盾构隧道管片拼装质量控制

盾构隧道管片拼装质量控制

作者：冯林锋

来源：《建筑工程技术与设计》2014年第10期

【摘要】基于社会经济的迅猛发展，我国已经进入地下空间大开发时期，越来越多的城市涌现出大量隧道群，盾构法在隧道建设中的应用也日益广泛。本文笔者结合工程实例，针对在盾构隧道施工过程中存在的管片破碎、管片渗漏水、管片上浮等现象进行探讨，分析该问题现象发生原因以及提出相关的一些控制措施。

【关键词】盾构隧道；管片拼装；问题现象；原因；措施 1 实例工程概况

东莞地铁R2线某区间起讫里程范围：左线ZDK27+663.204～ZDK29+351.625，长1684.745m；右线YDK27+663.204～YDK29+351.625，长1688.421m。线路埋深为12.5～18米，区间自YDK28+706.8处与公路下穿隧道重叠。盾构隧道的断面形式为圆形断面，其结构型式为装配式钢筋混凝土单层衬砌。管片采用环宽1.5m的标准环及左转弯楔形环和右转弯楔形环三种管片。管片混凝土强度等级为C50、S12；钢筋为Ⅰ、Ⅱ级，管片的最小配筋率不小于150kg/m3。管环外径6000mm，内径5400mm，厚300mm，宽1500mm。每环由3片标准块+2片邻接块+1片封顶块共6片管片组成。 2 管片选型

影响管片选型的主要影响因素包括：隧道线形、盾构姿态（偏离中线的位置及其趋势）、盾尾间隙、油缸行程、交接油缸行程、封顶块的位置。

采用楔形管片作为隧道衬砌。其不同的旋转位置，将产生不同的上、下、左、右超前量，通过不同位置管片的拼装，实现对隧道轴线的拟合。因此拼装前管片的选型至关重要。选择正确的管片旋转角度，能保证拼装工作的顺利进行提高拼装质量，保证构筑隧道符合设计轴线。另外，盾构推进施工中，成环管片作为盾构推进后座，对盾构推进起到一种导向作用。为此，在盾构推进尤其是曲线推进时，应通过严格的计算和量测来确定管片的超前量。 3 问题现象发生的原因及控制措施 3.1管片破碎问题及控制措施 3.1.1管片破碎问题原因

管片破碎问题一般发生在隧道衬砌的内外两侧，在衬砌外侧一般发生在管片与盾构机的接触位置，而内侧一般发生在管片的边角部位。造成管片破碎的原因有可能是管片在运送和堆放

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过程中发生磕碰，使磕碰处产生小的破裂；另外在管片进行拼装时，如果管片环面之间和相邻的两块管片之间的接触面达不到较好的平行状态，衬砌的角部受应力较大，致使管片角部破碎。在封顶块安装时，当先拼装的管片圆度不够时，两个邻接块的间隙太小，当封顶块强行顶入时，会使封顶块和邻接块的接缝处管片破碎；拼装时当前一环面不够平整，存在块间错位问题，也会造成下一环面在拼装时发生破碎；另外拼装的速度过快，质量不合格管片间错缝也会导致管片的边角破碎；造成管片破碎的原因还有管片本身的质量不合格、盾构机的姿态与管片的姿态不同步、环面衬砌质量不好、注浆分布不均匀等原因。 3.1.2管片破碎的控制措施

在管片进行搬动或者运送的过程中，应该注意不要发生磕碰，堆放的层数要控制在三层之内，在运送过程中应该设置橡胶垫层；管片拼装时应该贴好止水胶条、传力衬垫和纠偏石棉橡胶板；拼装前需要测量好上一环面管片之间的相互高差，并根据测量的数据来调整纠偏锲子，以保证其平整度；拼装时尽量控制衬砌的圆度，块与块之间不能错位。封顶块安装时要保证顶部两邻接块的间距，可通过推进油泵的伸缩来调整，并涂好润滑剂；盾构推进之前严格检查油泵的衬垫，如有破损要及时的进行处理，当衬垫与管片环面不吻合时，可适当增设石棉或橡胶锲子，确定吻合之后方可推进；推进时要及时调整各项参数，控制好盾构姿态和偏差；同步注浆时控制好浆量和注浆的压力；管片在进场之前要严格检查，管片如果存在明显的质量问题，不可使用，如果管片存在小的问题可进行修补，并做好标识。 3.2管片渗漏水问题及控制措施 3.2.1管片渗漏水问题原因

