机械法联络通道施工质量管理体系及监测研究

李淑强 杨一才

青岛市地铁八号线有限公司 山东青岛 266107

随着地铁修建数量的增加，联络通道的待建数量逐渐增多。目前国内地铁联络通道施工应用最广泛的方法为冻结法加固、矿山法开挖。此技术已有相对成熟的理论研究[1]，但其不足也较为明显，如冻融后沉降较大、施工效果控制影响因素众多、存在较大的安全风险等。机械法联络通道施工作为一种符合工程发展趋势和建设需求的新型技术，已在宁波和无锡等地成功应用。朱瑶宏等[2]以宁波轨道交通3号线为背景，研究整个施工过程中主隧道的结构响应及其变化规律；卫佳莺等[2]结合无锡地铁3号线联络通道施工工程，从实测分析、数值计算及经验模型等方面探讨联络通道顶管法T接施工中的土层沉隆变化规律特征。与非机械法施工相比，机械法施工的优势在于极大地缩短了联络通道施工工期，同时无须进行大面积的加固，避免冻结加固后期融沉对结构造成破坏以及对周边环境的影响，但以上研究大多针对软土地层，对渤海泥岩地层的联络通道施工研究相对较少。青岛地铁8号线9～11号联络通道施工是国内使用机械法在跨海泥岩地层施工的首次应用，需要克服高水压、穿泥岩、小空间等一系列问题。本文对该工程施工质量管理体系开展了研究，并通过监测结果验证了质量控制的成果，研究成果可为类似工程联络通道机械化施工提供参考。

1 工程概况

图1 区间总平面布置图

青岛地铁8号线起于胶州北站，终至五四广场站。其过海区间(大洋站—青岛北站区间)是目前国内最长的海底地铁隧道，下穿胶州湾海域，线路全长7.9km，海域段长5.4km。区间采用“矿山法+盾构法”组合工法施工。盾构法陆域段采用土压盾构、海域段采用泥水盾构。盾构段共设计6座联络通道(编号6～11)，其中9、10、11号联络通道采用机械法施工。区间总平面布置图见图1。

2 机械法联络通道施工方案

2.1 施工工艺流程

图2 施工工艺流程

2.2 顶进设备就位

2.2.1 设备就位

主机包裹在套筒内，随台车一同运输至洞门处，通过托架微调系统调整始发姿态，始发姿态以接收时高程目标+20mm控制。

2.2.2 支撑体系张开

顶进机械运输到联络通道位置后，连接所有管道和部件，伸出支撑体系油缸，使支撑体系紧靠管片内壁，支撑体系打开后每级间隔5min进行分级加载。

2.3 套筒安装及密封

2.3.1 套筒安装

筒体材料采用30mm厚的Q235钢板，每段筒体的外周焊接纵、环向筋板，以确保筒体的刚度，筋板厚度20mm，高45mm，间隔约300mm×350mm，各接合面用法兰焊接，法兰为厚度30mmQ235板，采用10.9级M20螺栓连接，中间接口采用O形密封条。

2.3.2 套筒密封试验安装

钢套筒焊接情况检查完毕后，向钢套筒、始发套筒和接受筒内分别注入注浆填料、膨润土和水玻璃混合液，填注厚浆。为了将填料输送至钢套筒内，采用台车将浆液运输至套筒处，从浆车引一条输送管接至JYB-3型挤压式注浆机进口，再从注浆机出口接一根输送管至钢套筒顶部注浆孔，将填料通过注浆机和管路输送至钢套筒内，直至砂浆完全充满钢套筒。

