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1、 盾构管片拼装施工技术 The manuscript was revised on the evening of 2021 一、管片拼装工艺流程 盾构管片拼装的施工流程：二、管片安装施工要点 1、盾构管片现场验收 管片到达施工场地后，进场验收，主要的检验项目有：管片出厂合格证是否齐全有效；管片外表是否清洁；止水条、缓冲垫是否贴牢完好；管片标识（包括管片型号、模具编号、生产日期、生产厂家、合格状态）是否齐全和完整；管片是否有崩角、破损、砂眼或裂缝等；吊装孔螺栓孔是否完好，孔内是否有异物。然后由地面工程师对进场管片负责签收，并对每环管片做好标识，做到有据可查。卸货后由地面工班黏贴止水条。2、管片拼
2、装施工措施 管片拼装是盾构法施工的重要环节，其拼装质量的好坏不仅直接关系到成洞的质量，而且对盾构机能否继续顺利推进有着直接的影响。因此，管片在拼装前仍要进行一次检查，再次确认管片种类正确、质量完好无缺和密封垫黏结无脱落，管片的吊装孔预埋位置正确，封堵盖完好无损，以及其他主要预埋件和混凝土的握裹牢固，管片接头使用的螺栓、螺母、垫圈、螺栓防水用密封垫等附件准备齐全后，才允许拼装。每环管片拼装结束后要及时拧紧各个方向的螺栓，且在该环脱出盾尾后再次拧紧。管片进场检查 粘贴防水材料 由技术人员和质检员检查防水材料粘贴情况 吊装下井 电瓶车将管片运至盾尾 盾尾清理 缩回安装位置油缸 管片就位 拼装管片 管
3、片螺栓连接 管片脱离盾尾后 二次紧固螺栓。3、管片的堆放运输 管片出厂前逐片进行尺寸、外观的检测，不合格者不允许出厂。外观的检测内容有：管片表面光洁平整，无蜂窝、露筋，无裂痕、缺角，无气、水泡，无水泥浆等杂物；灌浆孔螺栓套管完整。安装位置正确。对于轻微的缺陷进行处理，止水带附近不允许有缺陷。达到龄期并检验合格的管片有计划地由平板车运到施工现场。管片运输时其间用垫木垫实，以免使管片产生有害裂纹，或棱线部分被碰坏。管片到达现场后由龙门吊卸到专门的管片堆放区。管片堆放区应选择适当，以免因其自重造成场所不均匀沉降和垫木变形产生异常的应力而破裂。在卸之前对管片进行逐一的外观检测，不符合要求（裂缝、破损、
4、无标志等）的管片立即退回。4、管片吊放及隧道内运输 管片下井采用龙门吊进行。洞内运输采用电瓶车牵引管片车运输。管片车上的管片堆放有序，堆放次序依据管片安装顺序摆放。管片运到盾构机附近后，由管片吊装机卸到管片喂片机，然后送到管片安装机工作范围内，按照从下到上依次安装到相应位置上。当最后一块插入块安装紧固后，一环管片即安装完毕，可以进行下一环的掘进。5、管片拼装 管片拼装时采用错缝拼装方式，先拼装底部标准块，然后按左右对称顺序逐块拼装两侧的标准块和邻接块，最后拼装封顶块。封顶块拼装时先搭接 2/3 环宽，径向推上，再纵向插入。管片拼装过程如下：1）用管片拼装机将管片吊起，沿吊机梁移动到盾尾位置。2
5、）拼装前彻底清除盾壳安装部位的垃圾和积水，同时必须注意管片的定位精确，尤其第一环要做到居中安放。3）管片拼装采取自下而上的原则，由下部开始，先装底部标准块（或邻接块），再对称安装标准块和邻接块，最后安装封顶块，封顶块安装时，先径向搭接 2/3，径向推上，然后纵向插入 4）拼装时千斤顶交替收回，即安装哪段管片收回哪段相对应的千斤顶，其余千斤顶仍顶紧。5）管片拼装要把握好管片环面的平整度、环面的超前量以及椭圆度，还要用水平尺将第一块管片与上一环管片精确找平。6）第二块管片与上一环管片和本环第一块管片对准后，先纵向压紧环向止水条，再环向压紧纵向止水条，并微调对准螺栓孔。7）边拼装管片边拧紧纵、环向连
