王濤

【摘要】本文總結(jié)了盾構(gòu)法在施工過(guò)程中經(jīng)常遇到的一些質(zhì)量缺陷，分析了上述質(zhì)量缺陷產(chǎn)生的原因，并提出了預(yù)防和處理上述質(zhì)量缺陷的方法，可供參考。

【關(guān)鍵詞】盾構(gòu)法；施工方法；質(zhì)量缺陷

一、隧道滲漏

盾構(gòu)法隧道施工中襯砌環(huán)的滲漏現(xiàn)象在目前施工中普遍存在，造成滲漏現(xiàn)象的原因有很多，其中主要原因歸納有以下幾點(diǎn)：

1.1 管片自身存在滲漏水現(xiàn)象

造成管片自身出現(xiàn)滲漏水的原因主要有兩個(gè)方面：首先是制作管片的混凝土質(zhì)量有缺陷，混凝土使用的配合比、采用的澆搗工藝、養(yǎng)護(hù)方法和時(shí)間以及各種外加劑摻加量等都與管片的自防水效果密切相關(guān)；其次是管片的制作精度，國(guó)內(nèi)外的盾構(gòu)隧道施工經(jīng)驗(yàn)表明，使用高精度的鋼?？梢源蟠筇岣吖芷闹谱骶取Ａ硗?，管片制作精度將直接影響成型隧道管片環(huán)面平整度控制、管片安裝精度等也是管片破損漏水現(xiàn)象的影響因素之一。

1.2 施工工藝以及后續(xù)操作不當(dāng)引起的管片滲漏

首先是管片背后注漿的施工，管片背后注漿是防水工程的一項(xiàng)重要環(huán)節(jié)，實(shí)施得好與壞，將直接影響到隧道施工的質(zhì)量。即使管片背后注漿一般用來(lái)控制地面的下沉，卻實(shí)際上也是隧道防水的第一道防線(xiàn)。所以注漿量不足不僅會(huì)造成隧道產(chǎn)生較大的后期沉降，也會(huì)影響管片防水效果。其次是掘進(jìn)過(guò)程中盾構(gòu)姿態(tài)不當(dāng)引起的滲漏，盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)不當(dāng)主要包括盾構(gòu)實(shí)際掘進(jìn)軸線(xiàn)與設(shè)計(jì)軸線(xiàn)的偏差較大，盾尾與成型隧道管片間間隙不均勻造成盾盾尾擠壓成型管片，容易造成管片之間錯(cuò)位，相鄰管片的止水帶不能正常的重合壓緊，從而導(dǎo)致滲漏，盾尾與管片間隙控制不當(dāng)時(shí)甚至可能會(huì)造成管片外弧面碎裂，影響管片防水及結(jié)構(gòu)性能。

1.3 管片選型不當(dāng)引起的滲漏

當(dāng)盾尾間隙不均勻或過(guò)小，且管片選型不當(dāng)時(shí)，在掘進(jìn)的過(guò)程中容易造成管片外壁甚至止水條損壞，造成滲漏水情況的發(fā)生。因此盾構(gòu)管片選型的原則是：首先考慮線(xiàn)路的特點(diǎn)，再依據(jù)盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)、千斤頂行程差和盾尾的間隙來(lái)選型。

二、管片裂紋

盾構(gòu)管片產(chǎn)生的裂紋在盾構(gòu)施工中存在較多不利因素，如在管片開(kāi)裂處漏水、崩裂掉角，在運(yùn)營(yíng)期漏水導(dǎo)致混凝土脫落甚至?xí)o運(yùn)營(yíng)帶來(lái)很大的安全隱患，減少使用壽命。產(chǎn)生裂紋的原因有以下幾種：

2.1 管片在生產(chǎn)、運(yùn)輸過(guò)程中產(chǎn)生裂紋

第一階段是在盾構(gòu)管片的制作過(guò)程中和管片脫模后的養(yǎng)護(hù)過(guò)程中處理不當(dāng)造成的開(kāi)裂，在管片表面產(chǎn)生的裂紋能夠目測(cè)到；第二階段則是在養(yǎng)護(hù)28 d以后，在吊卸、出廠(chǎng)運(yùn)輸和使用過(guò)程中出現(xiàn)的細(xì)微裂紋，管片受到較大的集中力作用，細(xì)微的裂紋就會(huì)迅速的擴(kuò)展。

