管片質(zhì)量問題原因分析及控制措施

1、鑄造精品鑄造精品 追求卓越追求卓越管片質(zhì)量問題原因分析及控制措施管片質(zhì)量問題原因分析及控制措施中鐵十三局集團有限公司中鐵十三局集團有限公司20142014年年7 7月制月制誠信、創(chuàng)新永恒誠信、創(chuàng)新永恒 精品、人品同在精品、人品同在鑄造精品鑄造精品 追求卓越追求卓越匯報提綱匯報提綱o 一、盾構(gòu)區(qū)間地質(zhì)概況o 二、成型管片質(zhì)量問題原因分析o 三、成型管片質(zhì)量問題防控措施o 四、采取措施后成型管片質(zhì)量情況o 五、管片破損修補及滲漏水處理o 六、總結(jié)鑄造精品鑄造精品 追求卓越追求卓越一、區(qū)間地質(zhì)概況一、區(qū)間地質(zhì)概況o 區(qū)間隧道地處川西平原岷江水系級階地，沖洪積地貌，地形較平坦，略有起伏，地面高程496

2、.81501.80m。據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，本區(qū)間隧道范圍內(nèi)無斷裂。地表多為第四系全新統(tǒng)人工填筑（Q4ml）以雜填土為主，其下為全新統(tǒng)沖積層（Q4al）粘性土、粉細砂；第四系上更新統(tǒng)冰水沉積、沖積（Q3fgl+al）粘性土、卵石土夾砂透鏡體；下伏白堊系上統(tǒng)灌口組（K2g）泥巖。o 我部盾構(gòu)推進過程中地質(zhì)條件復(fù)雜，開挖面位于泥巖與砂卵石地層交接面處，且呈交替變換。鑄造精品鑄造精品 追求卓越追求卓越區(qū)間左線地質(zhì)剖面圖區(qū)間左線地質(zhì)剖面圖 鑄造精品鑄造精品 追求卓越追求卓越區(qū)間右線地質(zhì)剖面圖區(qū)間右線地質(zhì)剖面圖 鑄造精品鑄造精品 追求卓越追求卓越二、成型管片質(zhì)量問題原因分析二、成型管片質(zhì)量問題原因分析o 2.

3、1管片錯臺及其引起的相關(guān)問題 管片錯臺是指管片拼裝后同一環(huán)相鄰管片或者相鄰環(huán)管片之間內(nèi)弧面不平整的現(xiàn)象，管片錯臺不僅影響隧道的外觀質(zhì)量，而且會導(dǎo)致以下更嚴重的問題： 2.1.1管片破裂 由于盾構(gòu)機的推進千斤頂作用在管片上，依靠管片提供反作用力使盾構(gòu)機向前掘進，若剛拼裝好的管片出現(xiàn)錯臺現(xiàn)象，就容易導(dǎo)致相鄰管片間產(chǎn)生集中應(yīng)力，使管片邊緣發(fā)生破裂、崩角等質(zhì)量問題。螺栓孔位置破損鑄造精品鑄造精品 追求卓越追求卓越 2.1.2、隧道滲漏 管片間止水主要采用三元乙丙橡膠彈性密封墊，橡膠彈性密封墊接觸壓密后寬度僅3336mm，一般情況當(dāng)管片錯臺超過15mm時，橡膠密封墊之間的壓密效果就受到較大影響，在地下水

4、壓較大情況下很容易造成管片滲漏水。環(huán)間滲漏鑄造精品鑄造精品 追求卓越追求卓越 2.1.3、盾尾漏漿、尾刷損壞 由于盾尾殼對管片有約束力，因此管片環(huán)與環(huán)錯臺一般是管片脫出盾尾后才產(chǎn)生，但在縱向連接螺栓的作用下，盾殼外的管片環(huán)錯臺會導(dǎo)致盾殼內(nèi)的管片環(huán)產(chǎn)生徑向運動的趨勢，造成盾尾與管片環(huán)之間的間隙不均勻，從而易對盾尾刷擠壓磨損，進而導(dǎo)致盾尾漏漿，造成同步注漿漿液和盾尾油脂的大量消耗，以及地面沉降等嚴重事故。鑄造精品鑄造精品 追求卓越追求卓越o 2.2管片錯臺原因分析 2.2.1管片拼裝不規(guī)范 管片拼裝是控制管片錯臺重要的環(huán)節(jié)，管片拼裝工人的操作熟練程度及責(zé)任心直接影響管片拼裝完的成型質(zhì)量。例如：管片

