盾構(gòu)管片安裝質(zhì)量問題原因分析及控制措施

盾構(gòu)管片安裝質(zhì)量問題原因分析及預(yù)防措施目錄第一篇第一篇三、管片拼裝質(zhì)量控制第一篇第一篇一、管片質(zhì)量存在問題第一篇第一篇二、管片質(zhì)量原因分析1、管片錯臺第一章管片質(zhì)量存在問題2、管片裂縫及破角第一章管片質(zhì)量存在問題3、管片破損第一章管片質(zhì)量存在問題4、管片錯縫管片沒有及時清理干凈第一章管片質(zhì)量存在問題一、管片錯臺

1、分類盾構(gòu)管片錯臺包括徑向錯臺、環(huán)向錯臺和縱向錯臺。徑向錯臺是指一環(huán)管片內(nèi)，兩相鄰管片塊接縫處存在的徑向相對位移；環(huán)向錯臺是指兩相鄰兩環(huán)管片之間環(huán)向接縫處存在的相對位移；縱向錯臺是指相鄰兩環(huán)管片在縱向上存在的相對位移，一般只在通縫拼裝時出現(xiàn)。第二章管片質(zhì)量原因分析2、錯臺原因分析

（1）管片錯臺是拼裝好的管片同一環(huán)各片，或者是管片與管片之間的內(nèi)弧面不平整。管片的錯臺，一般是由于受力不均勻造成的；當(dāng)某點的集中載荷超過設(shè)計極限后，必然會導(dǎo)致管片的相對位移。

（2）線路位于曲線段和軟硬不均地層時，容易產(chǎn)生管片錯臺現(xiàn)象。這是由于在曲線段盾構(gòu)掘進，千斤頂推力將會給管片產(chǎn)生一個向外的分力，管片自然就會向外產(chǎn)生位移，從而引起錯臺的發(fā)生。同理，在軟硬不均地層中掘進，由于地層物理力學(xué)性能差異，導(dǎo)致管片姿態(tài)容易跑偏從而產(chǎn)生錯臺。第二章管片質(zhì)量原因分析（3）管片安裝時，在盾尾殘留的渣土未清理干凈，尤其是底部，有時是盾尾漏泥沙，清理困難，在此位置的某片管片很難就位，甚至螺栓難以插入，造成錯臺。由于采用人工操作機械安裝，安裝時不按照規(guī)范要求，未調(diào)整好管片內(nèi)環(huán)面平整度，引起錯臺。管片安裝完畢后，管片螺栓未按照要求復(fù)緊造成錯臺。（4）注漿量和注漿壓力不均引起錯臺。在施工過程中，管片與圍巖之間的環(huán)形間隙采用同步注漿模式充填快凝漿，并且間隔一定環(huán)數(shù)進行二次補注漿。注漿壓力過大或過小，都將導(dǎo)致管片所受徑向壓力而產(chǎn)生徑向錯臺；注漿壓力將不均導(dǎo)致管片各部位第二章管片質(zhì)量原因分析受力不均從而導(dǎo)致管片發(fā)生錯臺。（5）管片上浮有時可造成管片錯臺。尤其在圍巖很穩(wěn)定的地層中，當(dāng)盾構(gòu)掘進速度較快時，如果沒有立即采取防止隧道管片上浮的措施，隧道管片的上部會發(fā)生連續(xù)的“疊瓦式”錯臺。第二章管片質(zhì)量原因分析3、管片錯臺控制措施（1）加強盾構(gòu)掘進過程中的參數(shù)控制，盾構(gòu)姿態(tài)應(yīng)與線路姿態(tài)相吻合；糾偏幅度控制在±(5~6)

mm；油缸行程上下左右控制在40mm范圍內(nèi)；加強盾尾間隙的量測頻率，一般應(yīng)為2次，掘進結(jié)束時量測1次，管片拼裝前量測1次，以管片拼裝前測量的結(jié)果作為最終管片選型的依據(jù)；盾尾間隙要盡量均勻。（2）嚴(yán)格注漿管理，根據(jù)不同地層，調(diào)整不同的注漿方式，控制注漿壓力，若地質(zhì)條件復(fù)雜，地面沉降大，注漿壓力不能超第二章管片質(zhì)量原因分析過其設(shè)計壓力的25%；同步注漿應(yīng)與盾構(gòu)掘進緊跟，注漿量應(yīng)保證，否則進行補充注漿。（3）安裝管片時，必須嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)范，螺栓緊固嚴(yán)格執(zhí)行“三次緊固”的原則。第二章管片質(zhì)量原因分析二、管片破損

