摘要：随着社会经济的发展，我国的工程建设越来越多，在地下通道、地铁隧道及公路隧道的建设中往往多使用圆形盾构机，但其空间利用率低。而已有的矩形顶管又在曲线施工、背土效应控制、长距离顶力控制、长距离轴线控制等方面存在一些问题，因此，开展矩形盾构的研究和应用势在必行。本文就对此进行了研究。
关键词：矩形盾构；关键工序；技术、质量
1工程简介
虹桥商务区核心区（一期）与中国博览会会展人行地下通道工程东接虹桥商务区核心区（一期）地下空间中轴，西至中博会会展中心东出入口，为连接虹桥商务区与中博会会展中心地下人行通道。工程起止范围为嘉闵高架西侧道路红线至至申滨南路西侧红线。其中下穿嘉闵高架段通道为矩形盾构法进行施工。盾构段长度为83.95m，坡度为5‰。隧道内部净空尺寸宽为8.65m，高为3.85m，管片采用复合管片，厚度为0.55m。
2矩形盾构设备情况
本工程采用的掘进设备是土压平衡式矩形盾构机，盾构本体机总长9050mm，宽10100mm，高5300mm。矩形盾构机本体分成三段组成，切口环、支撑环以及盾尾。矩形盾构机由盾构本体和8节台车等设备组成，机头总重量约300吨。设备总推力5250T。
3关键工序技术及质量控制
结合本工程施工特点，将盾构推进过程中轴线控制、衬砌环防水质量、地表沉降、同步注浆控制作为关键工序，加以施工过程中重点控制。
3.1轴线控制
①区间施工测量所采用仪器、配件均送仪器质检单位进行仪器鉴定，出具鉴定合格证明，且在使用过程中定期检校。②施工前首先对测绘院提供的GPS点进行复核，在精度满足的前提下，根据该控制点在现场引测数个强制归心的平面控制点。为确保区间盾构贯通精度横向、竖向误差小于50mm，在始发井与接收井附近埋设地面导线点，利用空导点和地面导线点，形成闭合导线网，通过导线直传方式将平面控制成果引至井下。③利用施工区域附近业主提供的高程水准点，采用水准仪，将高程引至井下，建立施工高程控制网。④为确保盾构按设计轴线推进，每班推进完成后对自动测量数据进行记录、分析，通过倒九环测量及时调整盾构施工参数，指导盾构正确、安全推进。⑤在盾构机本体内设一对水平尺，通过观测二把水平尺中线读书，精确计算出盾构转角、盾构中心方向偏差值、盾构坡度、盾构中心高程等数据，对自动测量系统进行有效复核。
3.2防水工程
3.2.1防水原则、防水措施和防水要求
防水原则：以防为主，以堵为辅，多道防线，综合治理。采用高精度管片，接缝防水为重点，确保隧道整体防水。
防水措施：1.复合管片结构自防水；2.衬砌近外弧面处设遇水膨胀橡胶挡水条，密封垫槽内设弹性橡胶密封垫；3.內弧侧设置嵌缝密封槽，环缝与纵缝可进行焊接；4.螺栓孔设置密封圈。
防水要求：衬砌结构防水等级为二级。具体要求如下：1.不允许漏水，结构表面可有少量湿渍；2.整条隧道平均渗透量不应大于0.05L/m2.d，隧道内任意100m2的平均渗透量不应大于0.15L/m2.d；3.隧道内表面湿渍不应大于总表面积的2‰，任意100m2内湿渍不应大于3处，单个湿渍的最大面积不应大于0.2m2。
3.2.2防水构造及技术措施
1、管片自身防水
管片在预制厂防水检查和检测的内容主要有：钢材冷弯试验的合格保证、砼的抗渗强度报告、管片检漏试验报告、管片的外观检查、超声波检测管片钢结构腔体中的混凝土充填密实、管片成环拼装精度、单块管片成型精度。
2、管片接缝和螺栓孔防水
管片接缝防水要求在0.4Mpa水压下环、纵缝张开6mm时，完全止水。螺栓孔防水：螺孔处不允许出现渗漏、点漏、线漏现象。
弹性密封垫材料：三元乙丙橡胶。
螺栓孔密封圈材料：遇水膨胀橡胶。
结构形式：弹性密封垫为角部棱角分明的框形橡胶圈。
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3、嵌缝防水施工
（1）嵌缝防水
具体嵌缝防水设计要求详见附图嵌缝构造详图
(2)接缝处有渗漏水时嵌缝防水处理
