盾构法施工质量控制.docx
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盾构法施工质量控制
盾构法施工质量控制
'20'
建筑与发展
JianZhuYuFaZhan
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YiXianXieZhen
盾构法施工质量控制
付新生
【摘要】随着城市的现代化,地下轨道交通的高速发展,盾构法因其先进的施工工艺,具有较高的施工效率和安全环保,
逐渐成为隧道施工的主要方法.本文就盾构的施工实践,论述盾构掘进质量控制方法,并对一些质量控制进行了探讨.
【关键词】盾构施工质量控制.
1盾构法施工特点
盾构施工的主要原理是尽可能在不扰动围岩的前提下进行施
工,最大限度地减少对地面建筑物及地基内埋设物的影响.为
达到这一目的,除了刀盘和盾构钢壳可以被动的产生支护作用
外,使用压力仓内泥土或泥水的压力来平衡掌子面的土压力和
水压力,防止土体坍塌,使用壁后及时注浆以填充由开挖产生
的盾尾空隙,主动地控制围岩应力释放和变形是盾构技术的关
键.
目前,国内盾构法施工由若干预制钢筋混凝土管片或砌块
拼装而成隧道衬砌结构体,其管片必须满足工程结构的强度和
刚度要求,满足工程所提出的安全质量指标要求,因此预制钢
筋混凝土管片的质量控制非常重要.
2盾构法施工质量控制要点
2.1预制钢筋混凝土管片质量控制要点
混凝土管片对材料和成型方法都非常敏感,对强度,抗渗
性,耐久性,外观质量,尺寸等要求都非常严格的高精度钢
筋混凝土预制构件.
管片生产过程中的每一道工序都可能影响最终的管片质量,
因此对于管片的质量控制,仅仅靠各种原理统计远远不够,必
须有效的应用这些原理,尽可能的多方面考虑可能影响管片质
量的每一个细小的因素,从原材料的选择上严格按照规范标准
和设计图纸要求进行选择,对钢筋制作,混凝土配合比优化,
混凝土的入模浇筑及混凝土的拆模,养护进行严格的控制,并
通过现场的管片试生产试验对各个工序进行确认和修改,因此
要选择具备相应资质等级的生产厂家进行生产.
2.2钢筋骨架制作加工的质量控制
管片的钢筋骨架关系着管片的结构安全及耐久性,生产必
须要严格要求;钢筋骨架按先成片（在焊接台生产）后成笼（在胎
膜焊接生产）的生产顺序进行流水作业.钢筋骨架除组合焊接质
量外,还需要注意钢筋骨架的几何尺寸以保证钢筋骨架在模具
中的保护层,如果保护层过大,则会影响管片承载能力,保
护层过小会影响管片的耐久性.
2.3钢筋笼入模前的质量控制
①清理模具时要防止管片因内表向光洁度不够而产生气泡.
②脱模剂要均匀的喷刷在钢模与混凝土所有接触面特
别注意模具的边角处及手孔位置,保证涂后不流淌,不漏涂;
脱模剂的选择要根据实际施工情况进行现场试验确定.
③在正常生产状态下,对钢模要实施浇筑前的快速检查和
定期检查,一般以制作l00环管片作为暂定检查周期.质检人
员必须坚持每块模具浇筑前测量钢模的合模精度,以保证生产
的每一块管片的质量,钢模的合模精度一般要求高于管片精度
0.15mm.
2.4钢筋笼入模,保护层及预埋件安装的质量控制
①钢筋应放于钢模平面中间,其四个周边及底面须扎有砂
浆垫块或塑料垫块,厚度符合设计规定的混凝土保护层厚度;
②钢筋骨架不得与螺栓手孔模芯相接触:
③安装螺栓芯棒必须到位,不得有松动现象;
④安装压浆孔及拼装预埋件时,其底面必须平整密贴于底
模上;
⑤所有预埋件必须按照设计要求准确就位,并固定牢靠,
防止振捣时移位:
⑥钢筋上不得有油渍和污油;
2.5混凝土拌合的质量控制
混凝土配合比必须经过试验合格后才可使用,混凝土坍落
度控制在3～6Cm,每次搅拌须作好记录.按照规范要求的拌
合时间充分搅拌确保混凝土和易性及均匀性,同时杜绝超时搅
拌,避免超时搅拌造成含气量小,影响管片的耐久性.
2.6混凝土运输,浇筑,振捣的质量控制
①搅拌好的混凝土应立即使用,防止在运输的过程中长时
间没有搅动而发生离析或初凝,运输时间根据混凝土的坍落度
及天气情况而定,一般不宜超过30分钟.
②浇筑过程中正确的操作能够防止粗集料离析,混凝土应
该垂直下落,下落高度控制在1.5111以内.浇筑顺序从管片模
具两端的底部开始浇筑,下料速度应同振动效果相匹配.