1、形式管片在運輸、拼裝過程中，因各種原因，會造成不同程度的少量外脫缺陷，主要表現(xiàn)為：螺栓孔混凝土崩裂、崩角、崩邊，吊裝孔混凝土崩裂、裂縫，管片角邊裂縫、崩角、崩邊等。第二章管片質(zhì)量原因分析2、管片破損原因分析

（1）拼裝前：管片生產(chǎn)過程中因混凝土原材料問題、配合比問題和養(yǎng)護問題而產(chǎn)生收縮裂縫。管片運輸、翻轉(zhuǎn)、堆放以及吊裝過程中發(fā)生掉角、破損現(xiàn)象，嚴(yán)重影響外觀質(zhì)量和拼裝質(zhì)量。管片在止水材料和傳力襯墊粘貼時，必須按照規(guī)定進行粘貼，防止由于粘貼不正確造成管片在拼裝時受力不均而碎裂。

（2）拼裝過程中：拼裝時，由于管片環(huán)面之間及相鄰兩塊管片間接觸面達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，而導(dǎo)致管片角部破碎。第二章管片質(zhì)量原因分析封頂塊拼裝時，由于先行拼裝的5塊管片圓度不夠，兩鄰接塊間的間隙太小，把封頂塊強行頂入，導(dǎo)致封頂塊及鄰接塊接縫處管片破碎，破碎部位發(fā)生在鄰接塊上部及封頂塊兩側(cè)。千斤頂推力過大或者作用面不平整，導(dǎo)致管片與千斤頂撐靴接觸的部位混凝土裂縫甚至破碎。拼裝時螺栓難以穿入螺栓孔，敲打螺栓造成破損。（3）拼裝后：同步注漿后，隧道上部的漿液會逐漸向下部流動，形成下部漿液多而上部漿液少的狀況，引起管片上浮，上部管片與盾構(gòu)機內(nèi)殼間隙減少，推進時造成管片破碎。管片姿態(tài)還未完全穩(wěn)定前，當(dāng)二次注漿壓力不均勻時，會使部分管片產(chǎn)生位移，位移管片與未發(fā)生位移的管片相互擠壓會形成應(yīng)力集中，容易產(chǎn)生環(huán)向破碎現(xiàn)象。第二章管片質(zhì)量原因分析3、管片破損控制措施

（1）在搬運過程中輕吊慢放，著地時要平穩(wěn)；堆放時不宜超過4層，并正確擺放墊木。吊放管片不得使用鋼絲繩，應(yīng)采用吊裝帶吊裝。選擇、擺放好墊木，在管片車上管片擱置部位設(shè)置橡膠條，以起到緩沖作用。按要求貼好角部止水橡膠條、傳力襯墊、橡膠板。

（2）拼裝前，先測量前一環(huán)各管片之間的相互高差，包括環(huán)向和徑向。拼裝前清理上一環(huán)管片上的泥塊及泥漿，保證環(huán)面清潔，無加泥。拼裝時保證初襯砌環(huán)圓度，塊與塊不錯位。推進油缸的伸順序應(yīng)與管片拼裝順序一致。管片拼裝過程中切忌野蠻操作，強行插入和敲打。第二章管片質(zhì)量原因分析

