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摘要：结合重庆市江北局电力隧道（龙溪变110kV送出工程）盾构工程为实例,描述了盾构隧道施工管理,着重描述了管片拼装、盾构掘进和注浆的施工控制,并针对施工中遇到的一些具体问题提出了解决措施。
关键词：电力隧道;盾构；施工管理
1 工程概况
重庆市渝北区龙溪变110kV送出工程电力隧道，采用土压平衡盾构机进行施工，本工程为重庆电力隧道建设首次采用盾构法施工。此工程区间最小转弯半径为151米，最大坡度20.15‰，其中北环立交至骑龙电缆隧道接口段隧道采用直径Φ4150mm土压平衡盾构机施工，隧道总长1697m，大庆村隧道接口至洪恩寺隧道采用直径Φ3640mm盾构机施工，隧道总长1683m。
本工程根据补充地质勘察资料,区间隧道通过的最硬岩层单轴极限抗压强度为58MPa。隧道洞身岩石天然抗压强度值见表1。
2.2盾构管片选用
管片使用时遵循着两个原则。
第一,根据盾构隧道设计线型对管片进行选型;
第二,根据盾构机姿态对管片拼装位置进行选定。
这两者是相辅相成的,前者影响着整个隧道管片的需求计划,后者影响隧道掘进和隧道轴线与设计轴线的偏差。
利用SLS-T系统进行管片拼装位置选择时,其基本原理概括如下:在盾构掘进一环完毕后,输入上一环管片盾尾与已拼装的的间隙尺寸,程序就会进行计算,从所输入的值作为当前后续管片的拼装位置进行选定。
2.3管片拼装位置选择
管片拼装位置选择是指K块吊装孔所处镐位的位置,根据盾构机主顶油缸布设可划分为14个拼装位置。盾构管片选用通用楔形环，管片进行拼装时，为360°全方位进行旋转来控制楔形量。
拼装方式，一般情况下采用错缝拼装，特殊条件下也可采用通缝拼装，但不允许超过3环。根据盾构机性能及本项目施工轴线,盾构施工过程中，该区间曲线段较多,共计需经过13个弯道,最小转弯半径为151米，操作人员在施工过程中需根据盾构机姿态、千斤顶行程、铰结油缸行程、盾尾间隙进行综合考虑,对盾构机所选的管片拼装位置进行相应的调整。
2.4盾构管片注意事项
(1)钢筋混凝土管片在验收合格后方可运至工地，加强管片进场验收,主要检查管片外观质量、螺纹孔是否完好,对不合格的管片退至管片厂进行处理;以保证每一片进场的管片的质量。对运送下井的管片信号工及施工员再次对外观质量、特别是止水条质量及粘贴质量进行检查,如发现管片存在有掉角、破损、止水条粘贴不牢或破损情况,可能会影响管片防水,立即将该环管片拉运出洞进行更换,备齐连接件并将盾尾杂物及管片清理干净,拼装机等设备经检查符合要求后方可进行管片拼装。
(2)盾构管片拼装中,对盾构机主顶千斤顶拼装管片位置进行分区收缩,防止盾构机后退和已拼装完成管片受损。管片拼装过程中,施工人员应严禁在管片拼装环范围出入。
(3)管片拼装过程中，首先对位于底部管片进行拼装,然后自下而上左右交叉拼装,每环相邻管片控制环面平整度后，安装紧固螺栓,根据千斤顶2000mm的行程，封顶快先以搭接不超过300mm管片宽度的位置径向推上，然后在纵向插入。
(4)管片拼装成环时,其连接螺栓应先进行初步拧紧,脱出盾尾后在进行拧紧。当盾构掘进时,对从盾尾往回相邻10环管片连接螺栓进行全面复紧。
(5)管片拼装后,按时填写管片拼装记录表,一式二份,管片拼装质量应满足设计要求及以下规定:
①管片在盾尾内拼装完成时,偏差控制为:高程和平面≤±50mm; 每环相邻管片错台≤5mm ,纵向相邻管片错台≤5mm。
②在隧道建成后,中线允许偏差为:高程和平面≤±100mm;且衬砌结构不得侵入建筑限界;每环相邻管片允许高差≤10mm ,纵向相邻管片允许高差≤15mm;衬砌环直径椭圆度小于5 ‰D。