2.4 出洞施工

2.4.1 土仓建压

在顶管机切削至洞门混凝土破碎后，外界水土压力传递至钢套筒内，为达到平衡外界水土压力的目的，在套筒密封形成后，通过预留注入管道注入膨润土达到试压值。

2.4.2 切削洞门混凝土

采集刀盘转速、贯入度、推力、刀盘扭矩、推进速度等施工参数，施工阶段根据不同工况差别来调整，采取相应措施以防止掘进机自转，切削过程中把膨润土润滑加入土仓内。

2.5 顶管推进

(1)在正常段掘进时使用泡沫剂进行土体改良，必要时加入分散剂，要求改良后的渣土坍落度为120～140mm，便于出泥。

(2)顶进过程中发现姿态出现偏差，首先采用调整顶推油缸的压力分配来调节顶管机姿态，如成效不显著，通过调节顶管铰接调整强化纠偏，开启铰接后应该认真观察成型管节的变形情况。

(3)顶进出泥。每环出土约7.6方，螺旋机出口处放置小土斗，通过小土斗将土运至4号台车后方渣土车。过程中保证顶进速度与出泥量匹配，严格监控土压力变化。

(4)减摩注浆。减摩注浆采用钠基膨润土，主要起到减小管节与土体间摩擦力的作用。钠基膨润土：水=1∶8(质量比)，搅拌均匀，静置12h。注浆压力不宜太高，控制在20～50KPa，压力太高了容易冒浆，不易形成浆套。同时，过高的压力作用在管子上时，会增加管子周边的正压力，反而使顶进时的顶力增大。压浆量原则上控制在管节外理论空隙的2～3倍。

(5)填充注浆。顶管停止顶进后，对外壁膨润土进行置换，使地面建筑物安全得以保障。采用水泥—水玻璃浆液进行填充注浆，注浆压力控制在0.35Mpa以内，注浆结束后必须对注浆孔进行封闭。

(6)物料运输。井口垂直运输采用25t汽车吊完成，隧道内水平运输采用电瓶车编组完成，编组含机头、平板车，台车部位采用吊机系统完成物料运输。管节分块设计(两块)，通过吊机运送至主机后方。底部分块由单个吊机吊运，顶部分块由两个吊机抬吊。

(7)管节拼装。管节分块拼装，由上下两部分组成，上部150°，先拼装下部，后拼装上部。

3 质量管理体系及措施

3.1 质量管理体系

根据项目特点，构建和完善安全质量保证体系，实施标准化和程序化管理，落实质量责任终身保证制度。项目经理对项目的质量负全部责任；项目总工程师负责组织编制和实施质量计划和工程创优规划；项目经理部设专职质量检查工程师，负责原材料、半成品和工序的检验，并负责具体工序的全面检验和批准；施工队队长对项目队的施工质量负责，专职质量检查工程师负责所有过程的质量控制和验收。