（3）盾構(gòu)推進時，千斤頂推力設(shè)定一般不大于千斤頂最大推力的2/3，操作過程中嚴(yán)格控制千斤頂編組壓力差。

盾構(gòu)推進時，及時根據(jù)設(shè)計要求、盾構(gòu)穿越土層的變化、上部荷載情況以及測量資料來調(diào)整各項施工參數(shù)，將盾構(gòu)姿態(tài)嚴(yán)格控制在設(shè)計允許偏差范圍之內(nèi)。管片與盾構(gòu)機殼間隙較小又必須進行糾偏時，可以在前半環(huán)順著管片原軸線方向推進，待管片與機殼之間的縫隙增大后，后半環(huán)推進時再對盾構(gòu)姿態(tài)進行調(diào)整，最終使盾構(gòu)機與管片盡可能處于同心狀態(tài)。（4）同步注漿時，控制好注漿量的分布和注漿壓力，尤其是在曲線段推進和糾偏時通過改變各個注漿孔的注漿量分配和注漿壓力來調(diào)整；管片姿態(tài)以及控制較大錯臺的發(fā)生。嚴(yán)格控制二次注漿壓力，以防壓力過大而使管片開裂。第二章管片質(zhì)量原因分析三、管片上浮

1、分析對于圍巖能夠自穩(wěn)的隧道，襯砌環(huán)脫出盾尾后不受地層壓力作用，如果沒有水或未凝漿液的作用，一般不會發(fā)生上浮。當(dāng)處于富水地層或采用惰性漿液同步注漿時，襯砌環(huán)將會發(fā)生較大的上浮，且持續(xù)時間相對較短。管片上浮受到超挖、推力不均衡、糾偏、注漿壓力不均衡等內(nèi)外部因素的影響。第二章管片質(zhì)量原因分析

2、管片上浮原因

（1）同步注漿未及時凝固。隧道同步注漿漿液采用惰性漿液，24h強度很低；在富水地層中，惰性漿液初凝時間長，漿液在初凝前容易被稀釋，因此低強度漿液不僅無法對管片提供約束，相反提供了上浮力。

（2）管片受到地基回彈作用。盾構(gòu)機的重量主要集中在前盾，由盾尾至后配套臺車一段襯砌基本無壓載，管片脫出盾構(gòu)后失去了約束，同時還受到周圍土層的作用。土層可能對管片產(chǎn)生壓力，也可能盾構(gòu)出土造成地基卸載，地基回彈導(dǎo)致土層對管片產(chǎn)生浮力。

（3）施工中盾構(gòu)推進千斤頂造成的管片縱向偏心載荷，致使管片縱向發(fā)生的彎曲變形，從而可能導(dǎo)致管片上浮。第二章管片質(zhì)量原因分析3、管片上浮控制措施

（1）選擇合理的注漿漿液與合理的注漿參數(shù)；注漿有盾尾注漿和管片注漿兩種方法。盾尾注漿能夠及時均勻注漿，自動化程度高，施工控制相對容易，漿液在盾尾間隙的分布相對均勻，但堵管時清洗困難，一般只適于單液注漿，若選雙液漿，需配置專門清洗裝置。管片注漿操作靈活，容易清洗。既可選單液漿，也可選雙液漿，可對局部地段進行二次補漿，適合對隧道偏移、地表建筑物控制等特殊情況的處理，但易造成注漿不均勻，注漿孔是潛在的滲漏點，很難做到真正的同步注漿。實踐證明，盾尾注第三章管片質(zhì)量原因分析漿對管片產(chǎn)生的注漿壓力小于管片注漿對管片產(chǎn)生的壓力，所以應(yīng)首先進行盾尾注漿。當(dāng)漿液凝固達到一定強度后，再根據(jù)注漿情況進行管片二次注漿。（2）控制盾構(gòu)機姿態(tài)及參數(shù)。盾構(gòu)機過量的蛇形運動必然造成頻繁糾偏，糾偏過程就會使管片環(huán)面受力不均，所以必須控制好盾構(gòu)機姿態(tài)，發(fā)現(xiàn)偏差時應(yīng)逐步糾正，避免突然糾偏而造成管片環(huán)面受力嚴(yán)重不均。第二章管片質(zhì)量原因分析四、管片漏水