5、拼裝前盾尾的雜物沒有徹底清除；管片拼裝完成及管片脫出盾尾后沒有及時將螺栓擰緊；K塊強行插入，都是導(dǎo)致管片錯臺不可忽視的直接因素。 環(huán)間錯臺18mm鑄造精品鑄造精品 追求卓越追求卓越 2.2.2盾構(gòu)機姿態(tài)控制 盾構(gòu)機的姿態(tài)變化直接影響到盾尾間隙的變化，實際掘進時盾構(gòu)機圍繞設(shè)計軸線呈蛇形前進，如果盾構(gòu)機的姿態(tài)控制不好，盾構(gòu)機的運動軌跡波動幅度過大，盾尾因急糾、猛糾而產(chǎn)生較大的徑向位移，而在連接螺栓的作用力下管片的空間形態(tài)已基本由上環(huán)管片所決定，這就必然導(dǎo)致管片與盾尾之間的間隙不均勻。若盾尾間隙過小，盾尾的徑向運動趨勢將以力的形式通過盾尾刷傳遞給管片，從而導(dǎo)致盾尾前后的管片產(chǎn)生錯臺，甚至導(dǎo)致管片迎水

6、面被盾尾刷擠壓刮壞、盾尾刷磨損變形等問題，進而產(chǎn)生管片滲漏水，盾尾漏漿等一系列質(zhì)量問題。鑄造精品鑄造精品 追求卓越追求卓越 2.2.3管片選型 在區(qū)間小半徑曲線段掘進或盾構(gòu)急糾轉(zhuǎn)彎時，若管片楔形量不能滿足管片轉(zhuǎn)彎需求，拼裝施工中轉(zhuǎn)彎環(huán)排版錯誤等，均會造成管片前端面與盾構(gòu)掘進方向不垂直。盾構(gòu)機向前掘進的推力是通過千斤頂作用在剛拼好的管片襯砌橫斷面上，如果盾構(gòu)掘進方向與管片前端面之間不垂直，則其作用于管片上的巨大反推力可分解為縱向和徑向兩個分力，將造成管片環(huán)縫錯臺。 鑄造精品鑄造精品 追求卓越追求卓越 2.2.4管片上浮 管片上浮有時可造成管片連續(xù)錯臺，尤其在泥巖地層中。壁后漿液往往因為初凝時間較

7、長而產(chǎn)生大于管片自重的上浮力，此時如果沒有立即采取防止隧道管片上浮的措施，隧道管片的上部就會發(fā)生連續(xù)的“疊瓦式”錯臺。管片上浮引起的“疊瓦式”錯臺鑄造精品鑄造精品 追求卓越追求卓越 環(huán)環(huán)號號管片拼裝完成管片拼裝完成脫出盾尾后實際脫出盾尾后實際測量測量水平偏水平偏差差垂直偏垂直偏差差水平水平偏差偏差垂直偏垂直偏差差6060-8-8-35-351 1 69 69 6161-6-6-34-34-6 -6 66 66 6262-5-5-36-365 5 51 51 6363-5-5-43-4312 12 34 34 6464-5-5-40-40-2 -2 32 32 6565-3-3-27-273 3

8、 37 37 6666-5-5-25-25-7 -7 43 43 67672 2-25-25-1 -1 58 58 右線管片姿態(tài)偏差對比表右線管片姿態(tài)偏差對比表 盾構(gòu)通過泥巖地層后形成的開挖面與管片之間的空腔由同步漿液來填充，通過計算得出盾尾后4環(huán)管（1.5m每環(huán)，共6m）片在漿液中的浮力為238t，遠遠大于4環(huán)管片的自重83.8t，在浮力作用下管片會產(chǎn)生錯臺，如錯臺量較大會伴隨發(fā)生管片破損、滲漏現(xiàn)象。 管片上浮計算圖示管片上浮計算圖示鑄造精品鑄造精品 追求卓越追求卓越2.3管片破損原因分析 （1）管片錯臺 由于管片錯臺造成相鄰環(huán)管片之間剪應(yīng)力過大，引起螺栓孔附近管片破損。 （2）管片拼裝 由

