管片选型及拼装作业指导书

1管片选型及拼装作业指导书1.目的及范围编制管片的选型及拼装施工技术措施，对施工做以指导，保证管片的拼装质量，达到施工及验收要求。目前国内常见的管片形式为通用环和标准环加左、右转弯环管片。因此，主要介绍这两类型管片的施工技术。2.编制依据2.1管片设计要求；2.2适应隧道设计线路；2.3适应盾构机的姿态。3.职责管片拼装职责表序号部门人员人数职责备注1项目总工总工程师1人审核管片选型及拼装的方案及技术交底、安全交底，对区间隧道的管片拼装做总体筹划，并负责管片选型拼装的配合协调工作。2施工技术部技术主管1人负责管片选型及拼装的方案制定，下发管片选型及拼装施工技术交底及安全交底。3盾构队队长1人监管管片选型及拼装过程。土建工程师1人/班具体实施盾构机姿态的检查及盾尾间隙，选择出最佳的管片选型，并指导管片拼装手实施。管片拼装手1人/班按照土建工程师所选择出的管片选型进行管片拼装4.施工工艺、方法及主要技术措施4.1施工工艺及流程2管片环脱离盾尾后的二次紧固整圆器就位管片螺栓的连接盾尾的清理管片吊装卸车、管片短驳管片选型、下井和运输组织推进缸顶紧就位管片盾构掘进掘进1.2m缩回安装位置油缸管片就位管片止水条及衬垫粘贴图4.1-1管片安装工艺流程图4.2施工方法管片的形式为平板型单层管片衬砌，衬砌环纵、环缝均采用弯螺栓连接，通过合理的管片选型使管片错缝拼装。4.2.1管片的拼装点位4.2.1.1通用性管片管片为双面楔形通用管片，衬砌环纵采用12根弯螺栓连接，环缝采用16根弯螺栓连接。根据管片环向16个螺栓孔，将管片按照钟表的方向平均分为16个点位，通过管片的选型，以达到错缝拼装的要求。表4.2.1-1管片拼装点位表1213141516123456789101112×—√×—√××√××√—×√—13—×—√×—√××√××√—×√14√—×—√×—√××√××√—×15×√—×—√×—√××√××√—16—×√—×—√×—√××√××√1√—×√—×—√×—√××√××2×√—×√—×—√×—√××√×3××√—×√—×—√×—√××√4√××√—×√—×—√×—√××5×√××√—×√—×—√×—√×36××√××√—×√—×—√×—√7√××√××√—×√—×—√×—8—√××√××√—×√—×—√×9×—√××√××√—×√—×—√10√×—√××√××√—×√—×—11—√×—√××√××√—×√—×（竖列表示拼装好的管片，横向：√-表示可选后续的管片；×-表示不可选后续的管片）4.2.1.2标准环加左、右转弯环管片管片为双面楔形通用管片，衬砌环纵采用12根弯螺栓连接，环缝采用10根弯螺栓连接。根据管片环向10个螺栓孔，将管片按照钟表的方向平均分为10个点位，通过管片的选型，以达到错缝拼装的要求。管片的点位可划分为两类，一类为1点、3点、5点、8点、10点；二类为11点、2点、4点、7点、9点，同一类管片不能相连。表4.2.1.2-1管片拼装点位表点位1点2点3点4点5点7点8点9点10点11点1点×√×√×√×√×√2点√×√×√×√×√×3点×√×√×√×√×√4点√×√×√×√×√×5点×√×√×√×√×√7点√×√×√×√×√×8点×√×√×√×√×√9点√×√×√×√×√×10点×√×√×√×√×√11点√×√×√×√×√×4.2.2隧道管片排序鉴于管片拼装的规律性，所以盾构施工前必须对隧道管片做好排序，并根据设计，模拟出联络通道和泵房位置，管片拼到联络通道处时，点位要正好和设计点位符合，否则联络通道位置会被改变。管片排序时，要优化洞门的长度，在武汉洞门长度要求在400mm～800mm，一环管片的长度是1500mm，在条件允许的条件下，通过调整始发负环的位置，把每节隧道两端的洞门长度之和控制在1500mm以内，当隧道长度除以管片长度的余数大于两倍最小洞门宽度800mm（各地洞门的最小宽度要求不同）时，就取余数的一半为洞门长度。