地铁隧道管片拼装质量控制[全面]

1、地铁隧道管片拼装质量控制一、基本概况长春地铁一号线卫星广场南环路站区间线路整体呈南北走向,区间采用盾构法施工,不采用减震措施,左、右线设计起止里程范围均为K24+466.905K25+844.928,设计左线全长1379.487米、右线全长1379.464米(区间存在短、长链).区间纵向基本呈V形坡,最大 坡度 为25. 盾构隧道衬砌采用C50预制钢筋混凝土管片,衬砌环外径6.0米,内径5.4米,管片厚度 0.3米,环宽1.2米.管片衬砌每环由6块管片组成,采用错缝拼装方式,隧道转弯时采用左、右转弯楔形衬砌环,盾构机选用土压平衡盾构机. 管片拼装质量一直是地铁工程盾构法施工中的 一项难题.盾构

2、施工的 成果是也只是一环环相连接的 管片,如果这些管片拼装质量不高,会在外观反映出来.这将直接影响隧道的 验收,间接的 会对施工方有很多负面影响,因为管片拼装质量代表施工单位的 施工水平,所以对其一定要非常重视.二、小组简介本小 组成立于2014年3月,为现场攻关型QC小 组.小 组成员11人,均受过高等教育,有较强的 实际操作能力和丰富的 理论知识.平均每人接受QC知识教育时间为30课时.具体如下QC小 组名称中铁二十二局集团有限公司长春地铁一号线南中区间项目经理部地铁隧道管片拼装质量控制QC小 组所属部门长春地铁一号线项目经理部小 组人员情况顺序姓 名年龄性别职称文化程度 组内职务1刘小

3、东42男高工本科组长2韩震38男工程师本科副组长3姚义30男工程师本科副组长4李朋辉31男工程师专科组员5刘畅28男助工大 专组员6周祖斌29男助工本科组员7朱斌29男助工大 专组员8赵基鹏29男助工大 专组员9唐毅雨28男助工本科组员10刘民26男助工本科组员11张城凯26男助工本科组员 三、选题理由管片拼装质量一直是地铁工程盾构法施工中的 一项难题.盾构施工的 成果是也只是一环环相连接的 管片,如果这些管片拼装质量不高,会在外观反映出来.这将直接影响隧道的 验收,间接的 会对施工方有很多负面影响,因为管片拼装质量代表施工单位的 施工水平,所以对其一定要非常重视.四、现状调查从3日盾构机始发

4、开始,到掘进200环,管片拼装质量存在一系列的 问题,集中表现在以下五点：1、管片破碎 管片内侧破碎集中在管片的 棱角处,主要为封顶块与邻接块的 两个后角、标准块与邻接块的 前后角;外侧破碎主要为标准块与邻接块的 外侧,即整环管片的 左右侧. 2、错台错缝 拼装完成的 两环管片间内弧面不平,环高差过大 ,称之为错台;环纵缝不保持在同一直线称之为错缝. 错台集中在A块与B块的 交界处,最大 错台量达10米米;错缝现象较多,包括环缝和纵缝.3、张角 管片张角最明显的 现象为成环管片前后圆面大 小 不等,张角出现频率较多的 为左右侧标准块与邻接块的 纵缝处4 管片渗漏水 管片渗漏水体现在沿管片环纵缝

5、出现的 湿渍、滴水情况,主要存在于整环管片的 上半部分.5、管片变形 管片呈明显的 类椭圆形,即横鸭蛋形状,管片直径偏差最大 达16米米. 上述现象只是前200环管片外观的 一小 部分,如此质量很难通过隧道验收,并且照此下去,将对公司的 声誉带来很大 的 负面影响,及时整治已经到了 不容滞缓的 地步了 .五、小组目标 小 组按照规范确定目标：直径偏差控制在12米米内,环纵缝张开在2米米内,错台不得大 于4米米,管片无明显张角,无破碎和滴水现象,允许偶见湿渍.六、原因分析1、人员方面项目部在职人员中有一半参与过北京地铁6号线的 掘进工作,对盾构施工主体相当了 解.管片拼装手由分包劳务派出,个别拼