9、于拼裝過程中管片接觸面不平整，在千斤頂作用下形成局部應(yīng)力集中，造成管片破損。封頂塊安裝時，先安裝好的管片圓度不夠、鄰接塊間的間隙太小、未按要求在其兩側(cè)涂刷潤滑劑，會導(dǎo)致封頂塊及鄰接塊接縫處管片破碎，破碎部位發(fā)生在鄰接塊上部及封頂塊兩側(cè)； （3）姿態(tài)控制 盾構(gòu)掘進過程中由于姿態(tài)控制不佳，導(dǎo)致盾構(gòu)與管片相對位置不好（盾尾間隙變?。r，常常會使管片發(fā)生碎裂。 （4）螺栓緊固 螺栓初緊、復(fù)緊不及時或者螺栓擰的不夠緊，管片受力后產(chǎn)生錯臺，從而出現(xiàn)邊角部位的破碎以及裂縫等問題。 管片邊角破損管片螺栓 孔破損鑄造精品鑄造精品 追求卓越追求卓越2.3管片滲漏原因分析 （1）管片錯臺造成止水條接觸面積變小 由于

10、管片錯臺造成相鄰管片止水條接觸面積變小，止水條的防水效果降低，不能有效的阻水。 （2）止水條粘貼不牢固 由于止水條粘貼不牢固，導(dǎo)致相鄰管片之間存在縫隙漏水。 （3）管片拼裝刮碰 由于管片拼裝過程中刮碰造成止水條破損，使相鄰管片間防水措施失效，導(dǎo)致管片滲漏水。 （4）同步漿液 同步漿液凝固后是成型隧道的第一層防水體系，注漿量不足將導(dǎo)致管片上部存在無漿液的現(xiàn)象，使管片外部直接與地層相聯(lián)，致使隧道第一道防水體系失效從而產(chǎn)生滲漏。壓漿內(nèi)水泥含量少，漿液凝結(jié)后強度不高且阻水效果較差。 （5）姿態(tài)控制 盾構(gòu)掘進過程中由于自在控制不佳，導(dǎo)致盾構(gòu)與管片相對位置不好（盾尾間隙變?。r，常常會使管片發(fā)生碎裂，發(fā)生

11、止水帶掉落情況，使得相鄰止水帶不能正常吻合壓緊，從而引起漏水。 鑄造精品鑄造精品 追求卓越追求卓越管片環(huán)間滲漏管片塊間滲漏鑄造精品鑄造精品 追求卓越追求卓越三、成型管片質(zhì)量問題防控措施三、成型管片質(zhì)量問題防控措施o 調(diào)整泥巖地層盾構(gòu)掘進參數(shù) 刀盤轉(zhuǎn)速控制在1.01.5r/min；推進速度控制在3045mm/min；1號土倉壓力值控制在0.81.3bar；推力一般控制在9001100t之間；滾動角控制在20mm/m以內(nèi)。o 盾構(gòu)姿態(tài)控制及糾偏 實際掘進時盾構(gòu)機圍繞設(shè)計軸線呈蛇形前進，姿態(tài)控制應(yīng)做到勤糾、緩糾，在隧道軸線控制在設(shè)計允許偏差范圍內(nèi)前提下，盡量使盾構(gòu)機掘進軌跡保持平順，避免盾構(gòu)機姿態(tài)突

12、變。盾構(gòu)機姿態(tài)水平方向上前點控制在+20-20之間、垂直方向上前點控制在-30-50之間（管片依然存在上浮現(xiàn)象）；在直線段掘進時水平趨向值控制在4mm/m，垂直趨向值控制在3mm/m。鑄造精品鑄造精品 追求卓越追求卓越o 同步漿液調(diào)整 確保管片脫出盾尾時形成的空隙量與注漿量平衡，盡量避免壁后漿液被地層水稀釋而降低漿液性能。注漿壓力控制在1、4號注漿管路1.52.0bar，2、3號注漿管路2.02.5bar。通過調(diào)整粉煤灰、砂、膨潤土和水泥等的拌合比例，將漿液的初凝時間控制在45h內(nèi)。 同步注漿漿液配合比（同步注漿漿液配合比（kg/m3kg/m3）水泥水泥 細砂細砂粉煤灰粉煤灰膨潤土膨潤土水水減