①清缝：刷去缝内泥沙杂物，用清水冲洗干净。
②嵌入聚乙烯泡沫条和水膨胀密封胶。
③涂刷界面处理剂YJ-303。界面处理剂范围为缝槽内壁两侧各18mm 范围内。
④加封氯丁胶乳快硬水泥保护层。封填时间应在界面处理剂干燥前，用配好的氯丁胶乳水泥压密封堵，并用泥刀在嵌缝槽面压制封口。
3.2.3保证盾构隧道防水的具体措施
管片上的弹性密封垫要粘贴牢固，并且材料的种类和位置符合要求， 尤注意管片角部材料粘结要紧密和牢固。
在管片吊运过程中避免触碰密封垫，发现脱落时及时粘贴上去，在管片安装前，安排一道检查程序。
盾构操作要均衡。避免盾构机方向变化中角度较大导致管片出现较大的错台（以不超过6mm作为控制指标)，从而影响密封垫搭接和密贴。
在紧固管片螺栓时，要确认止水圈的完好性。
3.2.4接缝施工注意事项
加强施工测量，提高盾构掘进质量，减小隧道轴线的偏差及纠偏力度，给管片的吊装创造一个良好的前提。这样才能保证管片铺设顺畅、橡胶垫各部位受力均匀，提高防水效果。
加强管片拼装施工管理，提高拼装质量，对于接缝部位的防水效果至关重要。操作人员经过岗位培训，具有熟练的操作技术。衬砌环脱出盾尾后一般采取多次拧紧连接螺栓，严格控制压浆部位的注浆量和注浆压力等措施。另外，拼装后，衬砌环环面应平整。在盾构推进过程中由于不平衡地使用液压千斤顶，很容易导致环向间隙的不一致，使累计误差增加，引起环向的不平整，千斤顶在这样的衬砌环上推进，易出现管片顶裂破损和渗漏现象。在拼装时注意避免类似的情况发生。
做好衬砌接缝的嵌缝工作。嵌缝材料采用单组分亲水性聚氨脂密封胶，由专用工具进行施工。嵌缝前应先清理缝中的灰尘杂物，在干燥状态下进行嵌缝材料的施工，局部漏水处先止水后施工。
3.3地表沉降控制
（1）地表沉降观测在盾构正常掘进段，观测2次/天。—般情况下，每10米布置一监测断面，每一监测断面不少于9个监测点；尽量利用管线设施布置管线直接测点。
（2）地面沉降监测点必须采用深埋点位，点位对应相应环号，用红色字体做好清晰标记。
（3）施工过程中严格控制同步注浆与二次注浆浆液质量与方量，将对周围环境的影响降到最低。
3.4同步注浆
①在开工前制定详细的注浆作业指导书，并进行详细的浆材配比试验，选定合适的注浆材料及浆液配比。②制订详细的注浆施工设计和工艺流程及注浆质量控制程序，严格按要求实施注浆、检查、记录、分析，及时做出P（注浆压力）－Q（注浆量）－t（时间）曲线，分析注浆速度与掘进速度的关系，评价注浆效果，反馈指导下次注浆。③成立专业注浆作业组，由富有经验的注浆师负责现场注浆技术和管理工作。④根据洞内管片衬砌变形和地面及周围建筑物变形监测结果，及时进行信息反馈，修正注浆参数和施工工艺，发现情况及时解决。⑤做好注浆设备的维修保养，注浆材料供应，定时对注浆管路及设备进行清洗，保证注浆作业顺利连续不中断进行。⑥每环掘进之前，都要确认注浆系统的工作状态处于正常，并且浆液储量足够，掘进中一旦注浆系统出现故障，立即停止掘进进行检查和修理。
结束语
综上所述，随着时代的发展，隧道盾构施工也在不断地进步。相较于圆形盾构，矩形盾构掘出的矩形隧道大大地提高了隧道可使用面积，在今后的隧道施工中将会起到极大的作用。而关键工序技术与质量控制是矩形盾构施工成功与否的关键要素，通过不断探索、研究、优化，将为今后矩形盾构的进一步应用提供强有力的保障。
参考文献
[1]陈昂,张雪辉,白云,等.类矩形土压平衡盾构施工附加应力分析[J].岩石力学与工程学报,2017,36(7):1813-1819.
[2]杜在松.矩形盾构施工新技术在隧道施工中的应用[J].建设监理,2017(2):76-79.
论文作者:回尚勇
论文发表刊物:《建筑实践》2019年第08期
论文发表时间:2019/7/31
标签：盾构论文; 管片论文; 注浆论文; 矩形论文; 隧道论文; 螺栓论文; 材料论文; 《建筑实践》2019年第08期论文;