管片拼装质量控制技术Word格式文档下载.docx

管片拼装质量控制技术Word格式文档下载.docx

《管片拼装质量控制技术Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《管片拼装质量控制技术Word格式文档下载.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

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。

3.1拼装机械设备

管片安装机整体外形为一圆环状，套装在2个安装器行走悬伸臂上，主要用于管片的拼装衬砌。

其安装头具有6个自由度，包括随安装器的前后移动、旋转运动、伸举运动和绕管片自身的三轴旋转运动，管片安装手通过操作控制台能够精密控制管片的动作和定位。

管片安装器由液压驱动，安装器旋转的旋转角度在±

200°

范围内。

3.2管片的堆放运输

管片出厂前逐片进行尺寸、外观的检测，不合格者不允许进厂。

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修饰，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而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、无标志等）的管片立即退回。

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，堆放次序是依据管片安装顺序。

管片运到盾构机附近后，由管片吊装机卸到管片喂片机，再送到管片安装机作范围内，并被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。

3.3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。

本标段均采用M24弯螺栓，每环纵向10根，环向12根，计22根／环。

管片拼装过程如下：

a．用管片拼装机将管片吊起，沿吊机梁移动到盾尾位置。

b．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。

c．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

d．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。

e．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。

f．第二块管片与上一环管片和第一环管片大致对准后，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。

g．边拼装管片边拧紧纵、环向连接螺栓。

h．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。

3.4管片拼装质量控制

根据合同文件中的《技术要求》规定，以及《市政工程施工及验收技术规程》中有关圆隧道验收标准并结合拼装的工艺特点，提出本隧道盾构施工管片质量标准如下（《综合性施组》）：

衬砌成环后直径允许偏差：

12mm

相邻环环面间隙：

不大于1mm

纵缝相邻块块间间隙：

对应的环向螺栓不同轴度：

小大于1mm

相邻环管片的允许高差（踏步允许值）：

4mm

相邻管片肋面不平整度偏差：

3mm。

螺栓联结穿进：

环向螺栓和纵向螺栓，100%穿进

盾构轴线控制：

高程、平面控制均为50mm

管片无贯穿裂缝，无大于0.2mm宽度的裂缝及砼剥落现象

3.5管片拼装的注意事项

a．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。

b．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。

c．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。

d．管片拼装应满足规范规定的偏差。

e．拧紧螺栓应确保螺栓紧固，紧固力矩要达到设计要求300N．m（参考深圳5标段）。

f．同一环内各管片的相邻位置，应符合设计图纸要求，不可互换。

每环管片上有管片类型标记、环类型标记、纵缝对接标记，安装管片时应认真查看这些标记，保证管片安装正确；

管片迎千斤顶面和背千斤顶面不同，方向不要错装。

操作手在安装管片时看到管片中心标记字符应是正向的，如果是倒置的，则管片上字体朝向错误。

g．管片封顶块拼装方法为先纵向搭接2/3，然后安装器径向顶到预定位置再纵向插入。

h．安装时注意小心轻放，避免损坏管片和止水条。

i．对掘进过程中出现的管片裂缝和其他破损，要及时观察记录并提醒盾构机操作手注意，并要选择合适时间对管片进行修补。

j．每次根据需要拼装管片的位置，回缩相应位置的部分千斤顶。

过多的千斤顶回缩是十分危险的，前面土体的支撑压力会使得盾构机后移，轻则导致盾构机姿态变样，重则引趁安全事故。

4片拼装常见问题分析

4.1管片错台

a．错台的概念及分类

盾构管片错台包括径向错台、环向错台和纵向错台。

径向错台是指一环管片内，两相邻管片块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。

纵向错台是指相邻两环管片在纵向上存在的相对位移，一般只在通缝拼装时出现。

环向错台径向错台

纵向错台

b．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。

盾构机各组千斤顶油缸推力不同，导致各管片块体所受千斤顶撑靴的推力不同，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，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而产生径向错台；

