汤胜强
身份证号码：41022219910710****
摘要∶盾构法施工作为目前地下隧道施工使用较多的工艺工法，使用管片拼装成环，作永久性衬砌，抵抗外界各类作用力，形成隧道，管片拼装质量直接影响隧道的质量及其使用功能。本文从管片质量、盾构机姿态、土层改良等方面，结合郑州市区圃田220kv输变电工程线路工程电缆隧道施工第三标段工程施工遇到问题，简述管片在软弱土层和连续转弯情况下装过程中质量控制要点。
关键词∶ 土压平衡盾构机、通用楔形管片、质量检查、管片拼装、注浆等。
1.前言
盾构法与其他隧道施工工艺相比，盾构法施工安全系数更高，适用多种地质条件，对地面影响较小，明显提高施工效率，尤其适用在松软含水地层，或埋深达到10m及以上的地下结构。
2.工程简介
郑州市区圃田220Kv输变电工程线路工程电缆降道施工第三标段走径自圃田货场北侧，陇海快速路南侧红线外 5.0m向东过京港速高速、商都大道、湖河至中原陶瓷城公交站北侧高压线下方。
根据设计文件和地勘报告可知隧道平均埋深约8m。但隧道经河床处补勘资料显示∶此处于4.8-9m为淤泥，黑褐色，软塑，手捏有滑肽感，略有腥臭味。河道施工范围尤其是河床部分盾构隧道顶部覆土最小厚度约为5.4m，处于淤泥层内。
据设计文件和地勘报告综合分析可知，全段隧道转弯半径为300-700m，施工过程中技术难点在于穿越K4+290.42-K4+722.32 河道范围软弱地层K3+293.1-K4+045.97区间“S”型连续三次变径转弯。
3.盾构推进参数和管片拼装控制标准
3.1.通用式楔形管片参数
本工程采用双面楔形通用环，钢筋混凝土管片设计为C50、P10，楔形量为18mm，衬砌圆环内直径3.5m，单层钢筋混凝土管片衬砌。管片厚度250mm，宽度1.2m，隧道外径4.0m，内径3.5m，管片采用错缝拼装。管片组成为1块封顶块K、2 块相邻块B1、B2，3块标准块A1、A2和A3。管片采用榫式接头，预留构造槽粘贴防水胶条，管环间保护为传力衬垫。管片采用 M24 弯曲螺栓连接∶ 环向 14 根和纵向12根[4]。
图3.1—1 通用式管片示意图
3.2.盾构推进、注浆参数控制标准
盾构掘进过程中，严格控制盾构掘进和注浆参数，确保盾构稳定、快速下穿软弱土层和地，降低对地层扰动。盾构掘进过程中主要控制的参数根据地勘报告、设计文件及其自身技术水平进行优化调整。盾构下穿重要设施时应当严格控制出土量和注浆量，以免引起地面变形。
同步注浆采用水泥砂浆，每两环进行一次二次补浆，采用水泥水玻璃浆液，补浆位置为管片两侧上半圆范围，二次补浆采用水泥水玻璃双液浆，浆液配比为1:1[4].
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3.3.土体改良措施
合理使用外加剂，掘进时向刀盘多加泡沫和水，多搅拌改善渣土的流塑性，防止在刀盘形成泥饼，裹住刀具使之不能转动而造成偏磨，掘进中随时注意刀盘扭矩和掘进速度变化[1]，根据情况及时采取针对性措施。
3.4.管片拼装精度控制要求参数表
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3.5.盾构推进技术难点分析
施工前召开会议对施工难点主要是穿越河道范围和“S”型转弯。在这两处施工技术难度在于掘进拼装过程中如何将地面沉降和轴线偏差控制在允许范围，保证拼装管片完好且无渗漏。如施工不当不仅影响施工质量，而且可能发生安全事故。
3.5.1.穿越河道技术难点分析
施工穿越河道范围软弱地层时由于盾构机自重较大，土层承载力弱，盾构机走向控制难度非常大，尤其是机头部分。在重力下出现栽头跑偏，在盾体扭动下造成管片破损，后果主要为裂缝、掉角和错台。后果严重到可能造成渗漏进入隧道大量的水和淤泥，淹没设备，危及作业人员生命财产安全。
而且在河道内注浆加质土体不仅会污染水体，而且淤泥层注浆效果难以保证，隧道内向土体注浆，因覆上厚度担体软弱，注浆不仅难剥，而且可能造成水体污染，很可能影响施工进度。
3.5.2.“s”型弯施工技术措施
盾构隧道走径的“s”型弯道由3个半径分别为 700m、300m、400m的圆弧组成，弯道弧长度分别为276.59m、297.72m、234.24m，总长度只有808.5m，转弯半径变化大，弯道相对较短。对于盾构机这类刚性材料组成的设备来说转弯十分困难，施工难度系数呈直线上升状态。陇海快速路是郑州市区东西方向一条车流量较大的主干道，转弯处控制不当不仅会破坏管片，还会扰动土体，引起地面形变，造成意外事故。
3.5.3.施工技术难点处理措施
为了保证整体施工安全、质量和进度，按期保质顺利完工，项目组织相关精干人员和骨干人员召开专题会议，逐个分析难点，制定多个专项措施和预案，保障正常施工。