6、接螺栓。8）在整环管片脱出盾尾后，再次按规定扭矩拧紧全部连接螺栓。管片拼装的注意事项 1每一环推进长度必须达到大于环宽 300mm(1800mm)以上方可拼装管片，以防损坏封顶块止水条。2管片吊装头必须拧紧。为避免管片旋转过程中安装头单独承受管片重量，应将 4 条压板均匀地接触管片。3管片拼装过程中，第一块管片的位置尤为重要，它决定了本环其他管片的位置及拼缝的宽窄。管片高于相邻块，将会导致封顶块的位置不够；低于相邻块，纵缝过大，防水性降低。同时，第一块应平整，防止形成喇叭口。4管片拼装应满足规范规定的偏差。5拧紧螺栓应确保螺栓紧固，紧固力矩要达到设计要求 300Nm 6.正式进洞后，错缝拼装的
7、管片封顶块位置为90o 三、监理控制方法 1、审查施工单位专项方案，主要审查审查施工顺序、工艺方法是否符合工艺流程，能否满足相关质量标准、技术文件及规范的要求；验证承包单位质保体系，安保体系是否落实，运行是否有效，对施工中易出现的质量通病或隐患防治措施是否有效，是否有针对性、可行性。2、要求施工单位岗前做好安全质量技术交底，严格按照施工方案和操作规程作业。3、加强现场质量监督，发现违规作业应及时制止。4、管片堆放不得超高，要堆放平整，避免倾覆。注意运输过程中管片安全。四、监理控制目标 管片拼装过程中应对隧道轴线和高程进行控制，其允许偏差及检验方法应符合下表规定 隧道轴线和高程允许偏差及检验方法
8、 项目 允许偏差（mm）检验方法 检查频率 地铁隧道 公路隧道 水工隧道 隧道轴线平面位置 50 75 100 经纬仪测中线 1 点/环 隧道轴线高程 50 75 100 水准仪测高程 1 点/环 施工中管片拼装允许偏差和检验方法应符合表的规定 项目 允许偏差（mm）检验方法 检查频率 地铁隧道 公路隧道 水工隧道 衬砌环直径椭圆度 5 D 6 D 8 D 尺量后计算 4 点/环 相邻管片的径向错台 5 6 8 用尺量 4 点/环 相邻管片的环向错台 6 7 9 用尺量 1 点/环 注：D 为隧道的外直径，单位：mm 五、拼装常见问题及应对措施 1、管片错台（1）错台的概念及分类 盾构管片错台
9、包括径向错台、环向错台。径向错台是指一环管片内，两块相邻管片接缝处存在的径向相对位移。环向错台是指相邻两环管片之间环向接缝处存在的相对位移。（2）导致错台的原因 管片错台是拼装好的管片同一环各片，或者是管片与管片之间的内弧面不平整。管片的错台，一般是由于受力不均匀造成的；当某点的集中荷载超过了设计极限后，必然会导致管片的相对位移。线路位于曲线段和软硬不均地层时，容易产生管片错台现象。这是由于在曲线段盾构掘进，千斤顶推力将会给管片产生一个向外的分力，管片自然就会向外产生位移，从而引起错台的发生。同理，在软硬不均地层中掘进，由于地层物理力学性能差异，导致管片姿态容易跑偏从而产生错台。盾构机各组千斤
10、顶油缸推力不同，导致各管片块体所受千斤顶的推力不同，在管片通缝拼装的情况下，容易使管片产生纵向错台。管片安装时，在盾尾残留的渣土未清理干净，尤其是底部，有时是盾尾漏泥沙，清理困难，在此位置的某片管片很难就位，甚至螺栓难以插入，造成错台。由于采用人工操作机械安装，安装时不按照规范要求作业，未调整好管片内环面平整度，引起错台。管片安装完毕后，管片螺栓未按照要求复紧造成错台。注浆量和注浆压力不均引起错台。在施工过程中，管片与围岩之间的环形间隙采用同步注浆模式充填快凝浆，并且间隔一定环数进行二次补注浆。注浆压力过大或过小，都将导致管片所受径向压力不同而产生径向错台；注浆压力不均也导致管片各部位受力不均
11、，亦导致管片发生错台。管片上浮，可造成管片错台。尤其在围岩很稳定的地层中，当盾构掘进速度较快时，如果没有立即采取防止隧道管片上浮的措施，隧道管片的上部会发生连续的“叠瓦式”错台。（3）错台的控制措施 根据以上分析，管片错台的相应防治措施有：优化线路曲线设计，尽量避免小半径的曲线段；选择合理类型的管片，转弯管片的比例必须达到实际施工的需求；严格控制管片螺栓的质量。加强盾构掘进过程中的参数控制，盾构姿态应与线路姿态相吻合；纠偏幅度控制在(56)mm；油缸行程上下左右控制在 40mm 范围内；加强盾尾间隙的量测频率，一般应为 2 次，掘进结束时量测 1 次，管片拼装前量测 1 次，以管片拼装前量测的
