗(yàn)，強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

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1008-0120（2017）02-0042-03

2017-05-18

白 凡（1987-）：男，助理工程師；通訊地址：太原市桃園四巷2號(hào)，030002