6、装手对本台盾构机管片拼装机操作遥控器不太熟练,之前也没有太多此方面的 经历.2、机械方面 对管片拼装造成影响的 主要是管片拼装机,本区间采用的 铁建重工集团生产的 盾构机,机器是新采购,设备还处于磨合阶段,管片拼装机压力过大 ,动作速度 过快,拼装手拼装时很难精确控制,很容造成管片错台和管片碎裂. 3、材料方面 主要是管片本身的 质量问题.此次管片由业主指定荣昌管片厂生产.与北京6号线相比,这一批管片的 质量不高.出厂时,部分管片表面存在气泡、麻面、掉皮、起砂情况,且大 部分都有明显修补过的 痕迹,管片水灰比过大 ,成脆性,易掉角.这对管片拼装而言,有先天性的 制约.4、方法方面 工法方面小

7、组总结出了 以下几点： 一般情况下,盾构机的 千斤顶面与管片环面保持统一,这样一是容易控制盾构机姿态,二是不容易挤烂管片. 而实际情况是：因为过急的 纠正姿态,盾构机区压差过大 ,使得其与管片法面产生大 的 夹角,这样管片环面角部受力方向发生改变,产生应力集中,导致管片破碎.示意图如下：恶性循环：前一环管片环面不平整,块与块之间有错台错缝,如没有及时地纠正,下一环就会很难拼装并容易破碎,并将带来更大 的 错台错缝. 管片环面不在同一平面,封顶块未拼装时,两邻接块上端间距已经不满足拼装要求,呈前大 后小 形状,使得封顶块拼装时,两后角挤碎,两前角处缝隙过大 ,纵缝呈明显的 八字缝,封顶块下落.

8、从示意图来看,邻接块后端的 间距明显小 于封顶块需要的 最小 距离,所以这种情况往往是拼一块碎一块.5、 环境影响 本区间采用可惰性水泥浆液进行同步注浆,浆液凝固慢,管片在浆液还未凝固时就发生了 上浮和下沉,对管片错台影响相当大 . 小 组总结了 上述五项因素,并在确定要因方面展开了 讨论,认为：人是施工的 主导,个人的 专业素质及经验会对整个工程起到决定性的 作用,如我方人员在管片拼装方面有独到的 见解,则不会出现这些问题;另外,机械也是限制管片拼装质量的 一方面,但小 组充分认识到,过去没有这些现代化的 机械及设备,也成功完成了 很宏伟的 工程,施工者的 现场经验可以弥补机械方面的 不足,

9、而这则更说明我们经验的 欠缺,所以,机械不能够决定工程的 成败,谋事在人,成事也在人;从管片质量来看,虽然不高,但相同的 管片其他施工单位却能够拼装的 很好,这说明我们确实有不及他人的 地方需要改进.所以,材料只是一个小 的 方面,绝对不能够作为一个主要原因.综上所述,各原因归结如下表：原因分析表序号原因是否要因1人员经验严重不足是2机械方面否3管片质量低否4方法不当是5环境否七、制定对策针对两大 主要原因,小 组经过讨论后,在实际工作的 各个方面采取了 不同的 对策,见下表：目标对策表序号方面目标对策与解决措施1人员1.会拼装2.懂拼装3.精于拼装1.引进高水平作业队伍2.老师带徒,环环跟踪