1、形式管片滲漏水主要表現(xiàn)為裂紋滲水，封頂塊漏水，接縫漏水等。地鐵施工不同于普通地下工程，其使用壽命為100年，這就要求我們施工過程中嚴(yán)格控制管片滲漏水，保證隧道今后長時間的運營使用。第二章管片質(zhì)量原因分析2、管片滲漏水原因分析（1）管片本身質(zhì)量原因

管片制作和養(yǎng)護過程中出現(xiàn)的質(zhì)量問題。（2）管片壁后注漿防水壁后注漿實施的好與壞直接影響到隧道的施工質(zhì)量，注漿的好壞不僅影響地面沉降控制，事實上，注漿也是隧道的第一道防水防線,注漿不足,直接致使接縫防水和管片防水。（3）施工原因

盾構(gòu)與管片的姿態(tài)不好，影響到管片的拼裝質(zhì)量，造成管片間錯位，相鄰管片止水帶不能正常吻合壓緊，從而引起漏水；掘進過程中推力不均勻造成管片受力不均勻而第二章管片質(zhì)量原因分析產(chǎn)生裂紋、貫穿性斷裂等而滲漏水；在掘進困難時推力過大也會造成管片產(chǎn)生裂紋而滲漏水；由于盾尾間隙不均勻，管片選型不當(dāng)，造成間隙過小，使得在掘進過程中造成管片外壁被損壞導(dǎo)致止水條漏水。由于掘進行程不足或拼裝不當(dāng)，導(dǎo)致封頂塊插入困難時止水條破壞而漏水；千斤頂撐靴在頂至管片時擺放不正，使得止水帶損壞而漏水，管片損壞、崩缺漏水。第二章管片質(zhì)量原因分析3、管片滲漏水控制措施

（1）管片質(zhì)量控制

（2）注漿控制

（3）掘進控制

以上控制方法前面已經(jīng)詳述，這里不再贅述。第二章管片質(zhì)量原因分析五、造成管片質(zhì)量問題的其他原因

1、管片生產(chǎn)運輸及吊裝

管片進場驗收是管片質(zhì)量控制的第一步，主要包括管片尺寸檢查和管片外觀檢查兩部分。管片吊裝過程中必須使用吊裝帶進行吊裝；堆放時管片應(yīng)內(nèi)弧面向上平穩(wěn)地堆放整齊，管片下及管片之間應(yīng)墊有柔性材料，墊條應(yīng)對稱放置，使管片間無碰撞，堆放高度不得超過四層。

第二章管片質(zhì)量原因分析2、千斤頂推力不均、拼裝時推力較大

推進千斤頂?shù)鬃c管片接觸面發(fā)生偏移，造成管片受力不均，致使管片局部應(yīng)力過大，從而產(chǎn)生管片質(zhì)量問題。第二章管片質(zhì)量原因分析3、盾尾間隙不均勻第二章管片質(zhì)量原因分析盾尾間隙不均勻，推進時很容易拉傷管片，拼裝難度增加，拼裝質(zhì)量難以控制。4、盾構(gòu)姿態(tài)控制第二章管片質(zhì)量原因分析盾構(gòu)姿態(tài)控制在盾構(gòu)掘進中，是很重要的一環(huán)，姿態(tài)控制的好壞直接關(guān)系盾尾間隙的大小，也就間接影響到管片拼裝的質(zhì)量。5、拼裝點位的選擇拼裝點位是指F塊安裝點位，即盾構(gòu)從后往掘進方向觀察的時鐘位。通常我們以各組油缸行程的差值的大小來判斷是否應(yīng)該選擇F管片的位置來實現(xiàn)隧道是否直行或轉(zhuǎn)彎，在兩個相反的方向上的行程差值超過40mm時，就應(yīng)該來進行糾偏重新選擇調(diào)整F塊的位置。通過F塊位置的調(diào)整環(huán)面的里程數(shù)使左右與上下的油缸行程差值就控制在30mm以內(nèi)，有利于盾構(gòu)掘進及保護管片不受破壞。在選擇F管片位置時，有兩個參數(shù)需要考慮，一個是盾尾間隙的保證；另一個是管片平面走向趨勢。