盾构机穿越特殊地段必须详细查明和分析地质状况和隧道周边环地状况[1]。根据地勘报告、实地考察及参考类似地质施工经验，决定选用浮条式盾构机，浮条式盾构机能够有效消除盾头刀盘裹死发生[1]。
在软体地址进行盾构施工，可以通过铰接和调整千斤稳定开挖面及同步注浆技术来控制地面形变。通过盾构姿态、管片拼装、同步注浆等工艺的优化，以及反较接装置、超挖刀的综合运用，有效将隧道轴线偏差控制在±50mm以内[1-3]。
加强对管片脱离盾尾产生建筑缝效时同步注浆的控制，在注浆的过程中通过控制注浆压注浆量，有效填充管片脱离盾尾产生的建筑缝隙，从而达到控制成环隧道稳定性的目的[2]。
3.5.3.1.穿越河道技术措施
过江河前要对设备进行全面的检查和保养，保证设备的完好，特别是盾尾密封、铰接密封和刀具完好[1]。
掘进时要尽量降低对地层的扰动[1]，降低推进速度和推力，平衡土压力，均匀快速通过。加泡沫或高分子聚合物增加对地层的止水性，提高盾尾密封效果[1]。
通过调整注浆配合比，缩短浆液凝固时间，提高浆液凝固速度[1]。河道范围通过洞内超前注浆加固土体，背后注浆和二次补浆提高隧道的防水性和土体稳定性，减小了管片移动的可能性，防止施工区域地表沉降。
加密布置轨枕分散管片承载应力，有效利用河道淤质泥层对管片的浮托力，降低D内部负荷在重力作用下的挠变。利用铰接和调整千斤顶伸长量，保证土压力，减少脂头保持盾构机整体平衡，为管片拼装提供稳定有利条件。
拼装时一次拧紧所有螺栓，拼装完成后及时复紧所有螺栓，管环离开盾尾后再次复紧所有螺栓。
超前注浆、同步注浆和背后注浆相结合，有效保证土体稳定，控制铰接和千斤顶伸长量保证土压平衡，螺栓复紧保证管片连接，提高隧道整体性和稳定性，加强监控量测，发现问题及时修正，保障施工稳步进行。
3.5.3.2.“S”型弯道施工技术措施
对存在构筑物的地段进行详细调查，评估施工对构筑物的影响，并采取相应措施，控制地表变形[1]。“S”型弯道主要位于陇海快速路东部起点处，车流量大，地面对土体扰动大必须要控制出土量，加大注浆量和延长胶凝时间，注浆压力按照设计要求控制值确定。
隧道掘进至转弯半径700m变为300m处，应提前进行变径，环数不少于5坏；转弯半径由300m变到400m处，提前不少于10环变径。降低掘进速度，控制出土量，缓步提高注浆压力，安排人员在注浆处地面值班，观测地表变化情况，提高地面监控量测频率，及时跟进第三方监测，比对监测结果，为掘进施工提供可靠依据。
3.5.3.3.改良措施与设计要求对比
经现场实际施工检验，采取措施取得良好的效果，实际操作中有效降低了管片破损率，管片拼装效果趋于良好。
4.管片拼装注意事项
拼装机工作时间，在拼装机工作范围内严禁无关人员进入，值班人员应在管片拼装前、后及时测量记录管片盾尾间隙值。各管片之间的环向接缝由拼装机调整旋转角度的动作挤紧，纵向缝隙由千厅顶的压力挤紧。
管片就位后应及时安装紧固连接螺栓，固定位置，控制接缝张角，成环后及时复紧，离开盾尾后再次复紧。
处理管片间时合理项和拼装机力度，不要因调整管片间隙力度过大导致管片受损，影响拼装质量。
为了保障千斤顶对推进面的压力，管片安装完成后，应收回此部千斤顶。管片定位完成后及时顶紧该管片，其他千厅顶保持工作状态。以防因总推力降低，致盾构机在反作用力下发生位移引起管片错位甚至破损。
管片拼装完成后与上环衔接吻合，线条顺滑，保证偏差控制在允许范围以内。
4.1.盾构姿态的控制及纠偏
管片纠偏就是纠正盾构隧道走向，通过调整分组油缸的推力和推进行程使管环而近似垂直设计轴线，将误差控制在设计允许范围之内，是一个渐变过程，直接关系管片拼装质量，需要若干环才能起到控制效果（纠偏太快容易造成管片受损）。过程中应当勤量测，对比测量记录，及时纠正偏差调整量，为保证地层稳定，防止渗漏，纠偏量应当控制在10mm之内。
4.2.管片拼装形状控制规定
管片拼装成环后应当及时检查管环形状，方法是用钢卷尺测量盾尾间隙，每环最少测量一次，并及时记录。根据测量结果采取相应的纠偏措施，措施主要有∶加强盾体姿态调整，合理选用管片，调整注浆方式、注浆参数及浆液比，利用千斤顶对管片施加应力整形处理，及时紧固弯曲螺栓。
5.结束语
郑州市区圃田220kv 输变电工程线路工程电缆隧道施工第三标段施工过程中采取相应措施顺利穿越软弱土层和"S"型弯道未发生渗漏和安全事故，监控量测结果显示重要地面构筑物无明显形变，管片破损率明显降低，控制在允许范围之内，拼装效果显著改善，拼装整体线条平顺，有效保证盾构掘进过程中管片拼装质量和进度，可以为同类项目提供有效的施工经验作为参考。
参考资料
[1] 陈雷、俞南钧、张转转主编.城市轨道交通土建工程施工质量控制与验收要点135-162北京∶中国建筑工业出版社，2019年02 月版
[2] 周文波、吴惠明主编.我国软土盾构法隧道施工技术综述
[3] 奥村盾构机操作手册
[4] 郑州市区心怡（圃田）220千伏线路工程电缆隧道总图部分卷册说明书