盾構管片塑料吊裝孔破損的原因分析及處理措施

龔建秋

北京市市政四建設工程有限責任公司 北京 100000

隨著社會經濟的發(fā)展，我國的城市地鐵建設進入了高速發(fā)展的時期。盾構法以其安全快速可靠等優(yōu)點在我國的城市地鐵建設中得到了廣泛應用，盾構法隧道施工預制鋼筋混凝土管片的吊裝孔預埋件已從鋼制預埋件發(fā)展為塑料吊裝孔預埋件，它是以高強度工程塑料為主材，經改性處理并輔以優(yōu)質抗老化劑和其它助劑，用精密模具注射成型，預埋于盾構隧道混凝土管片中形成吊裝孔。塑料吊裝孔預埋件不但降低了工程造價，且提高了工程質量，延長了隧道結構的壽命。

1 工程背景

青島膠東國際機場軌道交通結建工程土建施工二標包括地鐵8號線區(qū)間和市域快線兩部分，采用盾構法施工。

盾構管片外徑Φ6000mm，管片厚度300mm，管片寬度1500mm，管片強度等級C50，抗?jié)B等級P10。盾構隧道每環(huán)由6塊管片錯縫拼裝而成，每襯砌管片中部設置吊裝孔。盾構管片襯砌環(huán)如圖1所示，管片信息見表1。

圖1 盾構管片襯砌環(huán)BIM模擬圖

表1 預制混凝土管片信息表

管片吊裝孔預埋件采用單月牙圓弧螺紋塑料注漿管（見圖2），在盾構施工過程中，把盾構機安裝抓舉頭旋進該預埋件的內螺紋連接孔，即可實現(xiàn)管片的起吊和安裝。在管片安裝完畢形成隧道后，當需要進行第二次注漿時，可通過該孔從隧道內向隧道外圍土層注漿。

圖2 塑料預埋件BIM模擬圖

2 塑料吊裝孔預埋件出現(xiàn)的問題狀況

管片塑料吊裝孔預埋件在使用過程中，出現(xiàn)了吊裝孔處混凝土破損現(xiàn)象及少量塑料吊裝孔預埋件被拔出的情況，其問題狀況見表2。

表2 盾構管片塑料吊裝孔問題狀況表

圖3 吊裝孔部位混凝土破損

圖4 “掃牙”現(xiàn)象

對管片塑料吊裝孔預埋件拔出事故進行調查，其產生的原因主要有：抓舉頭沒旋到位、旋進時偏位、出現(xiàn)部分螺牙“掃牙”現(xiàn)象等。這些情況的出現(xiàn)，大多是由于使用操作不當所致。

3 施工中塑料吊裝孔預埋件脫出事故的原因分析及處理措施

3.1 預埋件在生產過程中出現(xiàn)的缺陷。

圖5 預埋件被拔出少許

圖6 預埋件全部拔出

（1）預埋件本身材質不符合要求，施工過程中出現(xiàn)變形現(xiàn)象；（2）管片吊裝孔預埋件采用螺旋固定在管片模具上（見圖7），施工過程控制不嚴，管片吊裝孔預埋件固定時未旋轉到底，安裝不穩(wěn)固，振搗混凝土時預埋件移位或浮出，導致在起吊中出現(xiàn)應力集中，造成管片吊裝孔處混凝土出現(xiàn)裂紋或破損；（3）管片吊裝孔處螺旋加固筋固定不牢，鋼筋安裝質量檢查不到位（管片螺旋加固筋見圖8）；（4）預埋件位置的混凝土振搗不密實，使預埋件在盾構施工中被拔出。

圖7 管片模具預埋件固定位置

圖8 螺旋加固筋BIM圖

主要處理措施：

（1）加強塑料預埋件進場的質量控制，保證其施工時不變形；（2）混凝土施工前加強預埋件埋設質量的檢查 ，確保其準確到位；（3）加強預埋件周圍混凝土的施工質量，確?；炷僚c預埋件充分握裹，以保證其抗拔強度；（4）加強管片成品中預埋件的保護和出廠檢查，保證出廠的管片預埋件完好無損。

3.2 混凝土管片蒸養(yǎng)溫差控制不當，吊裝孔處混凝土存在裂縫

現(xiàn)混凝土管片蒸汽養(yǎng)護大部分采用自動蒸養(yǎng)系統(tǒng)，因工藝曲線設置不合理，蒸養(yǎng)溫差控制不當，導致吊裝孔處混凝土存在裂縫。

處理措施：

蒸養(yǎng)控制工藝曲線可設置成從進模端開始，升溫區(qū)時間180min，溫度由室溫緩慢升高，升溫速度為 14℃/h，最高溫度59℃；進入恒溫區(qū)，恒溫區(qū)時間120min，溫度59℃；降溫區(qū)時間180min，降溫速度為10℃/h，最高溫度從59℃降至30℃。還需增加恒溫失控報警系統(tǒng)，當跟蹤曲線偏離工藝曲線一定范圍時，系統(tǒng)自動報警。

