蘇洪林 錢(qián)茂春 石強(qiáng) 李成
摘要:文章依托福州地鐵六號(hào)線(xiàn)濱海新城站-蓮花站盾構(gòu)區(qū)間工程,通過(guò)擴(kuò)徑盾構(gòu)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)100環(huán)掘進(jìn)試驗(yàn),分析了管片錯(cuò)臺(tái)、破損、姿態(tài)偏移和滲水問(wèn)題的原因,并給出了相應(yīng)的處理措施,為今后類(lèi)似工程提供技術(shù)參考。
關(guān)鍵詞:地鐵;區(qū)間隧道;盾構(gòu)擴(kuò)徑;管片拼裝質(zhì)量;控制技術(shù)
0 引言
城市地鐵區(qū)間盾構(gòu)隧道管片質(zhì)量問(wèn)題主要表現(xiàn)在三個(gè)方面,發(fā)生在預(yù)制和拼裝兩個(gè)階段,其中拼裝階段導(dǎo)致的管片質(zhì)量問(wèn)題最嚴(yán)重,也最難控制,更難修復(fù)。關(guān)于管片預(yù)制質(zhì)量控制方面的文獻(xiàn)特別多,如文獻(xiàn)[1]曹長(zhǎng)柱等人通過(guò)對(duì)各種材料進(jìn)行優(yōu)選、試驗(yàn)等,提高了管片的預(yù)制質(zhì)量。而關(guān)于管片拼裝質(zhì)量控制方面的論文不多,如文獻(xiàn)[2]吳雷結(jié)合廣州地鐵三號(hào)線(xiàn)某盾構(gòu)區(qū)間出現(xiàn)的管片拼裝質(zhì)量問(wèn)題,就管片進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收、運(yùn)輸過(guò)程中的保護(hù)、拼裝過(guò)程中的技術(shù)要求以及常見(jiàn)問(wèn)題進(jìn)行了分析;文獻(xiàn)[3]王彥會(huì)結(jié)合深圳地鐵二號(hào)線(xiàn)登良站-后海站-科苑站區(qū)間管片拼裝質(zhì)量問(wèn)題,提出管片拼裝質(zhì)量控制措施;文獻(xiàn)[4]蔣益對(duì)北京地鐵某盾構(gòu)區(qū)間出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行了原因分析,并提出了應(yīng)對(duì)措施。但是,針對(duì)盾構(gòu)機(jī)擴(kuò)徑改造后掘進(jìn)中的管片質(zhì)量問(wèn)題,未見(jiàn)研究。
福州地鐵六號(hào)線(xiàn)濱海新城站-蓮花站區(qū)間隧道工程,其管片外徑為6.2 m,盾構(gòu)外徑為6.48 m,采用了深圳地鐵7號(hào)線(xiàn)桃深區(qū)間外徑僅為6.28 m的土壓平衡盾構(gòu),并進(jìn)行了擴(kuò)徑改造。本文通過(guò)擴(kuò)徑盾構(gòu)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)100環(huán)掘進(jìn)試驗(yàn),詳細(xì)分析了管片錯(cuò)臺(tái)、破損、姿態(tài)偏移和滲水問(wèn)題的原因,并給出了相應(yīng)的處理措施,為今后類(lèi)似工程提供技術(shù)參考。
1 工程簡(jiǎn)介
濱海新城站-蓮花站區(qū)間起點(diǎn)里程樁號(hào)為XK28+396.144,終點(diǎn)里程樁號(hào)為XK27+205.183,于SK27+800.933(XK27+800.933)設(shè)置一座聯(lián)絡(luò)通道及泵站,全長(zhǎng)1 190 m左右。線(xiàn)路縱斷面大體呈“V”字坡,左右線(xiàn)間距為14 m。該區(qū)間隧道覆土約6.81(蓮花站端頭)~14.51 m(聯(lián)絡(luò)通道處),始發(fā)端頭處覆土約7.36 m,盾構(gòu)機(jī)由濱海新城站始發(fā),蓮花站接收。主要穿越地層為軟土(淤泥、淤泥質(zhì)土)、含泥細(xì)中砂、砂質(zhì)黏性土。地表主要為農(nóng)田、池塘,施工影響范圍內(nèi)無(wú)重要建構(gòu)筑物。地表分布少量小河涌,小河涌寬度為10~30 m,水深為1.00~4.00 m,小河涌未采用防滲措施。地下水穩(wěn)定水位埋深為0.00~1.89 m,水位年變化幅度為1.0~1.5 m。