例如此時盾尾間隙頂部小并且左側(cè)推力油缸形成較短，我們就應(yīng)該把點位選在盾構(gòu)的左下角點位。第二章管片質(zhì)量原因分析6、曲線段掘進控制第二章管片質(zhì)量原因分析曲線段掘進難點在于，姿態(tài)的控制，管片點位的選擇以及注漿量的控制。7、地質(zhì)因素第二章管片質(zhì)量原因分析在復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境下，由于地層物理力學(xué)性能差異，導(dǎo)致管片姿態(tài)容易跑偏從而產(chǎn)生錯臺，對掘進參數(shù)的控制有著重大的影響，管片質(zhì)量控制的難度也隨之加大。8、同步注漿及二次注漿第二章管片質(zhì)量原因分析注漿參數(shù)的控制是盾構(gòu)施工中很重要的一環(huán)，不同漿液、不同地質(zhì)、盾構(gòu)轉(zhuǎn)彎等因素，都直接影響到注漿參數(shù)的選擇，管片最后成型的質(zhì)量與之密切相關(guān)。攪拌桶管片二次注漿位置一、管片進場驗收管片進場驗收是管片質(zhì)量控制的第一步，主要包括管片尺寸檢查和管片外觀檢查兩部分。目前預(yù)制管片制作均采用模具成型，故而管片尺寸基本不會出現(xiàn)問題。重點檢查就是管片外觀了，主要是四項內(nèi)容的檢查：裂縫、氣泡，破損缺角，止水槽以及注漿孔。第三章管片拼裝質(zhì)量控制二、管片吊裝與堆放管片吊裝過程中必須使用吊裝帶進行吊裝，不得使用鋼絲繩進行吊裝，由于鋼絲繩受力面較小，極易造成管片缺邊現(xiàn)象的發(fā)生，且在吊裝過程中，需采用柔性材料將管片外弧面四角包好，避免吊裝時碰撞，造成缺角現(xiàn)象的出現(xiàn)。

堆放時管片應(yīng)內(nèi)弧面向上平穩(wěn)地堆放整齊，管片下及管片之間應(yīng)墊有柔性材料，墊條應(yīng)對稱放置，使管片間無碰撞，堆放高度不得超過四層。堆放時應(yīng)考慮好管片型號，成環(huán)放置，方便管片下井，避免二次吊裝情況的發(fā)生。