2.2 管片在施工過(guò)程中出現(xiàn)裂紋

這個(gè)階段的開(kāi)裂主要是由于作用于管片上的力造成的。作用在管片上的力主要分為掘進(jìn)推力和注漿壓力兩種，作用力過(guò)大、不均勻、管片環(huán)面不平整均會(huì)造成管片出現(xiàn)裂紋。首先土倉(cāng)壓力調(diào)整不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致總推力逐漸加大；其次是在拼裝預(yù)制管片前盾尾沒(méi)有充分清理干凈，導(dǎo)致整環(huán)管片的環(huán)面不平整，盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)因管片受力不均勻，造成應(yīng)力集中而產(chǎn)生裂紋。另外在進(jìn)行管片后背的二次注漿時(shí)，注漿壓力太高也會(huì)導(dǎo)致管片出現(xiàn)裂紋。

2.3 已完成的隧道上浮也會(huì)造成管片產(chǎn)生裂紋

在中風(fēng)化或者微風(fēng)化的地層中掘進(jìn)，盾尾同步注漿漿液未及時(shí)凝固或注入量不夠，會(huì)造成不同程度的隧道上浮，不均勻的上浮會(huì)造成管片出現(xiàn)裂紋。

三、管片破損

一般情況下的管片破損是由于操作不當(dāng)而造成的，大多表現(xiàn)在管片的端面與吊裝孔的位置。主要原因如下：

3.1 吊運(yùn)與拼裝時(shí)發(fā)生的碰撞

吊運(yùn)拼裝過(guò)程中碰撞主要原因是由于指揮人員指揮失誤、操作人員熟練度不夠有關(guān)。管片碰撞后可能引起管片缺邊掉角現(xiàn)象，直接影響管片外觀、結(jié)構(gòu)性能及防水效果。

3.2 管片拼裝時(shí)管片姿態(tài)控制不佳引起管片破損

管片拼裝過(guò)程中，應(yīng)避免管片外翻、內(nèi)翻等通病，并嚴(yán)格進(jìn)行成型管片橢圓度控制。管片姿態(tài)調(diào)整過(guò)程中，應(yīng)避免急于進(jìn)行糾偏導(dǎo)致管片之間錯(cuò)臺(tái)，造成管片的外壁或者螺栓孔處發(fā)生破壞；

3.3 管片發(fā)生較大扭轉(zhuǎn)造成盾構(gòu)千斤頂直接作用于管片縱縫位置

管片發(fā)生較大扭轉(zhuǎn)時(shí)，推進(jìn)千斤頂?shù)膿窝テx了盾構(gòu)管片上的抗剪加強(qiáng)區(qū)，造成管片端部的混凝土發(fā)生開(kāi)裂破損。特別在盾構(gòu)千斤頂作用于管片縱縫位置時(shí)將會(huì)造成縱縫對(duì)應(yīng)位置的管片角部產(chǎn)生剪拉破壞。

四、管片扭轉(zhuǎn)

管片扭轉(zhuǎn)可能會(huì)造成管片的端部與千斤頂作用面接觸的受壓區(qū)混凝土開(kāi)裂破損或者接縫處的兩塊相鄰管片蹦角。導(dǎo)致管片發(fā)生扭轉(zhuǎn)的原因主要有：盾構(gòu)刀盤(pán)長(zhǎng)時(shí)間的朝同一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，盾構(gòu)機(jī)在反作用扭矩影響下，通過(guò)與管片接觸的千斤頂帶動(dòng)管片產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)；管片螺栓孔徑的尺寸誤差積累或一個(gè)方向的拼裝次數(shù)明顯多于另一方向；在線(xiàn)路的轉(zhuǎn)彎段，盾構(gòu)推進(jìn)千斤頂產(chǎn)生不對(duì)稱(chēng)的橫向分力，對(duì)管片造成附加的扭矩。刀盤(pán)和管片安裝設(shè)備朝兩個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)保持基本的平衡能夠減少襯砌環(huán)發(fā)生的扭轉(zhuǎn)，另外施工時(shí)還可以借助加強(qiáng)襯砌環(huán)的抗扭轉(zhuǎn)能力來(lái)減少甚至消除襯砌環(huán)的扭轉(zhuǎn)。

五、隧道軸線(xiàn)的偏差

大多數(shù)情況下，盾構(gòu)隧道的軸線(xiàn)偏差是普遍現(xiàn)象，也是永久性的質(zhì)量問(wèn)題，發(fā)生隧道軸線(xiàn)偏差的主要原因有：

