盾构隧道管片拼装质量问题分析及对策

轨道交通与地下工程器　Ｔｒａｃｋ　ＴｒａｆｆｉＣ＆Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｄｎｇ　盾构隧道管片拼装质量问题分析及对策　冯宝军　，马继山　，高　勇　（１．天津市地下铁道集团有限公司，天津３０００１０；２．中国矿业大学（北京）力学与建筑工程学院，北京１０００８３）　摘要：结合天津地铁靖江路站一成林道站区间盾构隧道右线出现的管片拼装质量问题，将盾构隧道管片缺陷问题分为　管片破损、管片错台和管片渗漏水３类，分析了造成管片缺陷的原因，并提出了针对性的改进措施，有效解决了管片拼装　质量差的问题，对类似盾构隧道的施工具有指导和参考意义。　关键词：盾构隧道；管片拼装质量；分析；对策　中图分类号：Ｕ　４５５．４３　文献标志码：Ｂ　文章编号：１００９—７７６７（２０１８）０２－００８３－０３　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　Ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ　ｏｆ　Ｓｅｇｍｅｎｔ　Ａｓｓｅｍｂｌｙ　Ｑｕａｌｉｔｙ　Ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｉｎ　Ｓｈｉｅｌｄ　Ｔｕｎｎｅｌ　Ｆｅｎｇ　Ｂａｏｊｕｎ，Ｍａ　Ｊｉｓｈａｎ，Ｇａｏ　Ｙｏｎｇ　，　　盾构法以其机械化程度高、对周围环境影响小、掘　水水力联系紧密。盾构隧道结构采用预制混凝土衬砌圆环，采用单　进速度快和地层适应性广等特点，已被广泛应用于地　铁工程项目的施工。而管片作为地铁隧道中的关键受　层衬砌结构（抗压强度Ｃ５０，抗渗强度ＰＩＯ），厚度为　力控件，担负着隧道成形、负载、挡土和止水等重要功　０．３５　ｉｎ，内径５．５　ｎ，外径６．Ｉ２　ｍ，环宽１．５　Ｉｎ。衬砌环全环　能．是地下隧道的保护屏障。　由小封顶Ｆ、２块邻接块Ｌ和３块标准块Ｂ构成，为保　在实际施工过程中，盾构管片上浮、破碎和错台　证盾构环的整体受力和防水效果采用错缝拼装，环纵　　等现象一直是困扰盾构隧道施工的技术难题。不少学　缝采用螺栓连接。者对这些问题进行了研究：马骋等　】对管片结构错台　２盾构隧道管片缺陷情况　进行了研究：张映根等【５＿　】对管片开裂原因进行了分　因进行了分析研究。　在靖江路站一成林道站区间盾构隧道右线施工过　在不同程度的拼装质量问题，其中主要表现形式为：管　析，并提出了应对措施；沈征难等『７＿９】对管片上浮的原　程中，发现在８１５￣８２５环的成形管片中，隧道管片存　笔者以天津地铁靖江路站一成林道站区间盾构　片破损、管片错台和管片渗漏水。　隧道管片破损、错台和渗水为研究背景，总结了管片　２．１管片破损　拼装质量的主要问题。分析了造成管片拼装质量差的　原因，提出了有效的防治措施。　１工程概况　根据规范要求，管片不得有内外贯穿裂缝（裂缝宽　度≤０．２　ｍｍ）及混凝土剥落现象【ｍ】。施工过程中发现，　成环管片均有不同程度的掉块和裂缝现象。其中掉块　靖江路站一成林道站区间盾构隧道．右线起讫里程　主要出现在相邻管片接缝处（见图１）和管片角部（见　为ＤＫ１７＋５６１．０８３一ＤＫ１８＋８４５．９４０．全长１　２８４．８５７　ｍ：　图２），破损严重的管片其上部１／３的内弧面均出现严　隧道左线起讫里程为ＤＫ１４＋３０７．８ｌ４一ＤＫ１５＋５９２．