小曲线大坡度盾构区间管片拼装质量控制分析.docx
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小曲线大坡度盾构区间管片拼装质量控制分析
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[摘要]
1.前言
随着城市发展的加快，城市轨道交通在各个城市的普及率越来越广，特别是一、二线城市，每个城市可能已规划要建设几十条地铁线路。但是随着地铁线路实施的越来越多，地下空间也变得越来越受限，远期的地铁线路可能会越来越多的出现小曲线、大坡度等问题。而地铁区间多采取盾构法施工，在面临小曲线、大坡度的情况下，盾构区间的管片拼装质量控制就显得尤为重要。
本文结合西安地铁某项目施工经验进行总结，该项目盾构机掘进的小曲线、大坡度长度左线282米，右线306米，坡度变化均从5‰的上坡变为25‰的上坡，平曲线从直线到缓和曲线再进入R=400m的圆曲线。
2.施工难点及管片拼装质量常见的症状
2.1隧道轴线控制难度大
盾构机需要在坡度25‰的上坡、半径400m的右转曲线段长距离掘进，盾构机本身为直线形刚体，不能与曲线完全拟合。曲线半径越小则纠偏越大，灵敏度越低，轴线就比较难以控制。而且由于转弯弧度大，需要在左右油缸形成一个很大的推力差才能满足盾构机转弯的要求。致使左右两侧的油缸推力可调节范围很小，从而使得可用于盾构机姿态调整的油缸推力调整量很小，这就更加增大了隧道轴线控制和盾构机姿态纠偏难度。小曲线段盾构施工参数需要经过计算并结合地质条件、施工经验等各方面因素综合考虑后方可确定。
2.2管片拼装质量控制难度大
隧道管片衬砌轴线因推进水平分力而向圆曲线外侧偏移，在小半径曲线隧道中盾构机每掘进一环，由于管片端面与该处轴线产生的夹角，在千斤顶推力的作用下产生一个水平分力，使管片脱出盾尾后，受到侧向分力的影响而向曲线外侧偏移从而发生错台和破损。小曲线段盾构机掘进管片拼装质量要求较高，如盾构机姿态控制不到位、管片选型不合理、拼装手拼装技术差等都将影响成型隧道管片的拼装质量。
盾构机在小曲线段掘进时管片受力图
2.3管片拼装质量常见的症状
盾构机在大坡度、小曲线段掘进出现的管片质量分别为管片破损、渗漏水、错台。
3.管片质量缺陷的原因和控制措施
盾构机在小曲线、大坡度段掘进过程中出现的管片质量问题经过分析主要由以下几个方面造成，并针对主要原因制定了控制措施和预防措施。
3.1进场管片自身质量问题
（1）原因分析：
管片生产过程中养护不到位、管片在场内存放、吊装装车时造成的损坏。
（2）控制措施：加强管片进场验收流程，对管片的外表、管片的生产日期、养护时间、管片的模具编号进行检查。项目部对进场每环管片由专业的质检工程师进行自检，然后再报现场监理验收合格后才允许卸车。
（3）预防措施：要求管片厂加强管片生产过程的控制，项目部派专人驻场控制管片出厂的质量。
3.2管片吊装、存放时造成损坏。
（1）原因分析：管片吊装和存放时因人员的操作问题，导致管片与管片间的碰撞造成管片的破损。
（2）控制措施：管片吊卸时必须小心轻放，防止管片被撞坏，影响管片的质量，吊卸时有专业的思索工指挥。管片堆放时，管片与管片之间必须放置枕木，防止管片受力不均匀，使管片产生裂缝。管片的堆放高度不得高于3块管片的高度。为防止管片吊装时出现损坏，项目部采用16/50t龙门吊进行吊装，并配备专人辅助操作。管片堆放时，底部放置管片托架，管片托架上粘贴4块橡胶皮用来保护管片，防止管片受力不均匀产生破损现象。
（3）预防措施：加强作业人员的安全教育，管片吊装、吊放做好过程控制。
3.3管片止水条失效，导致管片渗漏水
（1）原因分析：主要原因是管片防水材料粘贴完成后没有及时进行保护，导致防水材料遇下雨天局部膨胀失效。
（2）控制措施：管片堆放场地搭设遮雨棚，下雨天可以在遮雨棚内进行管片防水材料的粘贴。管片止水条遇水后会发生膨胀，失去止水效果。在下雨天，需用油布遮盖好粘贴完成的管片，对管片的止水材料起保护作用，确保管片拼装后不出现渗漏水的情况。
（3）预防措施：每日查看天气状况，如有下雨天应提前做好管片的覆盖工作。
3.4同步注浆不饱满导致盾构推进过程中管片发生移动，导致管片间出现错台。
（1）原因分析：小曲线段盾构掘进，注浆量不变的情况下，小曲线外侧的注浆量难以平衡转弯时盾尾对管片的挤压，造成管片破损、错台。
（2）控制措施：盾构机掘进过程中做到边掘进边注浆，不注浆不掘进的原则，同步注浆要求注浆量和注浆压力双控的原则，增加管片小曲线半径外侧的注浆量，防止管片在小曲线半径内侧盾尾挤压作用下产生整体向外位移。
（3）预防措施：保证每环同步注浆量满足要求，同步注浆时适当增加小曲线外侧注浆管路压力。
3.5管片螺栓未及时复紧造成推进过程管片发生移动导致管片错台、破损
（1）原因分析：盾构机在小曲线段掘进时，管片螺栓的复紧不及时将直接导致管片的错台和破损，如螺