管片渗漏水是盾构隧道的质量通病，导致管片渗漏水的原因有：管片拼装不到位是主要原因，当接缝中有杂物或者缝隙不均匀时，管片的纵缝出现内外张角、前后喇叭时，管片的外弧面接缝处的应力就会较为集中，混凝土会出现块状碎裂，止水条和管片间的密封性较差；管片拼装错位或者止水条粘贴不固；进行同步注浆时发生注浆量不足、注浆后封闭不严或者漏浆等；盾构机的姿态控制不好、工地地下水丰富等原因也会造成管片渗漏水。 3.2.2控制措施

尽量提高管片的质量和混凝土的防水等级；在管片拼装施工时要严格的控制千斤顶的伸缩度，防止盾构机后退破坏了尾刷。拼装封顶时要保证有足够的宽度，管片接缝是防止的关键环节，要减小止水条的制作安装误差，以保证其粘贴的密封性；可通过保护尾刷和控制盾尾间隙来减少漏浆量，同时要做好壁后的注浆与注浆孔封堵工作。 3.3管片上浮问题及控制措施 3.3.1管片上浮原因

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管片上浮是盾构隧道施工中较为常见的问题，造成这种问题的原因主要是当盾构机的切削刀盘直径与衬砌管片的外径存在差值，或者盾构掘进中存在超挖问题，致使管片与地层之间出现环形的空隙，这就很容易造成管片的位移。当空隙没有被及时的进行注浆封闭或者注浆质量控制不好，使浆液在较长时间内不能达到初凝状态时，这就会导致管片在脱离盾尾之后受到周围地下水、注浆浆液、以及泥浆等流体的包裹而发生上浮；此外当隧道上的覆土不够厚或者被扰动时，土层与管片周围的抓裹力会减弱，泥浆沿盾构机后溢到已经完工的隧道部分，就会导致管片上浮。本工程由于与地面公路下穿隧道交叉施工，下穿隧道基坑开挖后盾构隧道覆土最薄处仅为3.1米，覆土厚度严重不足将是导致管片上浮的主要原因。 3.3.2控制管片上浮的措施

为有效控制管片上浮，本工程施工过程中首先要求下穿隧道施工方在盾构隧道刚成型50米范围内不得进行土方开挖，待盾构隧道管片稳定后方可开挖。开挖过程中，加强对管片高程监测，一旦发现较大变化，及时进行必要的上覆土改良。其次，使注浆能够完全充填到盾尾的间隙，并快速达到初凝状态。同步注浆可分为管片注浆和盾尾注浆。采用盾尾注浆的方法其自动化的程度较高，对于施工的质量控制较为容易，浆液的分布也较为均匀。管片的注浆操作比较灵活也容易清理，但注浆的均匀度不高。在实际施工过程中，可首先采用盾尾注浆，在浆液凝固到一定程度之后，可根据注浆的具体情况进行管片的二次注浆，这样便可有效控制管片的上浮；另外盾构机的频繁纠偏过程会导致管片环面的受力不均，所以盾构机姿态控制非常重要，在尽量减少其进行大幅度的蛇形无能运动，当发现盾构机的偏差过大时，应该逐步进行纠正，而不能纠正过猛，还要跟踪测量管片法面的变化，以便及时进行纠偏。 4 结语

盾构隧道管片拼装质量是隧道工程的关键环节，拼装质量不仅影响隧道质量外观，还会造成隧道渗漏水，影响隧道运营安全以及隧道使用的安全性与耐久性，同时也会给工程建设单位的声誉带来负面影响。为此，我们必须严格控制好每个环节的施工质量，当有质量问题出现时必须清楚造成管片拼装质量问题的原因，找出预防与治理的措施，从源头与技术上尽量减少管片的拼装工程问题，确保施工质量。 参考文献：

[1]韩士钊.盾构隧道管片裂缝产生原因分析及处理措施[J].辽宁：西部探矿工程，2010. [2]陈馈.盾构施工技术[M].北京：人民交通出版社，2009.

[3]杨俊龙，孙连元，沈成明.盾构机近距离穿越运营中地铁隧道施工技术研究[C]//中国土木工程学会第11届年会论文集.北京：中国土木工程学会委员会，2004：76-84.