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摘要：盾构工法是我国城市地铁隧道建设的主要工法，通过对隧道盾构施工过程中质量控制要点的整理，分析了盾构施工中质量的各种要素，并结合隧道管片生产的质量控制，得出一些隧道盾构法施工质量控制要点，以期对类似的工程有所参考。
关键词：隧道盾构施工控制
盾构法隧道在盾构支护下进行地下工程暗挖施工，不受地面交通、河道、航运、潮汐、季节、气候等条件的影响，能较经济合理地保证隧道安全施工；而且盾构的推进、出土、衬砌拼装等可实行自动化、智能化和施工远程控制信息化，掘进速度较快，施工劳动强度较低；地面人文自然景观受到良好的保护，周围环境不受盾构施工干扰；在松软地层中，幵挖埋置深度较大的长距离、大直径隧道，具有经济、技术、安全、军事等方面的优越性。在复杂地层和软土隧道工程中，它以安全、可靠、劳动强度低及环境影响小等显著特点，受到地下工程界越来越广泛的关注。
一、工程概况
徐州地铁二号线一期工程，全长24.25km，全线共20座车站，全部为地下车站。19个正线区间，1停车场1车辆段，2个出入场（段）线区间。19座车站全为地下车站，19个区间中包括2个矿山法区间，14个盾构法区间，3个复合工法区间。以徐州地铁2号线大龙湖站-市政府站盾构区间隧道施工为例，该区间隧道施工为从大龙湖站向市政府路站进行掘进，盾构机从大龙湖站始发，始发洞口的围护结构为地下连续墙结构。
二、盾构机始发准备
1.始发端头土体加固
根据大龙湖车站东端头地质与地下水文情况，端头隧道范围内地层为粉质粘土，局部粉砂土，具有微透水性，隧道埋深为10m—18.5m，采用靠近车站主体结构东侧9m内土体进行加固，加固措施采用三轴搅拌桩配合高压旋喷桩。盾构始发前1个月，在每个端头进行不少于2个点的钻芯取样，点位主要选在搅拌桩的咬合部位进行钻芯，测定其强度，芯样的采集率应大于90%，其无侧限抗压强度达到0.8MPa(设计要求）以上为合格。若达不到要求则立即采取补强措施，保证盾构始发的安全。
2.洞门凿除
包括钻孔监测及3次洞门凿除。洞门凿除顺序示意图见图1，第1次凿的范围见图2。
3.洞门防水密封装置的安装
由于工作井洞圈直径与盾构外径存有一定的间隙，为了防止盾构始发时及施工期间土体从该间隙中流失，在洞周围安装由帘布橡胶板、圆环板、翻版等组成的洞口防水密封装置。
对洞口上的密封装置采取必要的保护措施：盾构向洞口靠拢，为避免刀盘上的刀头损坏洞口密封装置，在刀头和洞口密封装置上涂抹
黄油以减少摩擦力，盾构机刀盘通过时防止盾构机刀头损坏橡胶板。
三、盾构机始发
在盾构始发这个阶段施工重点要求做好如下几项工作：
1.用最短的时间熟悉盾构机的操作方法，掌握机械性能。盾构设备的不足之处要求整改。因为每个厂家的盾构的性能、操作方法都不尽相同，再熟练的操作人员对每台盾构机都要有一定时间去熟悉。
2.了解和认识隧道所穿越的土层的性能，掌握这种土层中的土压平衡式盾构的控制方法。
3.通过本段施工，加强对地面变形情况的监测资料分析，掌握盾构推进参数及同步注浆量。
4.隧道始发洞口处理，在始发推进过程中，隧道空口处第1环至第3环须压住水硬性浆液，其H的在于压密固结洞口土体，杜绝洞口漏泥鉍水，同时也为拆除负环进行洞门混凝土保护圈施工时提供安全保证。
四、盾构始发测置
盾构始发段测量可控制盾构，使盾构形成良好的姿态，并确保隧道推进轴线符合要求。
1.盾构上标志的测量
先求出盾构的轴线，并把它固定在盾构上，前标后标应有足够的长度，前标距切口越短越好。并用盾壳求出前标和后标至盾构中心的半径。确保整个施工期间不被破坏，设罝保护记号。此项工作冇原始记录和校核记录，以免盾构标志数据中存在系统误差。
2.观测台精度
一般导线点的末端即为盾构观测点。为了确保盾构测量的精度，需定期复测来确保终点导线的点位精度。
3.盾构报表的测量
应用井下导线成果计算出盾构的标志，前标和后标的坐标（并进行转角改正），再算出切口的盾尾的坐标与设计坐标进行比较后计算出切口和盾尾的片面偏差值。测出前标中心的天顶角计算出前标高程，再以盾构纵坡计算出切口、盾尾的高程，经与设计高程比较后，计算出切口和盾尾的髙程偏高。
五、盾构掘进过程管片的拼装
1.盾构掘进过程管片拼装
在管片拼装前，应将要进行拼装的管片的环面和盾尾内的杂物淸理干净，并检査管片的所有防水材料是否已经安装完毕及对管片的外观进行检査，是否有破损现象，如果角落出现小部分破损，必须用同管片同等强度的强度材料进行修补，出现较大破损现象，就得更换管片。因为同一环管片在拼装完成后迎千斤顶一侧环面不在同一平面上，不同块之间有凹凸现象存在，为下一环的管片拼装带来影响。同时也导致环向螺栓穿进困难，并造成管片碎裂等问题。对于已形成环面不平的管片，在下一环及时加贴契子纠正环面，使环面平整。
