控制盾構(gòu)姿態(tài)的常見誤區(qū)分析和預(yù)防措施

中鐵十一局集團(tuán)城市軌道工程有限公司 湖北 武漢 430074

1 引言

盾構(gòu)法是目前地鐵隧道施工的主要工法。盾構(gòu)施工過程常見幾種質(zhì)量缺陷,如“管片錯臺、破損、滲漏水、姿態(tài)超限、地表沉降”。出現(xiàn)質(zhì)量缺陷會造成成型隧道質(zhì)量下降,增加成本,嚴(yán)重的甚至?xí)霈F(xiàn)安全事故,嚴(yán)重影響企業(yè)形象,根據(jù)多年的施工經(jīng)驗,控制盾構(gòu)姿態(tài)失誤是造成質(zhì)量缺陷的重要原因之一。尤其是新手盾構(gòu)司機(jī)在操作盾構(gòu)機(jī)的過程中教條主義盛行,缺乏超前意識和靈活掌控的能力,忽略其他因素的影響,最終導(dǎo)致成型隧道出現(xiàn)嚴(yán)重的質(zhì)量缺陷。本文以西安地鐵某標(biāo)段盾構(gòu)施工為例,總結(jié)控制盾構(gòu)姿態(tài)的常見誤區(qū),分析其成因,并歸納對應(yīng)的解決辦法。

2 盾構(gòu)姿態(tài)和管片姿態(tài)

以力信導(dǎo)向系統(tǒng)為例,通常所說的盾構(gòu)姿態(tài)是顯示屏上的6個數(shù),即“水平姿勢:前-10、中-4、后12;垂直姿態(tài):前35、中39、后33”。

管片姿態(tài)是管片軸線的水平位置和高程,按照《盾構(gòu)法隧道施工及驗收規(guī)范》(GB50446-2017)中的規(guī)定,地鐵隧道襯砌結(jié)構(gòu)嚴(yán)禁侵入建筑界限,隧道軸線平面位置和高程都應(yīng)該控制在±100mm以內(nèi)。管片姿態(tài)驗收標(biāo)準(zhǔn)明確,超限后很難挽救。

管片錯臺、破損、滲漏水經(jīng)常在盾構(gòu)姿態(tài)的糾偏過程中伴隨出現(xiàn)。

3 控制盾構(gòu)姿態(tài)的常見誤區(qū)

3.1 將盾構(gòu)姿態(tài)等同于管片姿態(tài) 盾構(gòu)姿態(tài)由盾構(gòu)機(jī)導(dǎo)向系統(tǒng)自動測量后顯示,用于指示盾構(gòu)機(jī)前進(jìn)的方向;管片姿態(tài)由人工測量獲得數(shù)據(jù),這是盾構(gòu)隧道竣工驗收的重要部分。

經(jīng)過兩組數(shù)據(jù)對比,盾構(gòu)姿態(tài)和管片姿態(tài)普遍存在一定差距,這個差距有利有弊不可一概而論。對差距的弊端未能清晰判斷和處理,會造成管片姿態(tài)超限。

3.2 忽視外部因素對管片姿態(tài)的影響 盾構(gòu)姿態(tài)與管片姿態(tài)的差距一般由設(shè)計軸線轉(zhuǎn)彎、同步注漿不均、管片上浮等外部因素引起,且有一定規(guī)律,一般通過比較一長段隧道的盾構(gòu)姿態(tài)和管片姿態(tài)可以找出這種規(guī)律。

盾構(gòu)姿態(tài)和管片姿態(tài)的差值規(guī)律并非一成不變,需要進(jìn)行經(jīng)常性的數(shù)據(jù)比較來發(fā)現(xiàn)規(guī)律的變化。如果忽視外部因素的影響,盾構(gòu)姿態(tài)對管片姿態(tài)沒有參考意義,會導(dǎo)致成型隧道軸線平面位置和高程偏差不可控。

3.3 將±50作為控制盾構(gòu)姿態(tài)的最佳標(biāo)準(zhǔn) ±50是控制盾構(gòu)姿態(tài)的一般標(biāo)準(zhǔn),在實際操作過程中并不利于盾構(gòu)姿態(tài)的精準(zhǔn)控制。實際上,由于管片姿態(tài)受外部因素影響與盾構(gòu)姿態(tài)存在偏差,控制盾構(gòu)姿態(tài)需要人工調(diào)整控制軸線,確保管片偏移后測得的管片姿態(tài)盡量擬合設(shè)計軸線。

盾構(gòu)姿態(tài)與管片姿態(tài)的偏差值有大有小,人工控制軸線需要據(jù)實調(diào)整。例如,某段隧道管片上浮量約+50mm,則盾構(gòu)姿態(tài)應(yīng)為-50～-10,盾構(gòu)姿態(tài)為+50mm時管片姿態(tài)可能是+100mm,達(dá)到超限標(biāo)準(zhǔn)。