注浆压力将不均导致管片各部位受力不均从而导致管片发生错台。

管片上浮有时可造成管片错台。

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。

c．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±

（5~6）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（3.142*3.14-32*3.14）*1.5*200%=8.1m3（施工组织设计参考压浆量为理论压浆量的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%。

）

4.2管片破损

a．管片破损的形式

管片在运输、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。

b．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、掘进参数没定问题、二次注浆问题。

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。

管片拼装是导致管片破损原因如下：

拼装时，由于管片环面之间及相邻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。

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。

管片错台导致管片破损。

管片破损原因统计

管片破损原因

百分比（%）

管片运输和堆放

5.3

管片拼装操作

38.2

盾构机姿态与管片姿态相互位置不一致

21.6

推进时管片受力不均匀

18.5

同步注浆量分布不合理

6.5

管片质量

9.9

c．管片防破损控制

管片破损常常是以上一种或一种以上因素综合作用的结果，经过仔细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。

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。

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。

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，无加泥。

拼装时保证初衬砌环圆度，块与块不错位。

推进油缸的伸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。

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，确认平整后在开始推进。

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。

d．管片修补措施

当管片表面出现缺棱掉角、混凝土剥落、大于0.2mm宽的裂缝或贯穿性裂缝等缺陷时，在管片脱出出盾尾并具备修补条件时，必须进行修补。

管片修补时，应分析管片破损的原因及程度，修补材料强度不低于管片强度。

管片刚出现裂缝时的修补措施如下：

在需要修补的地方凿去松散浮浆，直到露出密实混凝土为止；

再用毛刷和清水把修补面冲洗干净，接着用湿毛巾覆盖，使修补面一直处于潮湿状态。

在修补部位均匀涂抹界面剂。

均匀涂抹配置好的环氧砂浆，在距表面约5mm处再涂抹一层用黑、白水泥及快硬水泥配置好的净浆，使修补后的表面与原管片一致。

已修补好的部位需要专人不间断地浇水养护，以保持其表面湿润为准。

养护的好坏直接关系到修补强度及与原混凝土断面的结合情况。

破损深度小于3cm（管片内侧主筋保护层厚度）时，此类破损未破坏及管片的强度结构，故可以仅作表面修复处理，步骤如下：

对于龟裂及宽度小于0.2mm的裂缝，直接用砂纸把裂缝周围磨平即可。

对修补位置进行清理，用水将修补表面冲洗干净；

修补面较光滑时，作凿毛处理。

用水泥砂浆对破损部位进行修补。

使用刮刀等工具修出修补处的棱角，确保其与管片边角外形一致。

当修补块达到一定的强度后采用细砂纸打磨修补面，和管片原有面行成较好的过渡，保证外观质量。

修复后要加强养护。

如果破损较大并大于钢筋保护层厚度时，管片内部钢筋会一部分露出，如不加以处理会对管片的强度以及抗渗性带来影响。

此类破损的修补过程为：

将破损处的断块全部清理干净。

如发现钢筋有锈蚀现象，应使用除锈剂进行除锈处理。

使用环氧树脂砂浆对破损部位进行修补，使修补处外形与破碎前保持一致。

当修补块达到一定的强度后采用细砂纸打磨修补面，和管片原有面形成较好的过渡，保证外观质量。

修复完成后要加强养护。

缺棱、掉角的管片修补措施如下：

修补前将混凝土基层上的松散颗粒、油脂或其他污物清理干净，再用水浸透基层。

将管片修补剂与（快硬）水泥混合成浆体（以满足修补操作要求的稠度），用抹刀涂于准备好的潮湿（面干）混凝土表面。

表面的空隙要涂满，一次修补厚度不超过5mm。

等浆体干燥后马上再抹一层，直至抹平，将多余的浆体清理干净。

缺棱、掉角深度大于1cm时，可采用修补砂浆修补。

修补好以后应进行适当养护，保持潮湿状态，不少于3d。

用砂纸将修补处打磨光滑。

4.2管片上浮

a．管片上浮的原因

对于围岩能够自稳的隧道，衬砌环脱出盾尾后不受地层压力作用，如果没有水或未凝浆液的作用，一般不会发生上浮。

当处于富水地层或采用惰性浆液同步注浆时，衬砌环将会发生较大的上浮，且持续时间相对较短。

管片上浮受到超挖、推力不均衡、纠偏、注浆压力不均衡等内外部因素的影响。

管片位移的外部条件主要有以下两点：

衬背环形建筑空间。

盾构机的切削刀盘直径D与隧道衬砌管片的外径d有一定的差值，即△D=（6280-6000）/2=14cm。

由于盾构掘进过程中的蛇形运动，会产生超挖和理论间隙，管片与地层间存在一环形建筑空间。

在软岩地层中，当管片脱出盾尾后，如果不及时进行同步注浆填充环形建筑空间，拱顶围岩便有可能产生变形引起地表过量沉降，但这种变形消除了隧道管片与围岩间的建筑空间，即时约束管片上浮的趋势。

但在硬岩地层中，管片脱出盾尾后，由于其岩层的稳定性，环形建筑空间在相对长的时间内是稳定的，如不及时充填此空间，脱出盾尾的管片便处于无约束的状态，给管片的位移提供了可能的条件。

