管片选型及拼装作业指导书.doc

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1213141516123456789101112-131415-16-12-3-4-5-6-78-910-11-（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400mm800mm，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。4。2。3 管片的选型管片选型的原则有两个：、管片选型要适合隧道设计线路；、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push rams(推进油缸）行程:上：1850 mm 下：1830 mm 左：1820 mm 右：1840 mm Articulation ramas(铰接油缸）行程上:80 mm 下：70 mm 左：62 mm 右:75 mm盾尾间隙:上:65 mm 下:80 mm 左：60 mm 右：90 mm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):（18401820）(7562)=+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）： 9060=+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10cm10cm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.图4.2.4。21 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。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5。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管片旋转的原因分析及主要对策5。3。1管片旋转的原因分析管片的旋转是因为管片的拼装长时间向一个方向顺序进行拼装所造成的，虽然不作为隧道质量验收项目，但管片旋转过多时，会引起油缸靴子对管片纵缝接触面不对撑，容易破坏管片。5。3。2主要对策管片拼装顺序坚持从下到上的原则，避免长期顺时针或逆时针拼装，否则会引起管片旋转。如果管片出现旋转，拼管片时要有意识的反转，一环转2mm，很快就把管片旋转回原位。6.施工机具及劳动力配备6.1施工机具表6。1-1 施工机具表名称单位数量拼装机台1拼装机遥控器台1棘轮扳手把2手锤把2钢尺把16.2劳动力配备表6.21 施工人员表人员数量土建工程师1拼装手1打螺栓手27。质量控制要点及检查标准7.1管片拼装质量控制7。1.1成环环面控制：环面不平整度应小于5mm。相邻环高差控制在4mm以内。7.1.2安装成环后,在纵向螺栓拧紧前，进行衬砌环椭圆度测量。椭圆度应小于5。7.2管片安装中的注意事项1、管片接头必须拧紧,为避免管片旋转过程中安装头单独承受管片重量，应将四条压板均匀地接触管片，避免管片拼装过程中螺栓头被拔出。2、管片拼装过程中，第一块管片的位置尤为重要，它决定了本环其他管片的位置及拼缝的宽窄.管片高于相邻块，将会导致K块的位置不够；低于相邻块，纵缝过大，防水性降低.同时,第一块应平整,防止形成喇叭口。3、当拼装第五块时,应用尺子量K块空位的宽度,并调整第五块，保证481cm或951cm。4、管片拼装应满足规范规定的偏差：高程和平面不侵限;每环相邻管片平整度4mm；纵向相邻环环面平整度5mm；衬砌环直径椭圆度5。5、拧紧螺栓应确保螺栓紧固,拧紧力矩要达到设计要求300N.m。6、同一环内各管片的相邻位置应符合设计图纸要求,不可互换.每环管片上有管片类型标记，环类型标记，纵缝对接标记，安装管片时应认真查看这些标记，保证管片安装正确；管片迎千斤顶面和背千斤顶面不同，方向不要错装。操作手在安装管片时看到管片中心管片标识字符应是正确的，如果是倒置的，则管片朝向错误。7、管片K块安装方法为先纵向搭接1m,然后安装器径向推顶到预定位置再纵向插入.K块及A、B与K块相邻面止水条，在安装面应涂润滑剂。8、安装时注意小心轻放，避免损坏管片和止水条。9、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。10、注意：每次根据需要拼装管片的位置，回缩相应位置的部分千斤顶，如果过多的千斤顶回缩是十分危险的，前面土体的支撑压力会使得盾构机后移，轻则导致盾构机姿态变样,重则引起安全事故.11、封顶块先径向居中压入安装位置，搭接长度大于1m（故一般要求千斤顶行程量大于2000mm时才停止掘进），调准后再沿纵向缓慢插入。如遇阻碍应缓慢抽出后进行调整。严禁强行插入和上下大幅度调整，以免损坏或松动止水条。8。安全措施及安全注意事项1、管片拼装必须落实专人负责指挥,盾构机司机必须按照指挥人员的指令操作,严禁擅自转动拼装机，以免发生伤亡事故。2、举重臂旋转时,严禁施工人员进入举重臂活动半径内，拼装工在管片全部定位后,方可作业.3、拼装管片时，拼装工必须站在安全可靠的位置，严禁将手脚放在环缝和千斤顶的顶部，以防受到意外的伤害。4、举重臂必须在管片固定就位后，方可复位，封顶拼装就位未完毕时,人员严禁进入封顶块下方。5、举重臂旋转时，盾构司机必须看清旋转半径内的人员,并鸣号警示。6、举重臂拼装端头必须拧紧到位，并定期检查磨损情况,对内丝口损坏的管片必须采取可靠的措施方可使用。9。环境保护措施1、按规定施工，按标准操作，施工现场整洁有序。2、注意保持成型的管片表面清洁度.3、项目部各级领导从抓文明施工着手，制定文明施工管理措施,提高施工人员职业道德和文明施工意识.10