3.4 將快速糾偏當(dāng)成能力的體現(xiàn) “勤糾緩糾”是盾構(gòu)姿態(tài)糾偏的基本要求,在實際操作過程中,部分盾構(gòu)司機(jī)則用快速糾偏來體現(xiàn)自身能力,認(rèn)為糾偏越快水平越高。在追求快速糾偏的過程中,推進(jìn)壓力差過大、盾尾間隙嚴(yán)重不均,從而管片嚴(yán)重受擠壓出現(xiàn)錯臺、變形,同時伴隨嚴(yán)重的破損和滲漏水。糾偏越快,管片姿態(tài)相對盾構(gòu)姿態(tài)的偏移量也越大,造成管片姿態(tài)超限的可能性也越大。

總而言之,快速糾偏不符合技術(shù)操作規(guī)范,也不符合當(dāng)前越來越嚴(yán)峻的質(zhì)量管理要求,必須予以禁止。

3.5 不敢使用鉸接或過于依賴鉸接 部分盾構(gòu)司機(jī)由于學(xué)藝不精或者盾構(gòu)機(jī)設(shè)備狀況不佳,對自己操作的盾構(gòu)機(jī)性能狀況不了解,在盾構(gòu)姿態(tài)糾偏需要使用鉸接裝置時不敢使用,或者使用滯后,造成盾構(gòu)姿態(tài)偏差變大,加重了后續(xù)糾偏的困難。

還有部分盾構(gòu)司機(jī)過于依賴鉸接裝置,盾構(gòu)姿態(tài)出現(xiàn)需要糾偏的情況就立即使用鉸接,或者在操作鉸接裝置時不按說明書要求,比如羅賓斯盾構(gòu)機(jī)要求在所有鉸接油缸的行程都超過30mm后才能調(diào)整鉸接油缸行程差,在鉸接油缸行程不足時調(diào)節(jié)行程差,容易損壞鉸接油缸密封。使用鉸接裝置時盾體彎折成一個角度,盾體在周圍土體中撐開的截面要大于刀盤的開挖面積,同步注漿應(yīng)該相應(yīng)增加,如果注漿量不增加,很可能導(dǎo)致沉降過大甚至管片滲漏水。

4 控制盾構(gòu)姿態(tài)失誤的預(yù)防措施

4.1 加強(qiáng)學(xué)習(xí)盾構(gòu)姿態(tài)控制技術(shù) 盾構(gòu)姿態(tài)控制技術(shù)是一項基礎(chǔ)技術(shù),也是一項長期有用、學(xué)無止境的技術(shù)。針對不同的地質(zhì)情況、不同的盾構(gòu)機(jī)設(shè)備,盾構(gòu)姿態(tài)控制技術(shù)都是有所不同的。要學(xué)好盾構(gòu)姿態(tài)控制技術(shù),首先要學(xué)習(xí)相關(guān)的規(guī)范、制度,其次要貫徹正確的理念,必須做到“勤糾緩糾”,必須禁止“急糾猛糾”!

4.2 加強(qiáng)了解盾構(gòu)機(jī)設(shè)備 控制盾構(gòu)姿態(tài)需要推進(jìn)系統(tǒng)調(diào)節(jié)分區(qū)壓力和使用鉸接系統(tǒng)調(diào)節(jié)行程差,其他如刀盤轉(zhuǎn)向、土倉壓力、注漿等均對控制盾構(gòu)姿態(tài)有影響。了解設(shè)備狀況,學(xué)會正確操作設(shè)備,學(xué)習(xí)如何調(diào)整刀盤轉(zhuǎn)向、土倉壓力、注漿等,能對控制盾構(gòu)姿態(tài)產(chǎn)生有利影響。

4.3 加強(qiáng)學(xué)習(xí)測量知識 自動導(dǎo)向系統(tǒng)是盾構(gòu)機(jī)的眼睛,控制盾構(gòu)姿態(tài)必須依此為依據(jù)。管片姿態(tài)測量則是控制盾構(gòu)姿態(tài)的最終結(jié)果,反應(yīng)了盾構(gòu)施工團(tuán)隊控制質(zhì)量的能力。這兩項都與測量密不可分,了解測量知識可以加深對導(dǎo)向系統(tǒng)的認(rèn)識,同時結(jié)合測量人員的工作情況及時掌握相關(guān)信息,對隧道質(zhì)量做好超前預(yù)控。

4.4 加強(qiáng)學(xué)習(xí)管片選型 管片選型對盾構(gòu)姿態(tài)控制有重要影響。選型正確對盾構(gòu)姿態(tài)控制有利,選型錯誤則對盾構(gòu)姿態(tài)控制有害。首先做到詳細(xì)了解管片的形狀和尺寸,其次掌握管片拼裝點位的要求,再次掌握不同拼裝點位下管片楔形量對水平方向和垂直方向的影響。管片選型時,選擇對盾尾間隙、盾構(gòu)姿態(tài)趨勢有益的影響,精細(xì)控制,精益求精,力爭選擇好每一環(huán)管片。

5 總結(jié)

控制盾構(gòu)姿態(tài)的各種誤區(qū)都屬于人為因素,是可以通過不斷學(xué)習(xí)來避免的。盾構(gòu)姿態(tài)超限、進(jìn)入糾偏過程,很容易導(dǎo)致各種質(zhì)量缺陷。因此,廣大盾構(gòu)司機(jī)應(yīng)該從基礎(chǔ)入手,從理念深耕,從方法提升甚至創(chuàng)新,控制好盾構(gòu)姿態(tài),提升個人業(yè)務(wù)水平,全面提升成型隧道質(zhì)量。