44.2.3管片的选型管片选型的原则有两个：①、管片选型要适合隧道设计线路；②、管片选型要适应盾构机的姿态。4.2.3.1管片选型要适合隧道设计线路根据隧道中线的平曲线和竖曲线的走向，分为左转弯、右转弯、直行三类。通过管片的旋转及选型，使管片符合设计线路要求。4.2.3.2管片选型要适应盾构机的姿态管片是在盾尾内拼装，所以不可避免的受到盾构机姿态的约束。管片要尽量垂直于盾构机轴线，让盾构机的推进油缸能垂直地推在管片上，这样使管片受力均匀，掘进时不会产生管片破损。同时也要兼顾管片与盾尾之间的间隙，避免盾构机与管片发生碰撞而破损管片。当因地质不均、推力不均等原因，使盾构机偏离线路设计轴线时，管片的选型要适应盾构机的姿态。以海瑞克盾构机为例，根据盾构机姿态选管片的计算方法如下：假定pushrams(推进油缸)行程：上：1850mm下：1830mm左：1820mm右：1840mmArticulationramas（铰接油缸）行程上：80mm下：70mm左：62mm右：75mm盾尾间隙：上：65mm下：80mm左：60mm右：90mm因推进油缸、铰接油缸安装在中盾上，反力支座在同意不部位，所以推进油缸的行程差减去铰接油缸的行程差是管片要校正的偏移量。上下（上减下）：（1850-1830）-（80-70）=+10mm右左（右减左）：（1840-1820）-（75-62）=+7mm盾构机油缸的行程差大于5mm时，下一环所选楔型环管片的最大楔形量应处于右上方，管片走向应左向下。如果盾尾和管片都处于真圆状态，上下盾尾间隙之和、及左右盾尾间隙之和分别等于150mm。所选管走向应使盾尾间隙趋于均等。盾尾间隙差：上下（上减下）：65-80=-15mm右左（右减左）：90-60=+30mm通过盾尾间隙判断，下一环管片走向应该是右下方。在进行管片选型的时候，只有盾尾间隙接近警戒植（60mm）时，才根据盾尾5间隙选择管片。4.2.4管片的拼装4.2.4.1拼装机械设备管片安装器整体外形为一圆环状，套装在2个安装器行走悬伸臂上，主要用于管片的拼装衬砌。其安装头具有6个自由度，包括随安装器的前后移动、旋转运动、伸举运动和绕管片自身的三轴旋转运动，管片安装手通过操作控制台能够精密控制管片的动作和定位。管片安装器由液压驱动，安装器旋转的旋转角度在±200°范围。4.2.4.2管片的堆放运输1、管片出厂前逐片进行尺寸、外观的检测，不合格者不允许出厂。外观的检测内容有：管片表面光洁平整，无蜂窝、露筋，无裂痕、缺角，无汽、水泡，无水泥浆等杂物；灌浆孔螺栓套管完整，安装位置正确。轻微的缺陷进行修饰，止水带附近不允许有缺陷。2、达到龄期并检验合格的管片有计划的由平板车运到施工现场，管片运输时之间用垫木垫实，以免使管片产生有害裂纹，或棱线部分被碰坏。3、管片到达现场后由龙门吊卸到专门的管片堆放区。管片堆放区应选择适当，以免因其自重造成场所不均匀沉降和垫木变形而产生异常的应力和破裂。在卸之前对管片进行逐一的外观检测，不符合要求（裂缝、破损、无标志等）的管片立即退回。管片吊放到两节拖车上，之间用10cm×10cm方木垫隔，拖卡上也预先安放了方木垫块以方便管片堆放。管片贴密封垫后，经专人检查合格（位置、型号、粘结牢固性等）才可吊下隧道使用。储存时，必须注意，不能让油类、泥等异物污损管片，混凝土管片的接头配件确保不发生腐蚀。4、管片下井采用龙门吊进行。洞内运输采用电瓶车牵引管片车运输。管片车上的管片堆放有序，堆放次序是依据下一环的管片安装顺序，示意图如下。6掘进方向封顶块管片运输示意图图4.2.4.2-1管片运输图5、管片运到盾尾附近后，由专门设备卸到靠近安放位置的平台上，再送到管片安装器工作范围内，并被从下到上依次安装到相应位置上。当最后一块插入块安装紧固后，一环管片即安装完毕，可以进行下一环的掘进。4.2.4.3管片的安装管片在安装前仍要进行一次检查，再确认管片种类正确、质量完好无缺和密封垫黏结无脱落，管片的吊装孔预埋位置正确，逆止阀、封堵盖完好无损，以及其它主要预埋件和混凝土的握裹牢固，管片接头使用的螺栓、螺母、垫圈、螺栓防水用密封垫等附件准备齐全后，才允许安装。