第三章管片拼裝質(zhì)量控制三、管片防水材料襯砌環(huán)縱縫防水采用角部棱角分明的框形橡膠密封墊，密封墊由三元乙丙及遇水膨脹橡膠復(fù)合壓制成；為防止密封墊角部防水和角部受損，需在密封墊外角部覆貼自粘性橡膠薄板；盾構(gòu)機底部容易積聚泥砂和水，如不及時清除，密封墊間會夾雜泥砂，影響密封效果，所以安裝拱底塊前應(yīng)認(rèn)真清除泥砂；封頂塊兩側(cè)的彈性密封墊在拼裝前涂表面潤滑劑，以減少封頂塊插入時彈性密封墊間的摩阻力；各種材料的粘貼必須做到整齊到位。第三章管片拼裝質(zhì)量控制四、管片下井前自檢管片下井前自檢，主要檢查內(nèi)容包括：缺角掉邊、修補質(zhì)量、注漿孔、管片清潔、止水條及傳力墊等方面。若發(fā)現(xiàn)問題需及時解決，對缺角掉邊現(xiàn)象進行修補，修補質(zhì)量不合格的應(yīng)重新修補；管片內(nèi)弧面要確保清潔，預(yù)埋件表層混凝土應(yīng)鑿除干凈；止水條及傳力墊粘貼不合格或遺漏的應(yīng)重新粘貼。第三章管片拼裝質(zhì)量控制五、管片拼裝1、管片拼裝前準(zhǔn)備工作1）嚴(yán)格檢查管片質(zhì)量，不合格管片一律不能拼裝2）吊運管片注意對管片、止水條和緩沖墊的保護3）準(zhǔn)備好管片螺栓，然后裝上螺栓止水橡膠圈，備好緊螺栓工具。4）清理管片安裝區(qū)的積水、淤泥，保證管片安裝區(qū)的清潔。5）盾構(gòu)司機根據(jù)盾尾間隙、千斤頂行程、VMT自動導(dǎo)向系統(tǒng)計算出的封頂塊位置以及隧道走向，綜合確定封頂快位置，然后通知拼裝手。第三章管片拼裝質(zhì)量控制6）地面工程師根據(jù)盾構(gòu)司機提供的下一環(huán)封頂塊位置安排工人把管片按拼裝順序吊至管片車上。7）安排每一輛管片車堆放三塊管片，把最先安裝的管片放在最上面，其余類推，封頂塊放在第二輛管片車上的最上面。8）管片運輸車開到1#~2#臺車的位置處。9）利用管片吊車將管片吊至管片輸送器中間。10）管片輸送器一起向前移動進入一個循環(huán)狀態(tài)（包括：吊起、前移、下降、后退），按以上步驟將管片（根據(jù)安裝步驟）準(zhǔn)確地放置在管片安裝位置。第三章管片拼裝質(zhì)量控制2、管片拼裝原則1）管片安裝一般須從隧道底部開始，然后依次向上交錯安裝相鄰塊，最后安裝封頂塊。2）封頂塊安裝前，應(yīng)對止水條進行潤滑處理，安裝時先徑向插入，調(diào)整位置后緩慢縱向頂推。3）管片塊安裝到位后，應(yīng)及時伸出相應(yīng)位置的推進油缸頂緊管片，其頂推力應(yīng)大于穩(wěn)定管片所需力，然后方可移開管片安裝機。4）管片安裝完后及時整圓，并在管片環(huán)脫離盾尾后對管片連接螺栓進行二次緊固。第三章管片拼裝質(zhì)量控制3、管片拼裝方式盾構(gòu)管片拼裝方法隧道管片拼裝按其整體組合可分為通縫拼裝和錯縫拼裝,本工程采用帶有不同楔形量的螺栓緊固通用管片，管片形式分為L1、L2、B1、B2、B3、F六種，并用錯縫拼裝形式,錯縫即前后環(huán)管片的縱縫錯開拼裝，一般錯開1/2～1/3管片弧長，用此法建造的隧道整體性較好，環(huán)面較平整，環(huán)向螺栓比較容易穿，但施工應(yīng)力大，易使管片產(chǎn)生裂縫，縱向穿螺栓困難，縱縫壓密差。第三章管片拼裝質(zhì)量控制4、管片安裝1）拼裝機械設(shè)備管片安裝器整體外形為一圓環(huán)狀，套裝在2個安裝器行走懸伸臂上，主要用于管片的拼裝襯砌。其安裝頭具有6個自由度，包括隨安裝器的前后移動、旋轉(zhuǎn)運動、伸舉運動和繞管片自身的三軸旋轉(zhuǎn)運動，管片安裝手通過操作控制臺能夠精密控制管片的動作和定位。管片安裝器由液壓驅(qū)動，安裝器旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)角度在±200°范圍。2）對掘進過程中出現(xiàn)的管片裂縫和其它破損，要及時觀察記錄并提醒盾構(gòu)機操作手注意，并要選擇合適時間對管片進行修補。管片安裝是盾構(gòu)法施工的重要環(huán)節(jié)，其安裝質(zhì)量的好壞不僅直接關(guān)系到成洞的質(zhì)量，而且對盾構(gòu)機能否繼續(xù)順利推進有著直接的影響。第三章管片拼裝質(zhì)量控制5、管片拼裝精度1）成環(huán)環(huán)面控制：環(huán)面不平整度應(yīng)小于5mm。相鄰環(huán)高差控制在6mm以內(nèi)。2）安裝成環(huán)后，在縱向螺栓擰緊前，進行襯砌環(huán)橢圓度測量。當(dāng)測量橢圓度大于20mm時，應(yīng)做調(diào)整。