盾构过小半径曲线段施工质量控制_黄涛

第30卷增刊12010年8月

隧道建设

Tunnel Construction

Vol．30Sup．1Aug．2010

收稿日期：2010－05－08；修回日期：2010－05－30

作者简介：黄涛（1978—），男，海南人，2000年毕业于长沙中南大学城市地下工程建筑专业，本科，工程师，现从事盾构隧道施工管理。

盾构过小半径曲线段施工质量控制

黄涛

（广州市盾建地下工程有限公司，广州

510030）

摘要：本文针对广州地铁六号线盾构四标海—东项目部盾构在小半径曲线段施工中遇到的质量问题，通过认真分析研究管片渗漏水、错台、崩缺等质量缺陷成因，总结得出一些关于提高盾构隧道施工质量的纠正及预防措施，以便日后类似工程建设提供借鉴与参考。

关键词：盾构；小半径曲线；质量缺陷；渗漏水；错台；崩缺；质量控制中图分类号：U 455．43

文献标志码：B

文章编号：1672－741X （2010）增刊1－0383－04

Construction Quality Control of Shield Tunneling in Sharp Curve Section

HUANG Tao

（Guangzhou Municipal Dunjian Underground Construction Engineering Co．，Ltd．Guangzhou 510030）Abstract ：Due to particularity and complexity of shield tunneling in sharp curve section ，the construction quality is hard to control．Regarding the quality problems in shield tunneling in sharp curve section in bid 4of No．6line on Guangzhou Metro ，the causes for the segment water seepage ，segment dislocation and segment breaking are analyzed．According to the analysis ，treatment and prevention measures to improve the construction quality of shield tunnel are summarized in this paper ，which may provide reference for similar projects in the future．Key words ：shield ；sharp curve ；quality defect ；water seepage ；segment dislocation ；broken segment ；quality control

0引言

近年来，随着城市经济建设的发展需要，国家大力

支持基础设施建设，国内各大主要城市轨道交通工程建设取得了迅猛的发展。然而，在轨道交通线路的选择

上，

由于受到规划、建（构）筑物等因素制约，使得轨道交通的设计线路越来越复杂。小半径曲线段盾构施工技术与常规盾构施工技术相比较，存在着一定的特殊性，也给盾构掘进施工质量控制带来诸多难题，若采取

措施不当则容易导致隧道质量缺陷［1］

。因此，也成了从事地下工程建设技术人员另一严峻的挑战。

1概况

广州市轨道交通六号线海珠广场站—东湖盾构区间工程项目由3个区间隧道及相关附属工程组成，盾构隧道双线总长3564．21m 。盾构机在海珠广场站盾构始发井始发，依次从北京路站和越秀南站过站后，掘进至位于绿萌路的吊出井吊出。小半径曲线段隧道洞身穿越的地层大部分为＜8＞、＜9＞泥质粉砂岩、

粉砂质泥岩，局部穿越＜7＞泥质粉砂岩强风化带。

地下水位埋深0．30 3．50m ，主要为第四系的孔隙水及基岩裂隙水，孔隙水主要赋存于冲洪积的粉细砂＜3－1＞、中粗砂层＜3－2＞中，基岩风化裂隙水主要赋存于中、微风化岩中的风化裂隙之中。由于临近珠江

航道，

地下水极为丰富。本工程3个区间隧道水平方向均呈“S ”字型，隧道线形复杂，具有线路平面转弯繁复且转弯急促（最小R =250m ）、小半径曲线所占比例高（占66．95%）等特点，并且隧道垂直方向呈波浪形。而且，由于盾构机本身特性、盾构施工工法特点以及地层因素影响，小半径转弯会对盾构掘进施工尤其是隧道质量控制带来诸多的难题。因此，确保小曲线半径盾构隧道的施工质量成为本工程的工作重点和难点。

2施工难点分析

本工程所选用的三菱1638、

1639盾构机长8020mm ，其铰接为主动式铰接，铰接角度水平ʃ1．5ʎ、垂直ʃ0．5ʎ，共有16个铰接油缸，具有一定的调整盾构机

姿态优势，但其上下（左右）盾尾间隙之和仅为60 mm。结合本工程小半径圆曲线段隧道转弯急促，且在裂隙发育的＜8＞、＜9＞地层中穿过，基岩裂隙水丰富，部分圆曲线段纵向坡度也较大等特点，盾构隧道施工质量控制存在以下难点：