13、水劑減水劑20020065065030030060605005002 2 鑄造精品鑄造精品 追求卓越追求卓越o 二次注漿 二次注漿采用水泥、水玻璃雙漿液，水灰比1：1水泥漿攪拌而成，水泥漿：水玻璃為3:1，初凝時間調(diào)為1020s。 管片脫出盾尾第2環(huán)位置注入水泥、水玻璃雙漿液，注漿點位選擇在管片上半部分吊裝螺栓孔位置，要避開K塊的吊裝螺栓孔，每2環(huán)注1環(huán)，注漿壓力控制在3bar以下。鑄造精品鑄造精品 追求卓越追求卓越o 管片拼裝 （1）管片拼裝前必須清理盾尾拼裝部位的污泥與污水，并清理干凈前一環(huán)管片迎水面與盾尾間隙中的雜物。（2）管片拼裝應(yīng)遵循由下至上、左右交叉、最后封頂?shù)捻樞?，將待裝的管片塊

14、與已安裝管片塊的內(nèi)弧面調(diào)整到平順相接，螺栓孔位置對正，螺栓穿插容易。（3）管片拼裝時，嚴禁非管片安裝位置的推進油缸與管片安裝位置的推進油缸同時收縮。安裝管片到位時，動作應(yīng)平緩，避免撞擊已定位管片。（4）封頂塊安裝前應(yīng)對止水條進行潤滑處理，調(diào)整位置后緩慢縱向頂推，嚴禁借用推進千斤頂強行頂推。（5）每環(huán)管片拼裝完成后進行第一次螺栓緊固才可掘進；掘進開始后進行第一次復(fù)緊，掘進200mm內(nèi)復(fù)緊完成；推進油缸行程800mm時開始第二次螺栓復(fù)緊；掘進完成前進行第三次螺栓復(fù)緊；K塊在三次復(fù)緊期間增加兩次復(fù)緊；所有螺栓緊固使用風(fēng)動扳手。鑄造精品鑄造精品 追求卓越追求卓越o 做好管片選型工作 在盾構(gòu)施工過程中要

15、保持管片前端面與盾構(gòu)掘進方向垂直幾乎不可能，每環(huán)掘進完成后應(yīng)及時量測管片前端面并調(diào)整。使盾構(gòu)機推力反作用于管片上的徑向分力盡可能減小，進而有效減少、減小管片環(huán)縫錯臺。掘進前依據(jù)設(shè)計軸線做好管片排版，通過管片排版計算公式確定出最合理的標(biāo)準環(huán)與轉(zhuǎn)彎環(huán)比例，并在實際施工過程中及時根據(jù)環(huán)面超前量差值調(diào)整標(biāo)準環(huán)與轉(zhuǎn)彎環(huán)比例，以使管片前端面與盾構(gòu)機掘進方向趨近垂直。 鑄造精品鑄造精品 追求卓越追求卓越o 管理措施 （1）健全質(zhì)量管理體系、明確質(zhì)量管理職責(zé)、落實質(zhì)量管理制度、加強過程監(jiān)控。（2）對項目全體人員進行教育培訓(xùn)，明確各崗位質(zhì)量職責(zé)、各工序質(zhì)量控制標(biāo)準，增強質(zhì)量意識。（3）加強管片拼裝實名制管理的執(zhí)

16、行力度，落實、獎罰到位。（4）全面實行成型管片自檢制度，自檢制度分三級管理，分別為班組自檢、質(zhì)量工程師檢查、項目部檢查。詳見附件（成型管片質(zhì)量自檢表格）。 （5）制定新的獎罰機制，獎罰分明。鑄造精品鑄造精品 追求卓越追求卓越鑄造精品鑄造精品 追求卓越追求卓越四、采取措施后成型管片質(zhì)量情況四、采取措施后成型管片質(zhì)量情況o 通過調(diào)整同步漿液的配合比，增加水泥、水玻璃雙液注漿的措施，管片上浮得到明顯控制，管片上浮量由610cm降低至0.52cm，詳見下圖： 右線右線406環(huán)管片姿態(tài)垂直偏差變化趨勢圖環(huán)管片姿態(tài)垂直偏差變化趨勢圖鑄造精品鑄造精品 追求卓越追求卓越o 在地鐵公司、監(jiān)理單位、中鐵成投公司各

