紀(jì)俊吉

[摘? 要]：隨著城市內(nèi)市域鐵路項目的建設(shè)，在市區(qū)段鐵路地下化的建設(shè)將成為必然的趨勢。與地鐵盾構(gòu)單洞單線不同的是，地下鐵路的建設(shè)往往采用大直徑的單洞雙線建設(shè)。大直徑盾構(gòu)法隧道的建設(shè)，對于管片的生產(chǎn)制造、運輸?shù)跹b、檢驗驗收、防水等均提出了新的挑戰(zhàn)，文章基于市域鐵路項目的實踐，首先對監(jiān)理管控內(nèi)容及各階段的難點進(jìn)行分析。對各階段的管控要點進(jìn)行總結(jié)，針對項目中常見的管片質(zhì)量問題進(jìn)行匯總分析，供同類項目參考。

[關(guān)鍵詞]：市域鐵路; 大直徑盾構(gòu); 管片; 質(zhì)量控制

U455.43B

管片自生產(chǎn)至成型，往往會出現(xiàn)諸多質(zhì)量問題，如管片外觀質(zhì)量、環(huán)面不平整導(dǎo)致裂縫、盾尾刷約束導(dǎo)致管片破損、管片防水材料脫落、螺栓連接不到位、定位孔破損等[1-3]。

對于大直徑盾構(gòu)法隧道，相對于小直徑管片，管片結(jié)構(gòu)形式及其安裝工藝和裝備皆有所不同。隨著隧道直徑的增大，管片厚度、自重、分塊數(shù)等均隨之增加，對管片的生產(chǎn)制造、運輸?shù)跹b、檢驗驗收、防水等均提出了新的挑戰(zhàn)。

為明確和規(guī)范大直徑隧道管片從選型、生產(chǎn)、拼裝、驗收的質(zhì)量控制要求，推進(jìn)大隧道內(nèi)管片“高質(zhì)量、高效率、高水平”的管理。本文基于上海軌道交通市域線機場聯(lián)絡(luò)線項目的實踐，從監(jiān)理角度出發(fā)，對大直徑盾構(gòu)管片質(zhì)量管控要點進(jìn)行分析總結(jié)。

1 工程概況

本標(biāo)段內(nèi)區(qū)間隧道均采用14 m級泥水氣平衡盾構(gòu)機進(jìn)行施工，管片外徑13.6 m，內(nèi)徑12.5 m，隧道內(nèi)單洞雙線，標(biāo)準(zhǔn)斷面見圖1。

管片采用錯縫拼裝工藝，在加強隧道整體性的同時，通過管片的旋轉(zhuǎn)，滿足隧道軸線和推進(jìn)施工的需要。管片環(huán)縫設(shè)剪力銷，縱縫設(shè)定位棒。

每環(huán)管片由封頂塊F塊（1塊：F塊）、鄰接塊L塊（2塊：L1、L2）、標(biāo)準(zhǔn)塊B塊（6塊：B1、B2、B3、B4、B5、B6）共9塊管片組成，為雙面楔形管片。

2 監(jiān)理管控內(nèi)容及難點

監(jiān)理管控內(nèi)容主要可以分為管片生產(chǎn)駐場監(jiān)理、進(jìn)場驗收、下井前驗收、管片拼裝檢驗、成型隧道驗收等內(nèi)容。針對各環(huán)節(jié)，基于本項目實踐，管控難點總結(jié)如下。

2.1 管片生產(chǎn)難點

產(chǎn)品質(zhì)量瑕疵多，原因復(fù)雜控制難。由于管片為預(yù)制化生產(chǎn)，涉及環(huán)節(jié)多，容易出現(xiàn)質(zhì)量瑕疵，如管片明顯色差、管片微小氣泡、管片表面裂紋等。對于原因的分析，往往涉及到多個環(huán)節(jié)，如原材料變化、養(yǎng)護(hù)條件變化、水質(zhì)變化、振搗不到位、脫模時間等等，原因復(fù)雜，質(zhì)量控制難。駐場監(jiān)理需做好管片生產(chǎn)管控，對不合格管片不予驗收。

2.2 下井前驗收難點

防水材料粘貼問題多，保護(hù)措施需到位。對于大直徑盾構(gòu)隧道而言，管片的防水措施比較多，包括多道彈性密封墊、外側(cè)海綿橡膠條等。防水材料的粘貼對于管片滲漏是至關(guān)重要的。部分防水材料未做好成品保護(hù)，導(dǎo)致被雨淋、太陽暴曬等，均可能導(dǎo)致防水材料脫落、失效，監(jiān)理應(yīng)督促施工單位做好成品保護(hù)措施，及時架設(shè)遮雨棚。