每环管片安装结束后要及时拧紧各个方向的螺栓，且在该环脱出盾尾后再次拧紧。对掘进过程中出现的管片裂缝和其它破损，要及时观察记录并提醒盾构机操作手注意，并要选择合适时间对管片进行修补。管片安装是盾构法施工的重要环节，其安装质量的好坏不仅直接关系到成洞的质量，而且对盾构机能否继续顺利推进有着直接的影响。4.3主要技术措施4.3.1管片安装顺序管片安装采取自下而上的原则，由下部开始，先装底部标准块（或邻接块），再对称安装标准块和邻接块，最后安装封顶块，封顶块安装时，先径向搭接2/3，径向推上，然后纵向插入。拼好的一环管片从盾尾脱出时，受到自重和压力的作用产生变形，当变形量过大，既成环和拼装环高低不平，影响到安装纵向螺栓时，用真圆保持器对管片进行临时整圆。管片在防水处理前必须对管片进行清理，然后再进行密封的粘贴。7安装过程中彻底清除盾壳安装部位的垃圾和积水，同时必须注意管片的定位精确，尤其第一环要做到居中安放。用管片拼装机将管片吊起，沿吊机梁移动到盾尾位置。安装时千斤顶交替收回，即安装那段管片收回那段相对应的千斤顶，其余千斤顶仍顶紧。管片安装把握好管片环面的平整度，环面的超前量以及椭圆度，还有用水平尺将第一块管片与上一环管片精确找平。第二块管片与上一环管片和第一环管片大致对准后，先纵向压紧环向止水条，再环向压紧纵向止水条，并微调对准螺栓孔。边拼装管片边拧紧纵、环向联接螺栓。在整环管片脱出盾尾后，再次按规定扭矩拧紧全部联接螺栓。4.3.2盾构始发段管环拼装需要工具：水平尺，钢板（2mm、4mm、5mm），铜皮（0.5mm、1mm），短螺栓，棘轮扳手、电焊机。首先要计算清楚始发部位的线路坡度,把第一环位置定准。拼装第一环时，要注意防护尾刷，拼环前先在尾刷和油脂腔上涂满油脂，如果盾构机是第一次始发，尾刷比较柔软，容易压弯，拼环时管片就可以直接压上去，管片靠紧尾刷时，管片只能后退，不能前进，否则尾刷的钢压板将被破坏。若盾构机是过站始发，尾刷没有得到很好的清理维护，弹性比较差，不易压弯，管片不能直接向上压，在盾尾没有尾刷的部位把管片先定好位（在盾壳上铺垫1m长、70mm的木条来协助拼装机定位），盾尾间隙调整到接近理论尺寸（75mm）时，用油缸配合拼装机把管片缓缓推倒尾刷部位。盾尾油脂是易燃产品，在烧焊反力架和钢管片时，小心引燃油脂。盾尾要预备灭火器。4.3.3联络通道位置处的管片拼装区间隧道的联络通道与正线隧道相接处采用钢管片，中间预留开孔处，以通缝形式拼装。拼装方法与一般管片拼装相同，但由于联络通道处的钢管片的拼装点位是已定的，因此在拼装前最少5环应做出合理的管片选型及排版，保证普通管片与钢管片不通缝拼装。5.施工中常见问题及主要对策85.1选型和拼装引起管片开裂原因分析及主要对策5.1.1管片开裂原因分析因选型和拼装引起管片开裂主要原因是拼装不平整和选型错误。当管片拼装不平整或选型错误时，油缸靴子与管片端面、管片与管片之间接触面不平整、或着使管片切在盾壳上，形成集中应力，易使管片开裂。示意图如下：图5.1.1-1管片开裂示意图5.1.2主要对策1、管片选型时，人选和机选相结合，以免出现错误，通过调整点位后也不能满足楔形量的管片，运出隧道替换。2、注意管片拼装平整，每一环的第一块，需要与上以还找顺。3、拼装管片前，清理盾壳泥砂，清洗环面杂物。5.2隧道管片破裂的原因分析及主要对策5.2.1管片破裂原因分析由于管片的选型与盾构机的姿态不匹配造成管片拼装质量不好，导致管片所受推力不均匀，造成管片的破损。5.2.2主要对策应加强对盾尾间隙及盾构机姿态的检查，做出最合适的管片选型。对已安装好的管片出现的破损处和超过一定宽度的裂缝及所有渗水裂缝，都将进行修补处理。具体办法为选用高标号的环氧水泥砂浆回填修补，并压实抹光，做到既能保证强度和防水效果，又能保证美观。隧道的修补采用可移动的工作平台。5.3管