③环、纵向螺栓全部连接,且螺栓拧紧满足拧紧力矩。
(6)在拼装过程时注意管片拼装圆度,防止管片拼装后出现椭圆。
(7)拼装后对主顶千斤顶进行调节,保证盾构姿态。
(8)拼装前用专用扳手检查吊装头的拧紧情况,防止吊装时脱落而发生事故。
3壁后注浆对管片的影响
采用盾构掘进法施工的隧道,盾构机扩挖外径(Ф4180mm)大于管片外直径(Ф4000mm),盾构机推进过程中,管片脱离盾尾，在管片与盾构机实际开挖外径存在一定间隙,为了防止地表沉降及防止渗水,管片脱出盾尾后,应及时通过管片预留注浆孔对管片壁后进行注浆。根据注浆顺序，壁后注浆又分为同步注浆及二次补浆两种,本工程采用注浆方式为双液浆注入。
3.1同步注浆
同步注浆是指在盾构掘进过程中,盾构机通过主顶千斤顶向前行进,管片脱出盾尾与刀盘扩挖形成空隙的同时,从管片吊装孔进行注入浆液填充形成的空隙。本工程的管片直径采用4000mm,管片之间的连接相对管片的刚度而言表现为柔性,因此在同步注浆时必须控制好注浆压力和注浆量,使之既能达到有效的填充建筑空隙,又不会对管片的成环质量产生影响。
本项目采用刀盘直径为4180m,管片外径为4m,每一环理论注浆量为:V=1.39m3,由于在盾构掘进中,对周围土体产生一定的扰动,因此,在注浆时,不仅考虑到浆液要充满管片背后的空隙,同时还要对施工过程中,岩体裂隙进行填充。
针对地表建筑物或管线影响较大地段，为及时回填空隙，减小地面沉降，宜选择速凝型的水泥+水玻璃双液浆；为避免浆液硬化收缩，注浆材料皆宜掺加一定量的微膨胀剂。,根据本工程区间地质情况,暂拟取系数为150%~200%,注浆压力一般为1.1~1.2倍的静置土压力。
同步注浆施工时应注意以下事项:
(1)浆液注入停止后,及时使用打膨润土液对注浆管路进行冲洗，以免浆液在管路中停滞过久堵塞管路;
(2)根据具体施工情况，制定注浆管路检查间隔时间;
(3)注浆压力原则上小于盾尾油脂注入压力,一般设定在2～3bar以内;
(4)施工员及操作手均对每环浆液制备情况进行检查(以目测为主),如制备浆液过稠或过稀则不予使用,针对过稠的浆液加入适量水进行搅拌，搅拌均匀后可进行使用,针对过稀的浆液加入适量装粉煤灰进行搅拌，搅拌均匀后可进行使用;
(5)浆液初步配合比根据实验确定,应达到运输中不易离析,不沉淀,易于压送,不堵塞管路,可以对孔隙充分填实。在凝结时间上,做到缓凝早强功效,缓凝：可防止损坏盾构机盾尾密封装置,早强：保证浆液不易流失。
3.2壁后二次注浆
在盾构施工过程中,由于浆液配比及注浆压力等问题，造成同步注浆效果未达到预期要求,致使注入浆液未有效对管片衬背后建筑空隙进行填充,造成管片背后形成空洞。当盾构推进时，如果盾尾水压过大,会造成盾尾漏水、漏浆增加盾构施工难度,管片不能及时受到约束,造成管片上浮、破损等现象,还可能影响管片防水质量。为避免此现象发生,根据施工中注浆数据，对注浆量不足位置进行二次补充注入浆液。
3.2.1浆液配比选用
根据实际工程的地质条件、隧道条件、环境条件、设计要求，确定了3种配比，满足不同施工段、不同掘进条件与不同气候条件下的施工要求。见表2
配比1在通常情况下可以使用。
配比2洞体内水较多时使用。早期强度可达0.5MPa，较好的承受外力。
配比3凝结时间较快，早期强度较高，出现涌水现象等环境影响因素不易控制、弯道施工（调整盾构姿态）、初始掘进洞口封堵时使用。
3.2.2注入顺序
浆液注入时，严格按“先顶后两侧,两侧对称”的方法注入。
3.2.3注浆压力
浆液注入时，注浆压力控制≤0. 5MPa。