12、结果作为最终管片选型的依据；盾尾间隙要尽量均匀。严格注浆管理，根据不同地层，调整不同的注浆方式，控制注浆压力，若地质条件复杂，地面沉降大，注浆压力不能超过其设计压力的 25%；同步注浆应与盾构掘进紧跟，每一环的注浆量应保证在理论压浆量的 130%250%，取 200%计算），否则进行补充注浆。安装管片时，必须严格执行操作规范，螺栓紧固严格执行“三次紧固”的原则。（第一次：管片拼装中第一次紧固，紧固扭矩大小为设计的 50%；第二次：管片拼装结束第二次紧固，紧固扭矩大小为设计的 75%；第三次：管片出盾尾位置后第三次紧固，紧固扭矩大小为设计的 100%。）2、管片破损（1）管片破损的形式 管片在运
13、输、安装过程中，因各种原因，会造成不同程度的少量外脱缺陷，主要表现为：螺栓孔混凝土崩裂、崩角、崩边，吊装孔混凝土崩裂、裂缝等。（2）导致管片破损的原因 管片破碎原因很多，主要有管片本身质量问题、拼装工艺问题、掘进参数未完善问题、二次注浆问题。1）.管片拼装前导致管片破损的原因如下：管片生产过程中因混凝土原材料问题、配合比问题和养护问题而产生收缩裂缝。管片运输、翻转、堆放以及吊装过程中发生掉角、破损现象，严重影响外观质量和拼装质量。管片在止水材料和传力衬垫粘贴时，必须按照规定进行粘贴，防止由于粘贴不正确造成管片在拼装时受力不均而碎裂。2）.管片拼装导致破损原因如下：拼装时，由于管片环面之间及相邻
14、两块管片间接触面达不到理想的平行状态，使得衬砌角部先受力而产生应力集中，而导致管片角部破碎。封顶块拼装时，由于先行拼装的 5 块管片圆度不够，两邻接块间的间隙太小，把封顶块强行顶入，导致封顶块及邻接块接缝处管片破碎，破碎部位发生在邻接块上部及封顶块两侧。千斤顶推力过大或者作用面不平整，导致管片与千斤顶撑靴接触的部位混凝土裂缝甚至破碎。拼装时螺栓难以穿入螺栓孔，敲打螺栓造成破损。3）.错片拼装后导致管片破损的原因如下：同步注浆后，隧道上部的浆液会逐渐向下部流动，形成下部浆液多而上部浆液少的状况，引起管片上浮，上部管片与盾构机内壳间隙减少，推进时造成管片破碎。管片姿态还未完全稳定前，当二次注浆压力
15、不均匀时，会使部分管片产生位移，位移管片与未发生位移的管片相互挤压会形成应力集中，容易产生环向破碎现象。（3）管片防破损控制 管片破损常常是一种或一种以上因素综合作用的结果，经过认真分析再采取针对性措施进行处理，可以减少管片破损现象的发生。1）.搬运、堆放管片时的针对性措施如下：在搬运过程中轻吊慢放，着地时要平稳；堆放时不宜超过 3 层，并正确摆放垫木。吊放管片不得使用钢丝绳，应采用吊装带吊装。选择、摆放好垫木，在管片车上管片搁置部位设置橡胶条，以起到缓冲作用。按要求贴好角部止水橡胶条、传力衬垫、橡胶板。2）.管片拼装时的针对性措施如下：拼装前，先测量前一环各管片之间的相互高差，包括环向和径向
16、。根据实测数据，调整已粘贴好的纠偏锲子，以保证拼装后环面的平整度。拼装前清理上一环管片上的泥块及泥浆，保证环面清洁，无渣泥。拼装时保证初衬砌环圆度，块与块不错位。推进油缸的伸缩顺序应与管片拼装顺序一致。管片拼装过程中切忌野蛮操作，强行插入和敲打。3）.推进时针对性措施如下：推进前应仔细观察千斤顶撑靴与管片环面接触的平整度，对不平整处可增设橡胶楔子来调整，确认平整后再开始推进。盾构推进时，千斤顶推力设定一般不大于千斤顶最大推力值的 2/3，操作过程中严格控制千斤顶编组压力差。盾构推进时，及时根据设计要求、盾构穿越土层的变化、上部荷载情况以及测量资料来调整各项施工参数，将盾构姿态严格控制在设计允许偏差范围之内。管片与盾构机壳间隙较小又必须进行纠偏时，可以在前半环顺着管片原轴线方向推进，待管片与机壳之间的缝隙增大后，后半环推进时再对盾构姿态进行调整，最终使盾构机与管片尽可能处于同心状态。同步注浆时，控制好注浆量的分布和注浆压力，尤其是在曲线段推进和纠偏时通过改变各个注浆孔的注浆量分配和注浆压力来调整管片姿态以及控制较大错台的发生。严格控制二次注浆压力，以防压力过大而使管片开裂。