③振捣是管片成型质量的关键工序,振动时间,混凝土坍
落度,布料速度和振动器效率是构成振捣效果的四大因素.因
此在管片正式生产前,必须经过模块试验和试生产来确定有关
制作参数.
④混凝土的温度应控制在不超过35℃,在实际操作中尽量
保持低温,并使混凝土远离有空气流动的干燥环境.
2.7混凝土抹面收光质量控制
①混凝土抹面分三步:
粗抹面（刮平）用直尺（最好选择振动
刮板）初步抹平;中抹面（镘平）在混凝土析出水上升到表面之前
完成;精抹面（抹平）时混凝土硬化直到所有的析出水已消失,
手按混凝土表面不留下大于2mm的印痕,抹平时将水泥砂浆
带列表面,形成一层致密,坚实,光滑的水泥砂浆面层.
②抹面太早,或涂抹过度,引起泌水量增加,产生塑性
收缩,在管片外表面产生细而不规则的地图样开裂（龟裂）.要
根据浇筑的混凝土的性质和当时的天气情况来调整三次收光的时
机.管片的抹血收光不但关系到管片的外观质量,还关系管片
的耐久性等一系列问题.
2.8混凝土养护质量控制
每块管片必须设有保温设施,并在蒸养前安放完善.混凝
土预养期的最佳时间通常为4～6小时,使混凝土管片经历的初
步水化并改善其稳定性,这样可提高后期强度,这个时间的长
短主要取决于水泥类型,最高养护温度,外加剂类型等,通
过试生产时的试验实践来确定.
①混凝土养护主要采用低压蒸汽式,升温梯度每小时不得
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超过15℃,最高温度为60℃,混凝土在最高温度下的养护时
间决定了其在养护期间强度增长的最大值.养护温度最大值越
高,养护时间就越短.
②在养护期结束时,已硬化的混凝土对热震的敏感程度要
比新混凝土小的多,因此,对冷却速度的控制不需要象加热速
度那样严格,但还是将冷却速度最好控制在10℃以内,以避
免降温速度过快,使混凝土出现裂缝.
③养护过程中应避免出现中断养护,中断养护不仅影响混
凝土的最终强度,而且混凝土也会受到干湿循环的损害.
2.9混凝土脱模质量控制
在同条件下养护的混凝土试块的强度达到要求的脱模强度
后,按照模具操作手册一般先拆侧板,后端头板.脱模采用
专用吊具,平稳起吊,起吊时吊具和钢丝绳垂直,起吊后翻
片机上成侧立状态,且所有与管片接触部位都有柔性材料予以
保护.
3盾构掘进质量控制要点
在盾构法施工中,盾构掘进技术和管片拼装是盾构工法的重
点,直接影响成型隧道的质量,掘进时必须注意以下几个方面:
3.1土压
正常掘进理想土压应比开挖面土压大0.8～0.1MPa,初始
掘进根据实际掘进时的推力可适当的降低土压力.一般土压最
低不能低于开挖面土压力0.05MPa.
①土压控制
土压平衡盾构机掘进时,是将刀具切削下来的土体充满土
仓,利用这种泥土压与作业面的土压与水压平衡,同时利用螺
旋输送机进行与盾构机推进量相应的排土作业,掘进过程中始
终维持开挖土量与排土量的平衡,以保持正面开挖面的土体稳
定.
②土压平衡模式下排土量的控制排土量的控制是盾构在土压
平衡模式下工作的关键技术之一.理论上螺旋输送机的排土量
Qs是由螺旋输送机的转速来决定的,千斤顶的速度和P值设定
后,盾构机可自动设置理论转速N.
Qs:
VSXN
式中Vs一设定的每转一周的理论排土量
QS应与掘进速度决定的理论碴土量Q0相当,即:
Qo:
hXV×No
A一切削断面面积
V一推进速度
N0～土体松散系数
通常理论排土率J【}jK:
OS/Qo表示.
理论}K值应取1或接近1,这时碴上有低的透水性H_处于
好的流状态.事实I,地的十顾不一定都具有这种性质,
螺旋输送机的交际HJ不符,当碴处tT馊状态时,因摩
擦大,碴土螺旋输送机lfl输送遇到的阻也人,容易造成
结堵塞现象,实际排i:
量将小J理论排i,则必须依靠增
人转速来增大实际排土量,以使之接近Q0,这时Q0<QS,K
>1:
当碴上柔软向富有流动性时,t仓内高压力作用下,
碴土自身有一个向外流动的能力,从而碴土的实际排土量大于
螺旋输送机转速决定的理论排土量,这时Qo>QS,K<1,
此时必须依靠降低螺旋输送机转速来降低实际排出土量.