2 管片錯(cuò)臺(tái)原因與處理措施
2.1 管片錯(cuò)臺(tái)原因分析
管片錯(cuò)臺(tái)量的變化如圖1所示,管片同時(shí)發(fā)生了環(huán)向和縱向錯(cuò)臺(tái),而縱向和環(huán)向的錯(cuò)臺(tái)量基本差不多,多為5 mm左右。最大環(huán)向錯(cuò)臺(tái)量發(fā)生在82環(huán)與83環(huán)之間,錯(cuò)臺(tái)量值為9 mm,小于控制值15 mm。而最大縱向錯(cuò)臺(tái)發(fā)生在86環(huán)L2塊與K塊間,錯(cuò)臺(tái)量值為18 mm,大于控制值10 mm??偣灿?環(huán)(83/84/85/86)的縱向錯(cuò)臺(tái)量超過(guò)了控制值10 mm,需要糾偏、防止開(kāi)裂和防水處理等。
管片發(fā)生錯(cuò)臺(tái)的原因如下:
(1)在淺覆土淤泥質(zhì)土中盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)難控制,推進(jìn)趨勢(shì)較大,盾構(gòu)機(jī)軸線(xiàn)與管片軸線(xiàn)不一致。
(2)管片拼裝不規(guī)范。管片拼裝過(guò)程是控制管片錯(cuò)臺(tái)至關(guān)重要的環(huán)節(jié),管片拼裝工人的操作熟練程度及責(zé)任心直接影響管片拼裝完的成型質(zhì)量,有時(shí)管片螺栓未擰緊,造成隧道旋轉(zhuǎn)錯(cuò)臺(tái)。
(3)盾構(gòu)姿態(tài)糾偏過(guò)程中,因盾尾間隙不均勻,造成管片錯(cuò)臺(tái)。
(4)管片拼裝前盾尾有雜物未清理干凈。
(5)同步注漿注入量不足及漿液初凝時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。
2.2 管片錯(cuò)臺(tái)的處理措施
管片錯(cuò)臺(tái)的處理措施如下:
(1)同步注漿方面:盡量使用中上部的注漿管路。
(2)管片拼裝前必須清理盾尾拼裝部位的污泥與污水,并清理干凈前一環(huán)管片迎水面與盾尾間隙中的雜物,在盾尾無(wú)雜物、無(wú)積水的情況下才能開(kāi)始拼裝管片。
(3)螺栓復(fù)緊一定要達(dá)到設(shè)計(jì)值,并采取至少三次復(fù)緊措施:拼裝后、推進(jìn)中、脫出盾尾后。
(4)管片拼裝應(yīng)遵循由下至上、左右交叉、最后封頂?shù)捻樞?,必須運(yùn)用管片安裝微調(diào)裝置,將待裝的管片塊與已安裝的管片塊的內(nèi)弧面調(diào)整到平順相接的狀態(tài),使螺栓孔位置對(duì)正,螺栓穿插容易。
(5)合理注入盾尾油脂,減少盾尾刷帶給管片的摩擦力。
(6)合理優(yōu)化漿液配比,減少管片上浮量。
3 管片破損原因與處理措施
3.1 管片破損原因分析
破壞明顯的管片有58環(huán)B2塊8點(diǎn)位、56環(huán)B2塊2點(diǎn)位、56環(huán)B2塊12點(diǎn)位、66環(huán)B1塊12點(diǎn)位、53環(huán)K塊11點(diǎn)位。發(fā)生管片破碎的原因如下:
(1)管片中心與盾構(gòu)機(jī)中心未保持高度一致,受力不均致使側(cè)向壓力大于管片的設(shè)計(jì)受拉或設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度。