圖9 蒸汽養(yǎng)護控制臺

圖10 溫度控制報警系統(tǒng)

3.3 抓舉頭與設計圖紙不一致或者抓舉頭磨損過大。

如果抓舉頭的螺紋形狀、螺距、長度等與塑料吊裝孔預埋件不一致或者抓舉頭磨損過大，在盾構機的管片拼裝機吊運和拼裝管片過程中就會出現(xiàn)塑料吊裝孔預埋件與抓舉頭不緊密的現(xiàn)象，在動荷載的作用下會將握裹塑料吊裝孔預埋件的混凝土損壞，從而導致塑料吊裝孔預埋件被拔出 ，即所謂的“掃牙”現(xiàn)象。

處理措施：

（1）保證抓舉頭的加工質量 ，加工的抓舉頭螺牙必須與預埋件螺牙相匹配（見圖11）；（2）抓舉頭在使用過程中應加強檢查，對磨損比較大或已經變形的抓舉頭要及時進行更換。同時，抓舉頭使用達到600環(huán)管片時就需進行更換。

圖11 抓舉頭螺牙與塑料預埋件螺牙相匹配

3.4 抓舉頭在擰進塑料吊裝孔預埋件過程中沒有順著螺牙擰進

強行用力造成了對握裹塑料吊裝孔預埋件混凝土的破壞 ，產生滑絲現(xiàn)象，在動荷載的作用下，將握裹塑料吊裝孔預埋件混凝土損壞，從而導致管片在未上拼裝機前將管片吊裝孔損壞，無法使用或將塑料吊裝孔預埋件拔出。

處理措施：

抓舉頭旋入時要將抓舉頭位置放正，順著預埋件螺牙旋入，特別是在安裝抓舉頭時，要清理掉預埋件里面的大部分積水，才可以保證在抓舉頭旋入施工時清楚看見旋入是否正確。同時，必須保證抓舉頭的排水孔暢通。如遇有預埋件內螺牙有垃圾的情況，要及時清理干凈才能進行施工。

為防止施工時有淤泥等雜物掉落吊裝孔內，可在施工前加蓋密封蓋，在安裝抓舉頭時取下，待管片拼裝完畢后再次加蓋密封蓋（見圖12）。

圖12 加蓋吊裝孔密封蓋

3.5 抓舉頭在擰入塑料吊裝孔預埋件時未將抓舉頭螺牙全部擰入

由于塑料吊裝孔預埋件有一定的錐度，造成抓舉頭與預埋件內螺牙間有間隙，導致在盾構機的管片拼裝機吊運和拼裝管片過程中出現(xiàn)塑料吊裝孔預埋件內螺牙與抓舉頭不緊密的現(xiàn)象，在動荷載的作用下將握裹塑料吊裝孔預埋件外螺牙內的混凝土損壞，使塑料吊裝孔預埋件與周圍的混凝土分離，從而導致塑料吊裝孔預埋件被拔出。

處理措施：

加強盾構現(xiàn)場施工質量控制，嚴格要求施工人員將抓舉頭完全旋入吊裝孔，保證抓舉頭與預埋件的緊密結合。

3.6 盾構施工過程中，管片安裝精準位置，需用拼裝機上小鎬調整管片角度（拼裝機見圖13）。塑料吊裝孔預埋件與混凝土結合體在拼裝機的作用下，加上管片安裝時的動載、角度等因素，塑料吊裝孔預埋件于混凝土結合體實際所受的抗拔力會較高（管片拼裝狀態(tài)見圖14），如果拼裝手經驗不足，施工時管片多次旋轉過位，或為防止錯臺發(fā)生多次調整管片角度，勢必會將管片塑料吊裝孔預埋件拔出，并同時損壞管片吊裝孔位置周圍的混凝土，甚至會使混凝土出現(xiàn)露筋現(xiàn)象[1]。

處理措施：在拼裝機滿足抓舉頭起吊安裝的前提下，盡可能地降低小鎬抓舉油缸的油壓，也可增加小鎬襯墊面積，使管片受力得到緩沖。同時應加強拼裝手的技術培訓，建議請經驗豐富的拼裝手帶班教學。

圖13 拼裝機BIM圖

圖14 管片拼裝狀態(tài)BIM圖

4 結語

管片塑料吊裝孔不但是影響管片拼裝質量的條件，更是管片拼裝過程安全的保證。在盾構隧道施工過程中，管片塑料吊裝孔預埋件被拔出的情況大多數是由于在盾構施工過程中操作不當所造成的，只有加強管片生產施工管理和盾構施工管理，才能最大限度地降低盾構施工過程中由于管片塑料吊裝孔預埋件被拔出而出現(xiàn)的質量和安全事故。