1）由于盾构机本身为直线形刚体，圆曲线段掘进只能形成一段段连续的折线来拟合圆曲线。为了使盾构隧道轴线与设计轴线相吻合，掘进过程中需要进行连续纠偏。圆曲线半径越小，拟合困难就越大，掘进单位距离的纠偏量也越大，纠偏精确度越低，因此隧道轴线控制难度较大。

2）线路转弯弧度大，需要左、右侧推进油缸形成一个较大的推力差才能满足盾构机的转弯要求，致使姿态调整的推力可调范围更小，从而加大质量控制难度。

3）需要使用不等的推进千斤顶分区油压来实现盾构机沿设计轴线掘进，管片出现崩缺、错台等质量问题的几率增大。

4）围岩自稳能力较强，基岩裂隙水较丰富，同步注浆液容易渗进土仓或刀盘，漏浆较严重，管片背后的空隙充填不密实。首先，使防水效果大打折扣；其次，砂浆提供不了足够的束缚力，管片在流体上浮力的作用下通环上浮；再者，小半径圆曲线段隧道盾构推进千斤顶推力不相等，管片姿态、质量等问题更难控制。

5）圆曲线段测量通视范围缩小，使得自动导向系统移站频率加快，次数增加。硬岩中掘进同步注浆质量难以保证，二次补注浆前管片背后空隙率较高，盾构机连续纠偏，管片受震动容易发生移位，且在纵向不均力作用下管片会在一定推进距离内产生较大水平偏移等，易导致自动测量系统测站坐标发生变化，出现测量偏差、误导掘进，由于需要及时调整姿态，可能会衍生质量问题。

3缺陷分析及制定措施

在实际施工过程中，一旦采取的措施不当，或者落实不到位，则不能够克服上述难题，成型隧道就容易出现管片接缝渗漏水、错台、崩缺等质量缺陷。为确保盾构隧道施工质量，借鉴以往类似工程施工经验，从工程实际出发，认真研究分析盾构过小半径曲线段施工质量缺陷通病，总结得出了以下主要质量缺陷控制措施［1］。

3．1管片接缝渗漏水

3．1．1管片接缝渗漏水原因

根据观察施工现场实体质量，并结合施工工艺、水文地质、工程地质等进行综合分析，造成小半径曲线段管片接缝渗漏水的主要原因如下。

1）拼装工艺不够规范，管片间的缝隙不均匀，局部缝隙过大，使得止水条无法满足密封的要求；K块拼装前，没有量测预留空间，强行插入致使止水条移位；挤压止水条后强行对齐操作等。

2）因围岩裂隙发育，地下水丰富，加之同步注浆量不足、未能及时稳定管环，造成部分管环上浮量较大，导致环缝止水条被扯移位，纵缝出现内外张角。

3）盾构后退，部分尾刷与管片间发生刷毛反向运动，使刷毛反卷，盾尾刷变形而密封性能下降；因管片选型错误，造成局部盾尾间隙过大，尾刷未能起到密封作用，在进行同步注浆时易漏浆。

4）由于管片的特殊受力状态，管片与管片之间存在斜向应力，使得前方管片内侧角与后方管片外侧角形成2个薄弱点，造成管片外弧面接缝处混凝土碎裂（如图1），破损范围达到止水槽，使得止水条与管片间不能密贴

。

图1管片接缝破损示意图

Fig．1Damage of segment joint

3．1．2制定纠正预防措施

1）严格按项目施工管理规定加强班组生产管理和工序质量控制。

2）加强注浆系统的设备维护保养，确保同步注浆量；增加人工复测管片的频率，并根据上浮量的变化，增减泄水孔，特殊时可采取同步注浆和二次双液注浆相结合的措施，以形成止水环和及时稳定管环。

3）通过保护尾刷和合理控制盾尾间隙，以减少漏浆量，使砂浆充分填充管环和围岩空隙，增加隧道的防水厚度，主要通过以下措施进行控制：①合理控制盾构姿态，平衡土压力值变化幅度不大；在管片拼装作业时，必须严格控制千斤顶的伸收数量，以避免盾构机后退破坏尾刷。②停止掘进时，对于油压较低的管路进行补注盾尾密封油脂，以保持尾刷密封性能。通常要求每施作止水环前，应注入盾尾1/5桶盾尾油脂，止水环的施作应保证距离盾尾有5环。③管片选型正确，保证盾尾间隙合理。

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