5.1 掘進(jìn)盾構(gòu)姿態(tài)控制的原因

施工人員的盾構(gòu)姿態(tài)控制有誤，導(dǎo)致較大的軸線(xiàn)偏差；使用的掘進(jìn)指令有誤，沒(méi)有前瞻性；測(cè)量誤差甚至錯(cuò)誤引發(fā)不合理的姿態(tài)控制指令導(dǎo)致軸線(xiàn)產(chǎn)生偏差。

5.2 地質(zhì)條件的原因

場(chǎng)地地質(zhì)情況導(dǎo)致軸線(xiàn)偏差，這種情況一般容易發(fā)生在微風(fēng)化或中風(fēng)化的地層中，上述地層地下水含量豐富，并且盾構(gòu)的掘進(jìn)姿態(tài)難以控制，在這種地層中控制盾構(gòu)的姿態(tài)一般應(yīng)提前向與軸線(xiàn)偏差相反的方向進(jìn)行預(yù)控制，同時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的處理，如注雙液漿對(duì)地層進(jìn)行改善。

5.3襯砌環(huán)后背注漿的原因

在掘進(jìn)的過(guò)程中均進(jìn)行了同步注漿，由于同步注漿的漿液初凝時(shí)間較長(zhǎng)，導(dǎo)致漿液的初期強(qiáng)度不能滿(mǎn)足限制隧道上浮的要求，造成隧道上浮形成軸線(xiàn)偏差。

六、地表沉降與隆起

盾構(gòu)施工引起的地面沉降共分五個(gè)階段，分別為初始沉降階段、開(kāi)挖面前沉降或隆起階段、盾尾沉降階段、盾尾空隙沉降階段及后續(xù)固結(jié)沉降階段。

地面的沉降與隆起有以下幾點(diǎn)主要原因：

6.1 掘進(jìn)的過(guò)程中出土量控制的原因

通常情況下，盾構(gòu)推進(jìn)一環(huán)的出土量是固定不變的，但地層不同土的松散系數(shù)也是不同的，一旦在掘進(jìn)的過(guò)程中發(fā)生超挖造成出土量過(guò)大，必定會(huì)導(dǎo)致地面不同程度的下沉。

6.2 襯砌環(huán)壁后注漿量的原因

對(duì)襯砌環(huán)壁后同步注漿通常對(duì)地面的下沉有很好的控制效果，如果掘進(jìn)時(shí)出土量較大而注漿量較少，或是由于漿液的凝縮量過(guò)大均會(huì)導(dǎo)致地表沉降。反之，如果過(guò)大的注漿量將會(huì)導(dǎo)致地面的隆起。

6.3 地質(zhì)條件的原因

盾構(gòu)在砂層地質(zhì)段掘進(jìn)時(shí)，如果發(fā)生塌方或者噴涌而導(dǎo)致難以控制出土量時(shí)將會(huì)發(fā)生地表沉降；還有一種情況就是在富含地下水的地層中因?yàn)樗亮魇瑯右矔?huì)出現(xiàn)較大的地表沉降。

6.4 盾構(gòu)土倉(cāng)結(jié)泥餅引起地面隆起或沉降

盾構(gòu)在掘進(jìn)過(guò)程中，當(dāng)開(kāi)挖面溫度較高，開(kāi)挖面土層粘性較高時(shí)易引起土倉(cāng)內(nèi)結(jié)泥餅現(xiàn)象，土倉(cāng)內(nèi)結(jié)泥餅后由于螺旋機(jī)無(wú)法正常出土引起土倉(cāng)內(nèi)土壓力急劇上升，引起盾構(gòu)切口前方地面隆起現(xiàn)象。

當(dāng)土倉(cāng)內(nèi)出現(xiàn)結(jié)泥餅現(xiàn)象時(shí)通常采取對(duì)土倉(cāng)內(nèi)進(jìn)行土體改良、注入泡沫劑等措施，但在實(shí)際土體改良處理過(guò)程中由于土倉(cāng)內(nèi)土壓力平衡較難控制，往往會(huì)出現(xiàn)土倉(cāng)內(nèi)土壓偏低，引起切口前方地面沉降現(xiàn)象。

七、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文針對(duì)盾構(gòu)在施工中容易出現(xiàn)的一些質(zhì)量缺陷進(jìn)行了歸納總結(jié)，并對(duì)其出現(xiàn)的原因進(jìn)行了分析。為盾構(gòu)施工中有預(yù)見(jiàn)性的進(jìn)行管控提供了經(jīng)驗(yàn)，減少或避免出現(xiàn)質(zhì)量事故；為從事隧道或地下工程的工作人員提供一些合理化的建議。