17、級領(lǐng)導(dǎo)的幫助下，通過健全質(zhì)量管理體系、細化質(zhì)量管理制度、提高質(zhì)量監(jiān)管力度、嚴格執(zhí)行成型管片質(zhì)量控制措施、根據(jù)實際地質(zhì)情況調(diào)整掘進參數(shù)等方法，成型管片質(zhì)量有了較大提高，區(qū)間管片錯臺、破損、滲漏水現(xiàn)象得到有效控制。鑄造精品鑄造精品 追求卓越追求卓越五、管片破損修補及 滲漏水處理 5.1 管片拼裝后成型管片修補方法（1）現(xiàn)場破損情況調(diào)查 由質(zhì)檢工程師進行管片破損統(tǒng)計，將統(tǒng)計結(jié)果報送監(jiān)理工程師復(fù)核，將真實結(jié)果報送業(yè)主代表備案。 鑄造精品鑄造精品 追求卓越追求卓越o （2）判定修復(fù)方式 根據(jù)現(xiàn)場統(tǒng)計的破損部位及破損形式分為管片剝落和大于 0.2mm寬的裂縫兩種，確定相應(yīng)的處理方式。對于裂縫大于 0.2m

18、m 的，直接按照修補流程進行即可；管片剝落的修補方式根據(jù)破損位置有稍微區(qū)別，對于破損發(fā)生在上部的，根據(jù)破損面積、深度的實際情況打膨脹螺栓、掛網(wǎng)后修補；破損發(fā)生在下部的，按照修補流程進行便可。鑄造精品鑄造精品 追求卓越追求卓越（3）管片表面清理 破損部位清理主要分為三步： 第一步：對破損周邊和已經(jīng)破損但未剝落處進行鑿除清理，如破損部位有滲漏水，必須先堵漏后修補；用鋼刷清除修補處松動混凝土塊及粗骨材；其清除效果，應(yīng)以目視檢查混凝土與粗骨材間無縫隙及指觸無混凝土塊及粗骨材松動。對于存在裂縫的管片修補同滲漏水一樣進行處理，以保證混凝土的耐久性。 第二步：修補前應(yīng)使用高壓水或輕度打磨處理表面，然后沖洗洗

19、掉塵土顆粒，保證修補表面無雜物、無粉細殘留料。 第三步：采用蒸汽清潔劑清除油脂，用清潔劑或?qū)Ｓ妹撝瑒┎料?，確保清潔效果。鑄造精品鑄造精品 追求卓越追求卓越 （4）修補施工 管片正式修補前，進行原材料的性能試驗，待強度、新舊接合面粘結(jié)強度、耐久性等經(jīng)過相關(guān)檢測，滿足要求后進行正式修補作業(yè)。 第一步：按照清理干凈的修補部位確定材料用量，用耐涂砂漿按確定用量標(biāo)準現(xiàn)場拌制材料，實際拌制配合比為（重量比）基料：固化劑：骨料=3.7：1.75：17。拌制過程中要確保充分攪拌耐涂砂漿，獲得完全均勻、可鏝抹施工的砂漿。鑄造精品鑄造精品 追求卓越追求卓越 第二步：用攪拌均勻的耐涂砂漿披刮清理干凈的破損部位，披刮

20、要壓實順滑，對成型隧道頂部管片破損大于 30mm 深度的部位要分兩次披刮，對潮濕度較高的破損部位需要吹風(fēng)機降低其潮濕度后進行修補，對修補部位進行壓密處理；管片破損在上半部位的修補方法如下： 破損深度大于30mm或破損面積大于200cm的處理方法 用沖擊鉆以5*5cm間距梅花形鉆孔，鉆孔深度4cm，鉆孔直徑10.5mm，待眼打好后將35根M6*50100mm（視破損深度而定）膨脹螺絲植入管片內(nèi)，膨脹螺絲上端頭應(yīng)低于管片表面1cm以下。待膨脹螺栓植完后掛鋼絲網(wǎng)片，然后使用高強砂漿分兩次披刮填補。 鑄造精品鑄造精品 追求卓越追求卓越 破損深度小于30mm，且破損面積小于200cm的處理方法 待破損面