3.2 组织保证措施

建立健全质量管理组织机构，成立质量管理领导小组，由项目经理和总工程师领导，从组织上确保质量目标的实现。质量保证组织机构图如图3所示。

图3 质量保证组织机构图

3.3 制度保证措施

(1)定期举办质量教育活动及学习，并进行评估；(2)每月末组织工程质量检查和考核；(3)不定时进行质量评定分析会；(4)开展QC小组管理活动。

3.4 施工保证措施

3.4.1 盾构掘进

(1)加强施工人员培训，提高掘进机司机的操作水平。

(2)加强施工测量，采取盾构自动测量先行，人工测量随时校核的措施，确保隧道线形正确，不超限界。

(3)合理选择掘进参数，杜绝因地表沉降、主隧道破坏等事故对质量产生的影响。

(4)严格按照设计，施工规范组织掘进，提高掘进质量。

(5)强化管理信息化水平，对反馈的信息及时进行分析处理，指导现场施工。

3.4.2 管节安装

(1)严格按照管节拼装工序作业指导书进行管片拼装。

(2)采取必要措施，防止管节拼装时产生错台。

(3)提高掘进质量，防止管节产生扭曲。

(4)注意调整盾尾间隙，防止管节脱出盾尾时产生破损。

(5)确保减摩注浆质量，防止管节产生下沉或漂浮。

(6)顶管掘进至施工预留口前应复核特殊管片的位置，确保特殊预留口位置准确无误。

3.4.3 注浆

(1)注浆前进行详细的浆液配合比试验，选定合适的注浆材料及浆液配比，满足设计施工要求，检查管路的密封性，保证浆液不泄漏，保证注浆管路的畅通。

(2)做好注浆设备的维护和注浆材料的供应工作，确保注浆工作顺利、不间断地进行。注浆饱满程度由注浆压力和注浆量双重控制。

3.4.4 防渗漏

本隧道工程防水等级为二级，隧道采用高精度钢模，用于生产高精度管片，质量控制的根本是管片结构自防水，重点是接缝防水，主要措施如下：

(1)组织管理。采用工序作业质量责任追究制，以便让各施工工序的防水作业质量与施工效益联系起来，提高所有参建员工的防水责任意识。针对隧道掘进、管节安装与减摩注浆等特种作业工序，实行专人固定操作，确保工序质量。制定严格的防水质量奖惩条例，奖优罚劣，作业人员按照作业程序进行作业。

(2)管节生产。优化管节混凝土的配合比设计，提高管片抗渗能力。加强对管节模具的使用管理与保养，确保管片模具精度要求。加强对管节钢筋与成品钢筋笼的保护，防止钢筋锈蚀。加强对管节模具振捣器的使用管理、保养与维修，提高混凝土振捣质量。严格进行混凝土蒸养温度控制，保证管节养生质量。严格按照设计混凝土脱模强度进行脱模，避免因脱模强度过低对管片造成损坏。

(3)管节拼装。做好掘进线形控制，避免掘进过程纠偏过频、过急，影响管片安装质量。管节在满足龄期、达到设计强度后及出厂检验合格后方可运至施工现场，安装前须检查管片的完好性和防水材料的粘贴情况。加强对管节成品的保护，避免管节在吊装、运输及施工过程中受损伤。加强对管节止水条及缓冲衬垫粘贴的过程控制，保证其质量可靠。

4 现场监测

4.1 监测项目及范围

本工程设置以下几方面监测内容：(1)隧道结构监测(沉降、收敛)；(2)地表沉降监测；(3)管线沉降监测；(4)周边建筑物沉降监测：监测范围为联络通道两侧隧道管片各50m，联络通道正上方地面投影外侧20m范围以内。

4.2 测点埋设

4.2.1 地表沉隆监测点

以联络通道为中心，正上方地面投影外侧两边20m内布置4条沉降断面，断面间距为6m(5环)，测点间距为2.4m、4.8m、6m、7.2m(2环、4环、5环、6环)。编号按XD(SD)+环号+测点号编制。

4.2.2 隧道结构内监测点

(1)隧道局部进行较密集的沉降监测，即在联络通道两侧各50m范围内布设25个监测点，按每6m布置一个拱底沉降监测点，联络通道中心两侧各10环内按每3m加密一个拱底沉降监测点，点号按GDL/GDR+环号编制。

(2)在联络通道两侧各50m范围内分别设置11个水平收敛监测断面，隔12米设置一个监测断面，按SL+环号设置点号。在联络通道结构泵站结构完成后中间布设一组收敛监测断面，点号为Lo1。

(3)区间联络通道及泵站结构完成后，在联络通道内布设一组沉降监测断面，共三个点，点号为Ltt1～Ltt3，以及时了解区间联络通道及泵站结构的沉降量及区间联络通道及泵站结构与区间隧道的差异沉降量。

4.3 监测频率

为满足工程需要，以下监测频率可根据监测数据进行适当调整。监测频率如下表所示：

现场监测频率表

经现场监测结果分析，本工程各项监测结果指标正常，说明上述关键施工技术的应用满足了本工程的要求。

结论

本文阐述了机械法联络通道的施工方案，并根据工程特点，建立完善的质量管理体系，同时开展了工程现场监测，保证了施工质量，研究结果可为类似工程提供参考。