过量超挖。

在均质连续的地层中掘进，盾构机刀盘所承受前方开挖面的掘进阻力是均匀的，这时盾构机的掘进是连续均衡的，掘进参数也保持相对不变，盾构姿态沿轴线的控制也较容易。

深圳地区地质总的特点是：

岩性变化大，地层层面起伏大，且在隧道横断面方向也有起伏变化。

在隧道内就形成了上下左右岩性不一、软硬不均的一个开挖面，这将造成盾构在掘进过程中过量的蛇形运动，扩大管片与围岩间的建筑空间；

同时，下部地层硬，刀盘下部受到的阻力大于上部，刀盘转动切削土体过程中，极易造成上部相对软弱的土层过量切削甚

至塌方，也会扩大管片与围岩间的建筑空间。

这些过量蛇形和过量超挖形成的空闻为管片位移提供了又一可能的条件。

管片上浮的内在原因主要有以下几个方面：

管片所受浮力大于管片自重。

管片脱出盾尾后，拱顶土体全部塌落到管片结构需要一定时间和过程，不及时填充此空间，脱出盾尾的管片周围处于地下水包围的无约束状态，给管片的位移提供了条件。

盾构隧道是空心的筒体，在混凝土自重作用下有下沉的趋势，但在全断面地下水压力作用下，防水性能优良的衬砌隧道则有上浮的趋势。

管片外径6m、内径5.4m、宽1.5m

管片混凝土自重

=2500*9.8*（32*3.14-2.72*3.14）*1.5=197KN

水浮力F=

=1000*9.8*（3.14*32*1.5）=416KN

------混凝土密度，取2500kg/m³

------管片混凝土方量，约为8.05m³

V------一环管片所占体积，约42.41m³

管片自重G小于水浮力F，这就解释了管片初期为何隧道上浮位移发展原因。

注浆量不足。

理论上，浆液需100%充填建筑总空隙。

由于通常的浆液失水固结，盾构推进时，盾壳带土使开挖断面大于盾构外径，部分浆液劈裂到周围地层，导致实际注浆量要超过理论注浆量。

同步注浆未及时凝固。

隧道同步注浆浆液采用惰性浆液，24h强度很低（基本无强度）。

在富水地层中，惰性浆液初凝时间长，浆液在初凝前容易被稀释，因此低强度浆液不仅无法对管片提供约束，相反提供了上浮力。

管片受到地基回弹作用。

盾构机的重量主要集中在前盾，由盾尾至后配套台车一段衬砌基本无压载，管片脱出盾构后失去了约束，同时还受到周围土层的作用。

土层可能对管片产生压力，也可能盾构出土造成地基卸载，地基回弹导致土层对管片产生浮力。

施工中盾构推进千斤顶造成的管片纵向偏心荷载，致使管片纵向发生的弯曲变形，从而可能导致管片上浮。

B．管片上浮的控制措施

选择适当的注浆浆液。

注浆材料主要有单液型浆液和双液型浆液。

单液型浆液又可分为隋性浆液和硬性浆液。

惰性浆液中没有掺加水泥等胶凝物质，早期强度和后期强度均很低。

硬性浆液中掺加了水泥等胶凝物质，具备一定早期强度和后期强度。

双液型浆液的胶凝时间通常较短，按凝结时间来分，可分为缓凝型、可塑型、瞬凝型三种类型。