3.2.4注浆的设备
使用不同型号挤压泵（RH50-57-7.5B、RH32-47-2.2B），分别注入水泥浆液及水玻璃;
3.2.5注浆注意事项
(1)在注浆前应查看管片拼装情况，并在注浆过程中进行过程监控,如发生异常立即停止注浆,并对异常情况进行排查。
(2)在注浆过程中，如出现注入压力高，注入效果不明显的情况，及时对注浆泵及注浆管路进行检查，对堵管现象进行清理。
(3)注浆前随盾尾油脂注入压力进行检查,如果压力偏低,对注入方式进行更改，改为手动进行注入，避免盾尾漏浆。如果注入过程中盾尾出现漏水、漏浆现象,停止注入，过5～10min后再次进行注入。
(4)在壁后注浆完结后，5～10分钟内将该注浆位置打开疏通查看浆液注入效果,如存在空洞或水,再次进行浆液注入,至水较小时,拆除注浆头并用水泥砂浆对注浆孔进行封堵,拧入塑料螺堵。
(5)根据计算注入量，每次进行壁厚注浆前，对浆液及水玻璃存有量进行检查,防止由于原料不足导致中间停止注入。
(6)在注浆过程中出现任何的停机现象时，均必须对注浆泵及注浆管路进行清洗。
4管片上浮控制措施
管片上浮直接导致管片间错台、管片破裂、隧道漏水,严重的导致线路轴线出现严重偏差,所以在掘进过程中势必要加强管片上浮的控制。
盾构机在曲线变坡点和硬岩地层中掘进时,由于盾构机千斤顶压力作用,容易使管片上浮,在掘进施工过程中采取以下措施防止管片上浮。
针对盾构掘进线路情况进行实际勘查，勘查内容包括：地质地层分布、相对埋深、岩石强度、地层含水量等。根据勘查得出结果，预先制定不同地质情况的掘进措施。在掘进过程中,及时对掘进速度、掘进推力、掘进模式等施工参数进行调整。
(1)加强盾构机姿态的控制,尤其在上坡和下坡地段,及时调整姿态及千斤顶行程差,避免出现超挖和蛇行,保证各组推进油缸推力均衡。在掘进中，对盾构姿态小范围下调，以抵消管片上浮造成的轴线偏位。
(2)在变坡段一定要注意做好管片拼装位置选定，对楔形量进行调整。
(3)加强测量的精度和频率，建立健全人工测量和自动测量系统,保证测量的精度,合理布控测量控制点和导线,根据工程中的实际情况制定控制测量和复核的频率。根据测量的结果反馈盾构施工。
(4)加强盾构纠偏控制，采用少纠、勤纠的纠偏方式，避免加剧千斤顶油缸压力差，造成管片环面受力不均。
(5)加强管片姿态的测量,一旦有出现管片上浮现象,马上启用二次注浆(在管片顶部注入) ,控制管片进一步上浮。
(6)保证管片螺栓的安装质量。管片拼装过程中减少错台,及时安装连接螺栓,确保定位准确,连接牢固。在掘进的过程中,及时对螺栓进行复紧。
5小结
通过对盾构隧道施工管理,本项目取得了良好佳绩,龙溪变110kV送出工程施工中,目前已完成3060环,有渗漏的仅20环,管片错台无超标,受到业主和监理好评。本人认为施工管理主要做好以下方面:
(1)对于不同地质地层选用不同模式掘进,及时调整盾构掘进参数，做好盾构姿态的控制。
(2)严格参照相关规范控制拼装质量，详细填写拼装记录，分析拼装数据，对存在问题作出相应改进。
(3)加强测量监控工作,并及时将数据反馈操作手,根据反馈数据对掘进参数与挖掘模式作出合理调整。
(4)加强壁厚注浆质量管理,根据掘进地质不同，作出相对应的浆液配比。
参考文献
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论文作者:葛国华
论文发表刊物:《基层建设》2017年第17期
论文发表时间:2017/10/12
标签：管片论文; 盾构论文; 浆液论文; 注浆论文; 隧道论文; 过程中论文; 千斤顶论文; 《基层建设》2017年第17期论文;