(2)搬運(yùn)和堆放時(shí)造成的破碎。在搬運(yùn)、堆放過(guò)程中的碰磕,經(jīng)常導(dǎo)致在碰磕位置處產(chǎn)生小塊破裂。
(3)盾尾間隙過(guò)小,盾構(gòu)機(jī)在推進(jìn)過(guò)程中致使管片破損。
(4)在進(jìn)行軸線(xiàn)糾偏時(shí),由于管片受力不均,導(dǎo)致部分管片碎裂。
(5)拼裝時(shí),由于管片環(huán)面之間及相鄰兩塊管片間接觸面達(dá)不到理想的平行狀態(tài),使得襯砌角部先受力而產(chǎn)生應(yīng)力集中,導(dǎo)致管片角部破碎。
(6)前一環(huán)環(huán)面不平整,塊與塊間有錯(cuò)位,導(dǎo)致下一環(huán)管片拼裝時(shí)易產(chǎn)生破碎。
(7)拼裝時(shí),管片就位速度過(guò)快而產(chǎn)生碰磕,以及存在管片錯(cuò)縫時(shí),易引起管片邊角的破碎。
3.2 管片破損處理措施
管片破損處理措施如下:
(1)加強(qiáng)管片的進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收工作,嚴(yán)禁表面不平整、缺棱、掉角、氣泡超標(biāo)、麻面和漏筋的管片運(yùn)到工地。
(2)加強(qiáng)對(duì)拼裝工的培訓(xùn),對(duì)每環(huán)拼裝明確標(biāo)識(shí),落實(shí)到人。
(3)管片拼裝中,發(fā)現(xiàn)局部環(huán)面不平整時(shí)應(yīng)暫停拼裝,及時(shí)調(diào)整傳力襯墊后再繼續(xù)拼裝,確保環(huán)面平整度。
(4)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)同步注漿量進(jìn)行注漿。
(5)在推進(jìn)過(guò)程中,嚴(yán)格執(zhí)行螺栓復(fù)緊規(guī)定,以防因管片上浮而造成管片錯(cuò)臺(tái)碎損。
(6)嚴(yán)格按照管片修補(bǔ)方案進(jìn)行管片修補(bǔ),并調(diào)整合適的色差。
(7)保持盾構(gòu)姿態(tài)、盾尾間隙,及時(shí)清理盾尾內(nèi)的泥渣。
4 管片姿態(tài)偏移原因與處理措施
4.1 管片偏移的原因分析
現(xiàn)場(chǎng)管片姿態(tài)偏移變化如圖2所示,管片不但發(fā)生了水平偏移量,也發(fā)生了垂直偏移量,且垂直偏移量大于水平偏移量。管片在含泥細(xì)沙中均向上偏移(上浮狀態(tài)),其偏移量最大發(fā)生在45環(huán),上浮量為78.1 mm,水平方向向線(xiàn)路右側(cè)偏移,其最大偏移量發(fā)生在49環(huán),偏移量為62.5 mm。發(fā)生管片姿態(tài)偏移的原因有:(1)同步注漿漿液初凝時(shí)間過(guò)長(zhǎng),管片周?chē)鷿{液短時(shí)間內(nèi)無(wú)法對(duì)管片形成約束;(2)由于始發(fā)段埋深較淺,地下水豐富,管片承壓得不到保證,造成管片上浮。
4.2 管片偏移的措施
管片偏移的控制措施有:
(1)針對(duì)盾構(gòu)機(jī)在含泥細(xì)砂中掘進(jìn)的情況,采取控制掘進(jìn)速度的措施,當(dāng)班推進(jìn)6~7環(huán),及時(shí)跟進(jìn)二次雙液注漿,目前現(xiàn)場(chǎng)按照隔兩環(huán)注一次的方法進(jìn)行。
(2)針對(duì)盾構(gòu)機(jī)推力過(guò)小、姿態(tài)難控制的問(wèn)題,采取適當(dāng)增加土壓力的方法控制上浮問(wèn)題。