2.3 管片拼裝檢驗難點

過程控制測量多，姿態(tài)控制是關(guān)鍵。由于盾構(gòu)機內(nèi)部元件的遮擋，在拼裝過程中很難直接測得管片的軸線偏差、橢圓度參數(shù)。拼裝過程的管片分部指標(biāo)需通過盾構(gòu)機參數(shù)進(jìn)行計算，管片錯臺、間隙等需要人員測量得到。管片的拼裝質(zhì)量往往與盾構(gòu)機姿態(tài)密切相關(guān)，如盾構(gòu)糾偏側(cè)向分力過大導(dǎo)致管片破損、盾構(gòu)姿態(tài)偏差導(dǎo)致管片偏差過大、同步注漿不密實導(dǎo)致管片上浮等。

管片螺栓連接。隨著隧道直徑的增大，考慮到管片的運輸，管片襯砌環(huán)的分塊是相應(yīng)增加，橫向、縱向連接螺栓數(shù)也增加，螺栓的連接質(zhì)量是關(guān)鍵，監(jiān)理應(yīng)對螺栓連接質(zhì)量抽查。

2.4 成型隧道驗收難點

問題發(fā)現(xiàn)滯后，及時分析原因。對于地下工程而言，隧道結(jié)構(gòu)上的質(zhì)量問題往往不會即時出現(xiàn)，而是等到隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定后方會顯現(xiàn)。監(jiān)理應(yīng)做好定期巡視檢查工作，對于大直徑盾構(gòu)管片而言，外觀質(zhì)量的檢查往往受到光線、距離等影響，觀測難度大。對管片出現(xiàn)的較大錯臺、滲漏、破裂等情況進(jìn)行統(tǒng)計分析，分析產(chǎn)生原因，督促施工單位按照修補方案進(jìn)行修補。

大直徑管片姿態(tài)測量難度大。測量管環(huán)的傳統(tǒng)方法是平桿法，但是在大直徑盾構(gòu)隧道中測量時，由于隧道直徑大，平桿測量跨度大、盾構(gòu)隧道內(nèi)各類配套設(shè)施阻礙等，平桿法測量往往不適用，需要采用斷面法、三維激光掃描等[4-5]。

3 監(jiān)理控制要點

監(jiān)理管控內(nèi)容見圖2。

3.1 管片生產(chǎn)控制要點

（1）原材料控制、 鋼筋籠的制作檢查、混凝土澆搗控制：與結(jié)構(gòu)施工類似，不再贅述。

（2）鋼?？刂疲轰撃５目刂品譃檫M(jìn)廠驗收、澆搗前快速檢驗、定期檢驗。生產(chǎn)廠家應(yīng)采用先進(jìn)可靠的檢測技術(shù)進(jìn)行精度檢驗，高精度鋼模采用三維檢測技術(shù)。

（3）管片養(yǎng)護(hù)控制：檢查管片蒸養(yǎng)是否按靜停、升溫、恒溫和降溫四個階段進(jìn)行，溫度控制情況，施工記錄是否及時完整準(zhǔn)確，自動溫控系統(tǒng)運行情況是否穩(wěn)定;管片脫模后經(jīng)標(biāo)識再吊運至養(yǎng)護(hù)水池進(jìn)行7 d以上水中養(yǎng)護(hù)，入水前管片與水的溫度差不得大于15 ℃;在水池中管片堆放排列整齊，并擱置在軟質(zhì)材料的墊條上，墊條厚度一致;管片必須全部浸沒入水中，并且定期測量養(yǎng)護(hù)水的pH（9～12）值，保持養(yǎng)護(hù)水pH值滿足要求。管片生產(chǎn)單位及監(jiān)理單位應(yīng)定期測定養(yǎng)護(hù)水池中水的pH值并留存測定記錄。

（4）管片脫?？刂疲阂酝葪l件養(yǎng)護(hù)的試件的抗壓強度達(dá)到起吊強度方可脫模、吊運;檢查脫模、吊運操作和相關(guān)吊運設(shè)備是否按規(guī)定操作程序進(jìn)行;檢查脫模管片外觀，尤其是管片邊角、止水槽、手控、定位棒等易損部位。

3.2 管片進(jìn)場驗收要點

監(jiān)理應(yīng)對管片現(xiàn)場驗收的以下要求進(jìn)行檢查：

（1）混凝土強度、抗?jié)B等級等性能和管片結(jié)構(gòu)性能應(yīng)符合設(shè)計要求（實驗報告、管片結(jié)構(gòu)性能檢驗報告和出廠合格證）。