10、学习拼装方法3.记录每一环的 贴片位置、厚度 2方法1.将管片破碎频率降低,力争无破碎2.将管片渗漏水控制在规范允许范围内3.管片无明显错台错缝以及内外张角1.微调掘进方向,尽快使管片与盾构姿态达到同心的 理想状态2.对环面不平整的 管片根据具体情况进行合理贴片3.放大 邻接块后端间距,缩短邻接块前端间距4.拼装前清理管片,不留任何可能对拼装造成影响的 杂物5.管片落底拼装,逐步收回横鸭蛋形状七、对策实施从实事做起：改进调整管片拼装机油压,调到能精准控制的 位置,加强可能对管片拼装带来影响的 单双梁行走电机、拼装机液压设备的 检查保养.盾构司机在接下来的 掘进过程中,以管片姿态控制盾构姿态,使

11、二者形成同心、平行的 前进趋势.使用修补材料把过去破碎的 管片进行修补,修补材料搭配取管片配合比;对渗漏点采取二次注浆的 方式进行堵漏,并采用双液浆即：水玻璃加水泥,严重渗水部位注入聚氨酯对较大 缝隙的 环纵缝采取嵌缝措施.更换拼装手,起用有多年盾构法施工经验,操作过铁建重工设备的 拼装手;盾构队副队长下井跟踪作业、全程监控指导盾构推进,管片拼装作业.采用老师傅们的 意见,固定一种纠偏方式,环环纠、缓缓纠.举例说明：蓝色方框代表纠偏用的 石棉板纠管片外张角(内外张角纠法不同)： 外张角纠正示意图位置0：管片块与块之间的 张角达1厘米,采取在当块的 背千斤顶面中间粘贴一块2米米厚的 低压石棉板,

12、如位置1所示;每贴1块2米米的 石棉板,张角就会缩小 3米米左右(经验值),这样只需3环就可以纠回1厘米的 张角.这是一个普通的 数学原理,虽然我们学历很高,终究比不上那些老工人的 经验丰富.防止封顶块破碎的 方法方法分两步：a、在图示位置粘贴石棉板,这起到一个将管片整体向内收的 效果; b、在封顶块的 背千斤顶面粘贴23米米的 石棉板,这将会扩大 封顶块与邻接块边缘最终的 间隙,对防止封顶块破碎起到很好的 作用.如图所示：其他 a、针对管片环面不平整 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,给下一环的 拼装带来影响.导致环向螺栓穿进困难,并造成管片破

13、碎等问题. 原因分析： 管片制作误差尺寸累计; 拼装时前后两环管片间夹有杂物; 千斤顶的 顶力不均匀,使环缝间的 止水条压缩量不相同; 纠偏楔子的 粘贴部位、厚度 不符合要求; 止水条粘贴不牢,拼装时翻到槽外,与前一环的 环面不密贴,引起该块管片凸起; 成环管片的 环、纵向螺栓没有及时复拧及复紧.治理方法：对于已形成环面不平的 管片,在下一环及时加贴楔子纠正环面,使环面平整.预防措施：拼装前检测前一环管片的 环面情况,决定本环拼装时纠偏量及纠偏措施;清除环面和盾尾内的 各种杂物;控制千斤顶顶力均匀;提高纠偏楔子的 粘贴质量;检查止水条的 粘贴情况,保证止水条粘贴可靠;盾构推进时骑缝千斤顶应开启

14、,保证环面平整. b、针对管片环面与隧道设计轴线不垂直 拼装完成后的 管片迎千斤顶的 一侧整环环面与盾构推进轴线垂直度 偏差超出允许范围,造成下一环管片拼装困难,并影响到盾构推进轴线的 控制. 原因分析： 拼装时前后两环管片间夹有杂物,使相邻块管片间的 环缝张开量不均匀; 千斤顶的 顶力不均匀,使止水条压缩量不相同,累计后使环面与轴线不垂直; 纠偏楔子的 粘贴部位、厚度 不符合要求; 前一环环面与设计轴线不垂直,没有及时地用楔子环纠正; 盾构推进单向纠偏过多,使管片环缝压密量不均匀而使环面竖直度 差.治理方法： 合理的 修改管片的 排列顺序,利用增减楔子环(曲线管片)来进行纠偏; 根据需要纠偏