４６８，　重的掉块现象。　短链０．２０３　ｉｎ，全长１　２８４．６５４　ｎ。盾构隧道在靠近成林　２．２管片错台　ｉ道站约３５０　ｍ处为上下重叠设置，左线在上，右线在下；　管片发生错台后，２管片间的橡胶止水条贴合不紧　盾构隧道覆土厚度：左线为５．６￣２１．５　ｉｎ：右线为２１．１～　密，使得隧道整体防水性能大打折扣。根据规范要求，　２１．５　ｎ。盾构隧道位于潜水层及第１承压含水层中，ｉ２层　地铁隧道错台允许偏差：径向错台≤５　ｍｍ，环面错台≤　微承压水层主要接受上层潜水的渗透补给，与上层潜　６　ｍｍ［ｍ】。施工中发现，个别环管片错台严重，管片环间　２０１８卑第２期（３一）第３６巷啼荭故木８３　器轨道交通与地下工程　Ｔｒａｃｋ　Ｔｒａｆｆｉｃ＆Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　。　≯　｜尊。　　．■　２．３管片渗漏水　该Ｊ　缃隧道地下水｛。：ｆ，施＿ｒ　过　－Ｉ－　管片拼装　顷　不　格，１’：片螺栓扎处（　４）ｆ』Ｊｌ中ＪＪ邻管片接缝　处均仔　小川　度的渗水情　况　．　３管片缺陷原因分析及应对措施　经现场州　，发现僻片顷量仔　题的　域主　集·ｆ１　８ｌ５－、８２５环，８００　之前发　卜管　‘破损、　台和　８４　４　技术２０１８　Ｎｏ．２　ｃＡＡａｒ．）Ｖｏ１．３６　渗水　象卡ＩＩ埘较少．　．合　构施广过　ｔ…　构参数的　变化情　，埘僻片拼装的质　题进行Ｊ　分析　￣＇　／ｊ／／…Ｊ：　３．１管片缺陷原因分析　１）　：片ｆ¨Ｊ　构机整体ｌ　浮　左线隧道８ｌ５～８２５　的没计坡瞍为Ｉｌ％ｃ　Ｉ　坡．　陔段穿越的地』　丰要为粉十　粉质黏土　．唇构机于　８０７环停机５　Ｉ，复推后　构　直姿态逐渐变差　在陔　段椭进过　ｒｌｔ，晤构机仃　体上浮现象，成环管片　脱ｆ　Ｊｊ　的　时也存　㈠ｆ现象，易造成管片错台　脱象　…于　构机存　祭｛奉【　浮现象，　ｉ姿态较难　制，多耶　姿态　予超过ｌ５　１１１１１１，在纵坡　进阶段，　竹片环心　ｊ　掏机无法　特　心状态，ｎ　州整　卡勾　签态的过　·　管片外弧　盾尾内壁问的距离沿环　分布小均　，造成一侧『１＿ＪＪ舛　很小．　盾卡句机任这种状　念　掘进，做　造成管片破拟　２）管片拼装操作小规范　管片拼装过　『｝Ｉ，仃　川铁锤懂行将连接螺栓锤　进螺栓孔的现象　在外　的　ｋ下，易对管片造成破坏，　形成裂缝　３）管片制作质量存在缺陷　管』＿Ｉ‘　颅制过程　ｆＩ＇也　ｊ‘”　能产　濉度裂缝和收　缩裂缝…１．　地下水丰富的地Ｊ　，做易从成环管片的　裂缝叶ｌ产，卜渗水现象　施ｒ　过程ｒ一　发现，存　个刖管片　Ｉ　制作质　Ｊ　而导致的渗水现象（　５）　３．２应对技术措施　１）盾构　ｌ　Ｉ　浮控带０　控制盾　ｌ　浮措施主要　：①根据施Ｉ　情况仲…　趟挖刀，超挖范同为时钟３４９点下部位　；②在Ｌ部　ｆ　体ｌ２　化　向孔汴人离浓度膨润土浆液，　乃控　图５管片裂缝渗水　制在０．３　ＭＰａ以内；③根据实际情况调整主动铰接油　缸上下行程差。　控制中盾与盾尾上浮措施主要有：①在中盾和盾　尾部位放置２０　ｔ配重体；②推进油缸上、下千斤顶压　力差控制在２０　ＭＰａ左右。　２）管片上浮控制　管片上浮后的处理比较困难．应采取措施保证管　片在脱出盾尾后尽快固定，主要措施为：①关闭２、３号　（右下、左下）注浆管路，全部浆液注入１、４号（右上、　左上）注浆管路，适当提高同步注浆压力到０．