当渣土的流动性非常好时,由于螺旋输送机对碴土的摩擦
阻力减少,有时会产生碴土喷涌现象,这时转速很小就能满足
出土要求.
3.2推力控制
初始掘进应当严格控制推力,特别是盾构初始掘进前10
环,最大推力应控制在1200t以下.当推力接近1200t时,应
适当降低推进速度,或适当降低土压,但要保证合理土压并严
格控制出土量;推进前l0环时应当设专人观察反力架的稳定情
况,如果出现异常情况立即停止掘进;当反力架变形或后背墙
体出现裂缝时应立即停止掘进并查找原因,排出后再继续推
进.
3.3推进速度
在初始掘进速度应控制在30mm/min之内,掘进速度较稳定
时,在盾构机姿态及推进参数都良好的前提下可适当加快掘进
速度,但一般不能超过60mm/miiq.
3.4同步注浆
盾构开始推进1OOmm后时开始进行同步注浆,首先根据实
际的推进速度确定注浆的流量,随时根据推进速度及需要注入
的总量对其进行调整,当盾构推进至l100mm左右（即距一环
推进完成还差1O0/11/n）时,停止同步注浆,进行管路冲洗.
同步注浆浆液的凝结时间控制在12～l8秒之内.A液,B液的
混合液注入量控制在理论空隙的1.2～1.5倍之间.
3.5补注浆
为防止同步注浆出现未能完全填充管片外空隙的情况,需
要通过管片_卜的注浆孔对管片外侧进行二次补注浆,二次补注
浆安排在拼装管片时进行,补注浆的压力应该比同步注浆的压
力高,以更好的对外部间隙进行填充.
盾构掘进10环左右时开始补浆,补浆量以压力控制一般不
超过0.6MPa左右;补浆位置和同步注浆方位相反.
3.6盾构机姿态
在盾构掘进过程中,盾构机轴线严格控制在±3Omm以内,
操作人员（拼装手）每环必测管片和盾壳的间隙,尽量使各
位置的间隙相等,当间隙量有差别时,通过加贴软木衬垫来调
整:
当间隙量相差较大时,通过左右曲管片来调整间隙量.另
外严格控制管片的超前量,保证管片姿态和盾构姿态的一致
性.
在不同的地区,土质情况不太一样,通过对地质勘察了
解,在盾构机掘进的过程中,采取加泥,加泡沫来改善土壤
的塑性指标,从而减少刀盘的扭矩.
4盾构掘进过程中的注意事项
4.1管片崩缺,裂纹
管片的崩缺,裂纹对隧道产生的危害比较大,管片损坏后
进行修补,修补后的防水性能比原始混凝土差,这样征今后的
使过程中,管片最先损坏的应该是这止匕以行受过损坏的部
位,所以管片的损坏对永久结构的使川寿命仃定的影响.造
成管片崩缺,裂纹的土要原冈如卜:
①盾构操作方向的州题
吊运和拼装过程中的碰撞损坏,盾构机姿态控制不好.如
蛇行或盾构机轴线与管片轴线偏差过人,各组摊进千斤顶推
相差过大等.
②管片1浮方面的原因
随着盾构推进,管片环脱盾尾后,刻受到浆液或地下
水浮力的作用要浮,而位于盾尾内刚拼装的管片则受到盾尾
约束,使管状的隧道结构相当于悬臂梁,在盾尾附近的管片受
到的弯矩最大,故管片的开裂往往在脱m盾尾后2～3环处出现
的概率最大.
（下转第19页）
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我们可以推出上游污水的势能可以转化为下游污水的动能,
从而增大流速,可保证污水在管道中不会沉淀.示意如图:
断面l
另外,也可在坡度偏小的管线的卜游井内设自动阀门.当
上游井水位集到一定位置时,阀门自动打开,从而对下游管线
进行一次冲洗,使管中的淤积物得到冲刷,便达到自我清通的
效果,但此种方法对于污水中含有杂质特多即淤泥大于2O%时
的情况下是不适用的.
除此之外,还可采用在出户管最上游接入建筑物雨水管的
方法,即在暴雨时,对下游管道进行冲洗.对于交叉井偏小,
清通不方便时,可采取在交叉井的上游设一沉渣井的方法进行
处理,这要求对沉渣进行及时清通.
（三）其他原因导致管道堵塞的研究
其他原因主要包括以下几方面:
施工中清理不彻底,接口
处有砂浆挤入下水道,造成下水道的沉淀和淤积,久而久之,
就会发生堵塞;建筑垃圾和生活垃圾等进入下水道,卡死管道
而造成堵塞;有大量含有脂肪的污水排入管道,使排水断面减
少而堵塞;绿化中一些植物的须根伸入管道,以及菌类植物在
管道中的生长,久之形成堵塞.