（2）外觀質(zhì)量不應(yīng)有嚴(yán)重缺陷。

（3）存在一般缺陷的管片數(shù)量不得大于同期生產(chǎn)總數(shù)的10%;對于一般缺陷，應(yīng)由生產(chǎn)單位按技術(shù)要求處理后重新驗收。

（4）幾何尺寸和主筋保護(hù)層厚度應(yīng)符合允許偏差（每200環(huán)抽查1環(huán)）。

（5）凡經(jīng)檢驗合格的產(chǎn)品，應(yīng)按規(guī)定填寫出廠證明書。

3.3 管片下井前驗收要點

管片防水材料粘貼完成后，監(jiān)理對管片進(jìn)行驗收，內(nèi)容包括：

（1）管片情況：破裂、裂縫、平整度情況。

（2）螺栓孔、注漿孔檢查情況：孔內(nèi)有無異物。

（3）定位棒情況：定位棒是否安裝到位。

（4）防水材料粘貼情況：防水材料是否粘貼牢固。

管片下井前，防水材料復(fù)試合格的情況下應(yīng)全數(shù)驗收，做好堆放保護(hù)與防雨、防曬措施，發(fā)現(xiàn)粘貼防水材料的部位有損壞、粘貼不牢固等情況，必須及時采取措施修補。管片制作和運輸過程中留下的油污、油漬，必須用專用工具對管片防水槽和管片端面進(jìn)行清潔。

3.4 管片拼裝檢驗要點

根據(jù)GB50446-2017《盾構(gòu)法隧道施工及驗收規(guī)范》、DG/TJ08-236-2013《市政地下工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》、設(shè)計圖紙的要求，拼裝過程的控制指標(biāo)見表1。

3.4.1 軸線偏差、橢圓度

管片平面偏差、高程偏差、橢圓度，通過管片拼裝過程盾構(gòu)機顯示的參數(shù)利用公式計算出來，管片軸線偏差的計算系數(shù)隨盾構(gòu)機構(gòu)造不同有差異。

管片高程偏差=0.26×切高+0.74×尾高+（下-上）/2

管片水平偏差=0.26×切平+0.74×尾平+（左-右）/2

管片橫徑=盾尾直徑-盾尾間隙（左）-盾尾間隙（右）

管片豎徑=盾尾直徑-盾尾間隙（上）-盾尾間隙（下）

3.4.2 錯臺、間隙

拼裝時管片錯臺，通過鋼尺測量管片之間的高低差來確認(rèn)。

拼裝時管片環(huán)縫、縱縫間隙，通過塞尺確認(rèn)管片之間的間隙。

管片錯臺、間隙測量方法

3.4.3 螺栓連接

管片螺栓采取“一次預(yù)緊一次緊固三次復(fù)緊”的工藝改善螺栓與螺孔的匹配度和緊固性。管片在拼裝成環(huán)前螺栓至少一次預(yù)緊，扭矩達(dá)到80%。管片成環(huán)后所有縱、環(huán)向螺栓至少一次緊固，扭矩達(dá)到100%。三次復(fù)緊為：管片出盾尾后，進(jìn)行第一次復(fù)緊;管片出臺車位置前，進(jìn)行第二次復(fù)緊;隧道貫通后進(jìn)行第三次復(fù)緊。

3.5 成型隧道驗收要點

根據(jù)GB 50446-2017《盾構(gòu)法隧道施工及驗收規(guī)范》的規(guī)定[6]，成型隧道驗收的項目：

主控項目：

（1）結(jié)構(gòu)表面應(yīng)無貫穿性裂縫、無缺棱掉角，管片接縫應(yīng)符合設(shè)計要求。

（2）隧道防水應(yīng)符合設(shè)計要求。

（3）隧道軸線平面位置和高程偏差應(yīng)符合規(guī)定。

（4）襯砌結(jié)構(gòu)嚴(yán)禁侵入建筑限界。

一般項目：隧道允許偏差（橢圓度、環(huán)內(nèi)錯臺、環(huán)間錯臺）應(yīng)符合規(guī)定。

對于出現(xiàn)的質(zhì)量問題，監(jiān)理應(yīng)督促施工單位編制相關(guān)的修補、注漿、堵漏方案，需注意的是相關(guān)方案必須經(jīng)過業(yè)主和設(shè)計單位認(rèn)可。