３　ＭＰａ，　同步注浆浆液水泥掺量为２００　ｋｓ／ｍ　；②根据需要，盾构　掘进时在盾尾后１环管片同步注入双液浆．压力控制　在０．３　ＭＰａ以上，使成形隧道尽快稳定；③每一环掘进　时，连接桥下部管片位置放置ｌ环配重管片。　３）盾构姿态控制　盾构机掘进时，为使盾构机沿轴向方向前进，保持　盾构姿态向下的趋势，前后点垂直方向偏差不要过大，　通过调整４组油缸的压力差，提高拼装精度，减少管　片破损。　４）管片和盾构机管理　严格控制管片的制作质量．减小管片制作的精度　误差；对管片拼装人员进行技术深化培训，规范操作。　加强盾构设备管理，保证盾构能够连续施工，防止　因停工时间过长造成地下水聚集等不利情况发生。　采取以上技术措施之后，盾构管片破损情况逐渐　好转，盾构最后顺利出洞。　４结论　基于天津地铁靖江路站一成林道站区间盾构隧　道右线管片拼装质量差的情况，对管片拼装质量问题　进行了分类分析，提出了有效的应对措施，并得到以　轨道交通与地下Ｔ程器　Ｔｒａｃｋ　Ｔｒａｆｆｉｃ＆Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　下结论：　１）管片拼装质量问题主要分为管片破损、管片错　台和管片渗漏水３个方面，其中管片破损表现形式为　管片掉块和管片裂缝。　２）第８１５～８２５环管片破损严重的原因可分为　３类：管片和盾构整体上浮、管片拼装操作不规范和管　片制作质量存在缺陷，其中管片和盾构机整体上浮是　造成管片拼装质量差的主要原因。　３）采用开启盾构下部位置超挖刀、盾构ｌ２点位　置径向注入高浓度膨润土浆液、调整主动铰接油缸行　程差和在盾尾放置配重等措施能有效控制盾构机整　体上浮。选择合适的同步注浆管路并及时二次补浆能　有效抑制管片上浮现象。　参考文献：　【１］马骋．ＴＢＭ施工中管片接缝错台控制措施初探［Ｊ］．地下空间　与工程学报，２００９，５（１）：１４４—１４７．　【２】周明军．盾构隧道管片结构纵向错台研究【Ｊ］．铁道建筑技术，　２００８（５）：８０—８３．　［３】周明军．盾构隧道中管片结构纵向错台的研究［Ｊ］．铁道建筑，　２００８（１２）：４０－４２．　［４］杜闯东，王坤．软弱富水地层大直径泥水盾构管片上浮与错　台分析【Ｊ】．隧道建设，２０１１，３１（２）：１７１—１７４．　［５］张映根．地铁盾构管片破损原因分析及防治技术［Ｊ１．山西建　筑，２０１２，３８（１３）：２１９—２２０．　［６］吴坤，栾文伟．盾构法施工中隧道管片开裂原因分析及应对　措施［Ｊ］．市政技术，２０１１，２９（２）：９３—９５．　［７】沈征难．盾构掘进过程中隧道管片上浮原因分析及控制［Ｊｊ．　现代隧道技术，２００４，４１（６）：５１—５６．　【８】肖明清，孙文吴，韩向阳．盾构隧道管片上浮问题研究［Ｊ］．岩　土力学，２００９，３０（４）：１０４１—１０４５．　【９】赵永明，杜守继，张强．盾构隧道通缝拼装管片上浮的监测　研究［Ｊ］．地下空间与工程学报，２００７（Ｓｕｐ１）：１３５４—１３５７．　【１０］住房和城乡建设部科技发展促进中心，等．盾构法隧道施工　与验收规范：ＧＢ　５０４４６—２ｏｏ８［ｓ］．北京：中国建筑工业出版　社．２００８．　【１１］王春征，马赞，李晓超．盾构管片的裂缝防治技术［Ｊ］．施工技　术，２０１２（Ｓｕｐ１）：２６６—２６８．　收稿日期：２０１７—０７—３１　作者简介：冯宝军，男，高级工程师，学士，主要从事地铁施工质量管　理及风险控制工作。　２０１８￣ｔ　２期（３一）第３６卷，｛｝荭投求８５