21、鑿除清理后用清水沖洗干凈，先刷一層水泥砂漿，然后使用高強砂漿填補。鑄造精品鑄造精品 追求卓越追求卓越 （5）表面修飾及整平 待耐涂砂漿干硬一天后，用打磨機磨順表面，指派有經(jīng)驗的修補工人進行調(diào)色抹平，保持修補處的顏色與管片原表面顏色基本一致。 （6）養(yǎng)護、硬化 修補處的養(yǎng)護采用自然養(yǎng)護，指定專人每天進行 2 次巡查，及時清理修補處沾染的雜物，并對過程中發(fā)現(xiàn)的修補缺陷進行記錄、反饋。 （7）清理及復(fù)原 在達到養(yǎng)護日期后，進行修補效果的最終檢查，對表面不平整、有雜物、顏色不協(xié)調(diào)的修補處，最后進行打磨處理以保證新舊混凝土面的色差基本保持一致。鑄造精品鑄造精品 追求卓越追求卓越 5.2 管片修補材料 按

22、照施工方案，管片破損修補材料選用耐磨型環(huán)氧樹脂襯里砂漿，該砂漿具有以下特點： （1）固化迅速、抗壓強度高。 該種材料 28 天強度 91.3Mpa，遠遠滿足混凝土材料本身抗壓強度（C50）的要求。 （2）力學(xué)性能好，抗垂落、粘結(jié)性能好，有很好的保水性，7d與混凝土的正拉粘結(jié)強度為8.1Mpa，且為混凝土破壞，同時7d 的砂漿粘結(jié)抗拉強度為10.2 Mpa，遠大于結(jié)構(gòu)混凝土本身的抗拉強度2.64 Mpa。 （3）能夠抵抗各種酸、堿、工業(yè)化學(xué)品影響，操作簡單，現(xiàn)場攪拌后即可使用。 （4）具有早強性，減少對施工進度的影響。鑄造精品鑄造精品 追求卓越追求卓越 5.3管片滲漏水處理 （1）現(xiàn)場滲漏水調(diào)查

23、 由項目部對現(xiàn)場滲漏水情況進行統(tǒng)計，統(tǒng)計滲漏水部位、滲漏形式，做好詳細記錄并分析原因。 （2）選擇處理方案 根據(jù)現(xiàn)場統(tǒng)計的滲漏水部位及滲漏形式，確定不同的處理方式：管片環(huán)縱縫、螺栓孔滲漏水采用灌注環(huán)氧樹脂灌漿材料進行治理；管片注漿孔滲漏采用壁后注漿或環(huán)氧樹脂灌漿材料進行治理。鑄造精品鑄造精品 追求卓越追求卓越 （3）滲漏水部位清理 管片環(huán)縱縫滲漏水部位清理：使用鋼絲刷清除拼裝縫周邊積水和碳酸鈣等粘附物，檢查滲漏源，標(biāo)上記號，清孔、清槽要求無浮塵、泥垢。 管片螺栓滲漏水部位清理：首先卸掉對拉螺栓孔的螺帽，清除螺栓孔中的浮泥、泥垢、銹跡，采用阻塞球堵塞螺栓孔的一端出口，并從另一端出口插入小鋁管。 （4）鉆孔埋設(shè)注漿管 采用小型電鉆在管片拼縫處打孔，采用速凝水泥嵌縫、埋管，要求與管片拼縫壓貼緊密。鉆孔孔徑 6mm，孔深約 50mm，孔間距約 300500mm，根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行適當(dāng)調(diào)整。鑄造精品鑄造精品 追求卓越追求卓越 （5）注入環(huán)氧樹脂化學(xué)漿液 管片拼縫滲漏水治理：注漿漿液采用環(huán)氧樹脂化學(xué)漿液，注漿壓力0.20.4MPa，達到壓力后，閉管待凝。 螺栓孔滲漏水治理：拆除螺栓的螺母，對損壞的遇水膨脹止水圈進行更換，按照要求擰緊螺母