解决管片上浮问题实质上是通过同步注浆稳定管片，理想的情况是注浆浆液完全充填施工间隙并快速凝固形成早期强度，隧道与周围土体形成整体从而达到稳定。

在浆液性能上唯有选择双液瞬凝性浆液力能

解决管片上浮问题，因其时效特点在隧道位移控制上具有优势；

但双液浆随着温度变化，同种配合比化学胶凝时间因时而异，且堵管极易发生，故施工中仍以采用惰性浆液为多。

选择适当的注浆方法。

注浆有盾尾注浆和管片注浆两种方法。

盾尾注浆能够及时匀注浆，自动化程度高，施工控制相对容易，浆液在盾尾间隙的分布相对均匀，但堵管时清洗困难，一般只适于单液注浆，若选双液浆，需配置专门清洗装置。

管片注浆操作灵活，容易清洗。

既可选单液浆，也可选双液浆，可对局部地段进行二次补浆，适合对隧道偏移、地表建筑物控制等特殊情况的处理，但易造成注浆不均匀，注浆孔是潜在的渗漏点，很难做到真正的同步注浆。

实践证明，盾尾注浆对管片产生的注浆压力小于管片注浆对管片产生的压力，所以应首先进行盾尾注浆。

当浆液凝固达到一定强度后，再根据注浆情况进行管片二次注浆。

选择适当的注浆参数。

控制注浆压力。

注浆过程中，靠增加注浆压力来改善注浆加固效果应慎重，因为增大注浆压力的同时也大大增加了对管片的压力，极易引起上浮。

注浆压力一般控制在0.3—0.5MPa。

控制注浆最。

土体渗透系数越大，浆液扩散半径越大，对管片产生的压力也越大。

注浆时实际注浆量为理论空隙体积的130%-250%。

浆液分配控制为：

增大上部与下部两个注浆管注浆量和注浆压力，下部两个注浆管少注甚至可以不注。

对于整环管片来讲，上部与下部的注浆量比例为2：

1至2：

0。

控制注浆时间。

在相同注浆压力下，浆液扩散半径及对管片的压力均随注浆时间的增长而增加，相比之下，对管片的压力增长更快。

在施工中为防止注浆时间过长对管片产生不利影响往往待浆液初凝

控制浆液黏度。

在相同的注浆压力和注浆时间条件下，随着浆液黏度的增大，浆液的扩散半径与对管片的压力均减小。

在施工中通过控制浆液黏度和注浆压力，来控制浆液扩散半径。

浆液黏度不能过大。

控制盾构机姿态及参数。

盾构机过量的蛇形运动必然造成频繁纠偏，纠偏过程就会使管片环面受力不均，所以必须控制好盾构机姿态，发现偏差时应逐步纠正，避免突然纠偏而造成管片环面受力严重不均。

采取停止盾构掘进，对已上浮的管片通过注浆孔进行二次注浆。

注浆材料以瞬凝双液浆最好，注浆压注顺序应顺着隧道坡度方向，从隧道拱顶至两腰，最后压注拱底。

终止注浆以打开拱底注浆孔无渗水为条件，以防止盾构恢复掘进后管片继续上浮。

在管片拼装时，渣车装满渣土，停在桥架前，靠其重量平衡管片的上浮力，从而控制管片拼装时的上浮。

（管片进场完善、孤石处理）

编号：

202004061636