(3)調(diào)整同步注漿配比,縮短初凝時(shí)間,目前同步注漿初凝時(shí)間為6~7 h,管片上浮問(wèn)題有所改善。
(4)在盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)姿態(tài)受控時(shí)盡量緩慢調(diào)整盾構(gòu)機(jī)垂直趨勢(shì),保證成型管片滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。
5 管片滲水原因與處理措施
5.1 管片滲水原因分析
管片滲水的原因:
(1)管片錯(cuò)臺(tái)。管片錯(cuò)臺(tái)一般>15 mm時(shí),止水條之間的搭接不夠嚴(yán)密,就會(huì)出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。
(2)管片碎損,往往就伴隨著管片漏水,隧道內(nèi)漏水處存在碎裂情況。
(3)在管片拼裝時(shí),由于管片拼裝手的誤操作,使防水條脫落,產(chǎn)生漏水情況。
(4)由于采用的是錯(cuò)縫拼裝,上一環(huán)管片環(huán)面不平,而下一環(huán)管片之間止水條就有可能擠壓不密實(shí),也會(huì)出現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象。
5.2 管片滲水控制措施
(1)按照隧道管片環(huán)向及縱向錯(cuò)臺(tái)控制措施,嚴(yán)格控制管片錯(cuò)臺(tái)量。
(2)嚴(yán)格按規(guī)范要求粘貼管片防水,貼防水前對(duì)管片進(jìn)行清理,膠水涂上后應(yīng)適當(dāng)晾曬后再貼防水材料,并使用橡膠錘敲擊使防水條牢實(shí)。
(3)及時(shí)組織管片進(jìn)場(chǎng),盡量選用止水條粘貼時(shí)間較長(zhǎng)的管片。
(4)提高管片的拼裝質(zhì)量,拼裝時(shí)保證管片接縫處平順,注意檢查保護(hù)管片止水條,提高環(huán)縱縫的拼裝質(zhì)量。拼裝封頂塊時(shí)采用潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑。
(5)管片拼裝前進(jìn)行管片以及盾尾清理,保證止水條干凈。
6 結(jié)語(yǔ)
本文依托福州地鐵六號(hào)線(xiàn)濱海新城站-蓮花站區(qū)間隧道工程,對(duì)擴(kuò)徑后的盾構(gòu)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)100環(huán)掘進(jìn)試驗(yàn)進(jìn)行分析,得出掘進(jìn)參數(shù)的建議值為總推力為800~1 600 tF,刀盤(pán)扭矩為1 000~1 600 kN·m,刀盤(pán)轉(zhuǎn)速為1.0 rpm左右,掘進(jìn)速度為50 mm/min左右,土壓力為1.2~1.4 bar,出土量為45 m3左右,同步注漿量為5~7 m3。
[1]曹長(zhǎng)柱,李 松,啜志強(qiáng),等.地鐵盾構(gòu)管片制作的質(zhì)量控制[J].都市快軌交通,2008,21(6):51-54.
[2]吳 雷.盾構(gòu)法地鐵隧道管片拼裝質(zhì)量控制[J].隧道建設(shè),2006(S2):41-43.
[3]王彥會(huì).淺談地鐵盾構(gòu)管片拼裝質(zhì)量控制措施[J].廣東土木與建筑,2009,16(12):29-31.
[4]蔣 益.結(jié)合北京地鐵談盾構(gòu)管片拼裝質(zhì)量[J].工程質(zhì)量,2016,34(12):48-50.
作者簡(jiǎn)介:蘇洪林(1990—),工程師,研究方向:地鐵工程施工與管理。
基金項(xiàng)目:中水七局科技項(xiàng)目(2017-541-39)