针对上述原因造成的管道堵塞,可采取水力清通和机械清
通的办法加以处理.
1,水力清通法
是用水对管道进行冲洗,将上游管中的污泥排入下游检查
井,然后用吸泥车抽汲运走.水力清通法操作简便,功效较
高,工作人员操作条件较好,目前己得到广泛采用.清通时
常采用的吸泥车型式有:
装有隔膜泵的南泥车,装有真空泵的
真空吸泥车,装有射流泵的射流泵式吸泥车,水力冲洗设备常
用的是水力冲洗车.
2,机械清通法
当管内淤塞严重,淤泥已粘结密实,水力清通的效果不好
时,需要采用机械清通方法.机械清通工具的种类繁多,主
要有:
骨骼形松土器,锚式清通工具,气动式通沟机,钻杆
通沟机等.
（四）技术管理对于管道养护的重要性
做好排水管道的技术管理工作,是搞好管道养护的重要保
证.首先要做好技术档案的归档,要定期对管道进行巡视检查
和技术检查,做好排水泵站机组和设备的技术检查和鉴定,在
下雨后要及时进行雨后检查等.同时,应加强对巡视人员的管
理和专业知识的教育,尤其对巡视检查人员,应进行专业培
训,使他们能够掌握管道检查的基本技能,熟悉必要的业务知
识.
在巡视检查中需要观察以下几方面:
地面有无沉陷,有无
过重的外荷载,井内有无异变,水流是否正常,有无违章接
入管线,有无堵塞物等.
（五）电子信息系统（GIS）在污水管网中的应用
利用GIS技术建立排水管网管理信息系统已经成为排水管网
管理的一个新的发展趋势,这不仅满足了排水管网的管理要
求,并实现了管网的信息化管理,同时还大大减轻了管理人员
的工作强度,提高了管网的管理效率,极具推广价值.
结束语
城市排水系统的正常运行,标志着一个城市在市政工程
建设和环境保护意识方面迈上了一个新的台阶.在工作中,
我们必须要加大研究力度,让养护维修和管理手段逐步向机
械化过渡,不断采用新工艺和新技术,减轻工人的劳动强
度,改善其工作条件,以保障安全操作.实践证明:
只有
采取科学的管理手段,充分发挥养护人员的工作积极性,才
能提高工作效鼋夏,这也是保障排水管网系统全线正常运行的
行之有效的办法.
鱼;;_呈坤且且璺t—皇且宴—皇;—立宴皇皇产—呈℃产—亘皇肚P—置宴—盈i—亘
（上接第21页）
③管}扭转
管片扭转后,会导致管片端部（千斤琐的作用血）的受压区
混凝土开裂或相邻两块管片接缝处崩角破坏.
4.2管片渗漏水
管』一渗漏水卜婴表现为裂纹渗水,K块漏水,接缝漏水.
_『1',=,卜原有以儿^:
①管片本身质原.钤J1制作和养护过_11}}J的质
州题.
②管片壁后注浆防水.壁后注浆实施的好与坏直接影响到
隧道的施上质量,注浆的好坏影响地皿C降控制.事实『,注
浆也是隧道的第'道防水防线,注浆不足,直接致使接缝防水
和管片防水.
4.3管片错台
①线路方面的原因.在小曲率半径地段,易产生错台.主
要是由于在转弯段推进千斤顶沿垂直隧道轴线方向的横向分力引
起错台.此类错台主要表现为左右方向错台,隧道腰部错台量
最大.此外是管片拟合方面产生的几何误差,即用折线（管片）
拟合曲线（线路）产生的误差.
②管片浮造成错台.由于盾尾内的管片受到约束,而脱
盾尾的管片受到向的浮作JIlJ_,管片环之问产生剪力作川
向错台.此类错台主要现为向错台,隧道顶部,拱部锚
台量最大.
③浆偏压造成错台.进仃管"背后次补汁浆,
力过人时易jfl现错台.国外曾经l叶J现过对K块l进倚,5背
后次补注浆时由于压力失控导致K块火落并伤人的事故.此
炎锚台般农现为局部管片块的I隧道内部错台.
④其他原造成错台.管片选型/f当,掘进操f1不,急
纠偏,盾构姿态差等也会造成管片错台.
结束语
盾构法施工是一种在地面下暗挖建造隧道的施_L方法,利
用盾构作为开挖地下土体及支护土体和拼装隧道衬砌的机具,
掘进一环,拼装一环,循环工作,直至完成整条隧道.不受
地面建筑物和交通的限制,设计隧道走向时有较大的自由度,
适用在地下较深处建造隧洞,适应性强,因此盾构法施工工艺
在城市上程领域的应用将越来越广泛.
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