4 常見質(zhì)量問題及分析

管片常見質(zhì)量問題見圖3。

4.1 管片滲漏、濕漬

管片的滲漏、濕漬往往都是防水材料失效造成的，通過對本項目管片滲漏、濕漬的統(tǒng)計，分析其原因主要如下：

（1）防水材料粘貼后成品保護(hù)不到位：管片防水材料粘貼完成后，未及時進(jìn)行保護(hù)，導(dǎo)致下雨后防水材料脫落，提前膨脹，防水失效。

（2）防水材料不合格：防水材料本身不合格，如遇水膨脹率、膨脹時間等不滿足設(shè)計要求。

（3）管片拼裝作業(yè)不規(guī)范：管片拼裝過程中擠壓管片止水條，造成止水條被擠壓變形或粘接不牢，從而造成滲漏。

（4）地質(zhì)條件變化：盾構(gòu)在水域段、陸地段交接處掘進(jìn)時，地質(zhì)條件變化可能導(dǎo)致管片錯臺引起滲漏。

4.2 管片破損

輕微的管片破損表現(xiàn)為定位孔破損，嚴(yán)重的表現(xiàn)為大塊邊角破損，結(jié)合項目情況，分析其原因：

（1）始發(fā)段拼裝作業(yè)不成熟：在始發(fā)階段管片極易發(fā)生破損現(xiàn)象，主要是盾構(gòu)剛剛始發(fā)，對于各項施工參數(shù)尚不明確，仍在探索。

（2）定位孔破損：管片吊裝時未對準(zhǔn)定位孔，從而導(dǎo)致周邊破損，此原因可能是管片未設(shè)置對齊標(biāo)志、拼裝機操作不當(dāng)、定位孔與定位銷之間存在間隙等。

（3）管片拼裝過程操作不當(dāng)：管片拼裝機移動過快，導(dǎo)致管片受到磕碰。

4.3 管片錯臺

本項目實施過程中出現(xiàn)管片連續(xù)較大錯臺的現(xiàn)場，通過對施工條件的復(fù)核，總結(jié)原因：

（1）拼裝作業(yè)不規(guī)范，拼裝過程中未及時清理管片下方雜物、螺栓未及時復(fù)緊等。

（2）注漿控制不當(dāng)：注漿的目的是填充管片與土體之間的空隙，當(dāng)注入的漿液不飽滿、凝固時間過長，管片往往出現(xiàn)上浮的趨勢，導(dǎo)致錯臺產(chǎn)生。

（3）盾構(gòu)姿態(tài)控制不好：盾構(gòu)姿態(tài)對管片最直接的影響就是盾尾間隙，若盾尾間隙過小，往往會造成管片難以安裝、盾尾刷擠壓造成錯臺等。

4.4 管片色差

管片色差對于管片質(zhì)量影響不大，但是對于優(yōu)質(zhì)工程的創(chuàng)建是關(guān)鍵的。本項目管片色差出現(xiàn)的主要原因分析：

（1）粉煤灰原材料變化：混凝土配合比發(fā)生變化，尤其是粉煤灰的摻量、原材料廠家發(fā)生變化，導(dǎo)致混凝土色差。

（2）脫模劑變化導(dǎo)致：使用不同的脫模劑，環(huán)境溫度、稀釋比例等均會對管片表面產(chǎn)生色差。

（3）水質(zhì)變化：養(yǎng)護(hù)用水的來源、更換頻率等均會產(chǎn)生影響。

4.5 管片側(cè)面氣泡

管片側(cè)面氣泡產(chǎn)生的原因往往是由于混凝土澆筑時振搗不到位、脫模劑使用、外加劑的使用等有關(guān)。

5 結(jié)束語

大直徑管片自生產(chǎn)至拼裝成隧道結(jié)構(gòu)，從原材檢測、生產(chǎn)管控、進(jìn)場驗收、管片拼裝、隧道驗收等，涉及到較多管控環(huán)節(jié)、多家管理單位，監(jiān)理質(zhì)量管控難點多。本文基于上海軌道交通市域線機場聯(lián)絡(luò)線項目的實踐，對監(jiān)理管控內(nèi)容、各階段難點、控制要點、常見質(zhì)量問題及原因等進(jìn)行了全過程的總結(jié)，供類似項目參考。

參考文獻(xiàn)

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[4] 張鳳龍. 復(fù)雜條件下鐵路大直徑泥水盾構(gòu)施工綜合技術(shù)[M]. 北京： 中國鐵道出版社， 2015.

[5] 張仁鑫. 盾構(gòu)管片拼裝質(zhì)量可視化檢測技術(shù)研究[D]. 武漢： 華中科技大學(xué).

[6] 盾構(gòu)法隧道施工及驗收規(guī)范： GB 50446-2017[S].