盾构向前推进时管片就从盾尾脱出，管片受到自重和土压的作用会产生变形，当该变形量很大时，既承环和拼装时就会产生高低不平，给安装纵向螺栓带来困难。为了避免管片产生高低不平的现象，就有必要让管片保持真圆，该装置就是真圆保持器。真圆保持器支柱上装有上下可伸缩的千斤顶，上下装有圆弧形的支架，它在动力车架挑出的梁上是可以滑动的。当一环管片拼装成环后，就让真圆保持器移到该管片环内，支柱的千斤顶使支架圆弧面密貼管片后，盾构就可进行下一环的推进。盾构推逬后由于它的作用，圆环不易产生变形而保持着真圆状态。
2.盾构掘进过程管片后空隙压浆
一般盾构的外径要比隧道衬砌的外径大2%。有如下2个原因：首先盾壳材料有一定的厚度；其次是由于施工需要，使盾壳能与衬砌间必须留有一定的空隙。这些“建筑空隙”如不及时地填充，就会被周围土体占领，最终形成较大的地面沉降而对地面的建筑物造成结构破坏。所以空隙压浆非常重要，但压浆也跟着土层的不同配合比而变化，所以说压浆的配合比不是一个固定的配合比。
六、盾构管片生产质量控制
管片质量的好坏直接影响着隧道的质量及施工进度，所以控制管片质量对于提高隧道的质量、保证隧道的施工进度非常重要。
由于钢模自身结构、混凝土坍落度和人工操作的影响，容易在管片中产生气泡或形成较大的空洞。混凝土分布的影响、大气温度的影响和混凝土自身特性的影响，使管片容易产生裂缝。
管片在生产过程中，尤其在脱模后表面存在较多的气泡和收缩裂缝，不但影响管片的抗压和抗渗强度，也对后续的修补工作带来很大的麻烦，因此尽量杜绝气泡和裂缝，把它减少到最低限度是一项很重要的工作。
针对以上气泡、裂缝产生的原因，就可以采取一系列的措施来尽谊地减少气泡和裂缝的产生。
1.气泡的防治
由于钢模自身的结构无法改变，所以只有从坍落度和人工操作两方面考虑。
（1）严格控制坍落度
混凝土的成分主要有水、水泥、砂子、石子和一定量的外加剂。由于坍落度对混凝土凝固后的强度和气泡的产生都冇影响，所以在配制混凝土时要严格控制坍落度。尤其在复天时，混凝土从搅拌站运输到管片生产场地要花费一定的时间，而在此过程中，混凝土有一定程度的凝固，造成坍落度的损失。因此要在混凝土配合时加人一定数量的缓凝剂，有效地防止混凝土坍落度的损失和改善混凝土的凝固，不但能在一定程度上减少气泡，
（2）加强人工操作
混凝土在钢模内的振捣有振动台振捣和人工振捣2种。振动台振捣的效果要好一些，可以使混凝土更均匀。但振动台的成本高，有些预制厂仍采用人工振捣的方法。人工振捣时振动棒容易碰到钢模具和钢筋笼，而且靠近管片外弧的地方不容易振到，所以工人的操作熟练程度是一个很重要的因素。这就只能靠加强对公人的操作培训，提高他们的技术熟练程度来改善振动效果。
2.裂缝的防治
（1）严格控制坍落度
在整个振捣过程中保持均匀的坍落度是很重要的，使各个部位的混凝土分布均匀，则混凝土就可以均匀地凝固，相应地就减少了裂缝的产生。
（2）尽量地减少大气温度的影响
由于在夏天施工时大气的温度很高，混凝土坍落度的损失就大，为了消除气温所带来的不良影响，可以采取如下措施:在混凝土中加冰，可以在一定的时间内使混凝土保持较低的温度，不致使坍落度损失较多；在一天中气温较低的时间内浇注，如上午10:30以前或下午3:00以后，在这个时间段内气温不是很高。可以使混凝土较好地凝固；加强管片的初期养护，管片浇注完毕后到脱模之前的养护属于初期养护。在这个阶段内混凝土凝固时要放出大量的热，因此必须要洒水养护，以确保混凝土均匀地凝固，也就不致出现较多的裂缝。
3.气泡、裂缝缺陷的处理
气泡的存在直接影响管片的防水性能，因此必须加以修补。而修补的材料要具有强度高、凝固快的特点。裂缝、缺角和掉边属于混凝土制件中较大的缺陷，直接影响管片的强度，而修补后的强度要满足管片的强度要求。
七、结语
由于盾构施工过程得到了有效控制，建成的地铁隧道质量良好。盾构隧道施工质贵控制过程贯穿于整个施工全过程，对施工人员的素质提出了更高的要求，需施工人员通过不断学习和实践，熟悉相关工艺，掌握盾构法隧道施工质量监控重点及相应对策，才能为今后盾构法隧道施工质置、安全提供有力的保证。
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论文作者:仇涛
论文发表刊物:《防护工程》2017年第21期
论文发表时间:2017/12/25
标签：盾构论文; 管片论文; 隧道论文; 混凝土论文; 气泡论文; 裂缝论文; 洞口论文; 《防护工程》2017年第21期论文;