15、的 量,在管片上适当的 部位加贴厚度 渐变的 传力衬垫,形成楔子环,对环面进行纠正.一般一次加贴衬垫的 厚度 最后不超过6米米.偏差大 可进行连续多环的 纠偏达到目的 ; 当垂直度 偏差较大 ,造成管片拼装极苦难,盾壳卡管片严重时,可采用纠偏量较大 的 刚性楔子.预防措施： 拼装时做好清理工作,防止杂物夹杂在管片环缝间; 尽量多开启千斤顶,使盾构纠偏的 力变化均匀; 在施工中经常测量管片环面的 垂直度 ,并与轴线相比较,发现误差,及早安排制作楔子纠环面. c、针对纵缝质量不符合要求 纵缝质量差表现在不同环的 管片相互位置发生变动,致使纵缝出现了 前后喇叭、内外张角、内弧面产生踏步、纵缝过宽、两

16、块管片相对旋转等质量问题.对隧道的 防水、管片的 受力都造成严重的 危害. 原因分析： 拼装时管片没有放正,盾壳内有杂物,使拱底块管片放不到位或产生上翘、下翻,环面有杂物夹入环缝,也会使纵缝产生喇叭; 拼装时管片未能形成正圆,造成内外张角; 前一环管片的 基准不准,造成新拼装的 管片位置也不准; 隧道轴线与盾构的 实际中心线不一致,使管片与盾壳相碰,无法拼成正圆,只能拼成椭圆,纵缝质量也就无法保证.治理方法：用整圆器进行整圆,通过整圆来改善纵缝的 偏差;管片出盾尾,环向螺栓在进行一次复紧,可改善纵缝的 变形.管片被周围土体包裹住以后,椭圆度 会相应地减小 ,纵缝压密程度 提高,此时将螺栓进行复

17、紧可取的 较好的 效果;采用局部加贴楔的 办法,作纵缝质量的 纠正.预防措施：拼装前做好盾壳与管片各面的 清理工作,防止杂物夹入管片之间;推进时急纠偏,使盾构的 轴线与设计轴线的 偏差尽量减少,保证管片能够居中拼装,管片周围有足够的 建筑空隙使管片能拼装成正圆.环面的 偏差及时进行纠正,使拼装完成的 管片中心线与设计线误差减少,管片始终能够在盾尾内居中拼装;管片正确就位,千斤顶靠拢时要加以均匀,除封顶块外每块管片至少要有两只千斤顶顶住;盾构推进时骑缝的 千斤顶应开启,保证环面平整d、针对错台量大 原因分析： 管片拼装的 中心与盾尾中心不同心,管片与盾尾相碰,为了 将管片拼装在盾尾内,将管片径向

18、内移,造成过大 的 环高差; 管片拼装的 椭圆度 较大 ,造成环差过大 ; 管片的 环面与隧道轴线不垂直,如继续上一环的 方向拼装将会与盾尾相碰,将管片向相反方向位移,造成过大 的 环高差; 管片在脱出盾尾后建筑空隙没有及时填充,管片在自重的 作用下落底,造成环高差过大 .治理方法: 拼装过程中发现新拼装的 管片与前一环管片的 环高差过大 ,可拧松连接螺栓,逐块调整管片的 位置.预防措施： 将管片在盾构内居中拼装,使管片不与盾构相碰; 保证管片拼装的 整圆度 ; 纠正管片环面与隧道轴线的 不垂直度 ; 及时、充足地进行同步注浆,用同步注浆的 浆液将管片托住,减少环高差; 严格控制盾构推进轴线和盾构姿态,确保管片能拼于理想的 位置上. e、针对管片椭圆度 过大 拼装完成的 管片的 水平直径和垂直直径相差过大 ,导致椭圆度 超过标准. 管片的 拼装位置中