摘 要 在地鐵隧道365JT施工中，管片破碎是一個常見的現(xiàn)象，也是困擾施工單位的一個難題。根據(jù)作者在上海地鐵1號線和2號線隧道施工的經(jīng)驗，對幾種常見的管片破碎現(xiàn)象作了分析，并提出了針對性措施。

關鍵詞 隧道施工 管片破碎 原因分析 防治?

1 概述?

隨著365JT城市的日益發(fā)展和擴大，城市365JT交通擁擠問題也越來越突出。為緩和交通擁擠的狀況，城市的交通紛紛向空中和地下發(fā)展。地下鐵道具有快速、便利、運輸量大、無污染、無噪聲及不占用地面空間等優(yōu)點，正迅速成為緩解交通擁擠的首選方案。我國的廣州、深圳等地也在近幾年開始地鐵建設。上海地鐵1號線自1990年動工，到1995年全線正式開通。1996年地鐵2號線（一期工程）又正式開工，于1999年建成。?

在地鐵隧道施工工程中，經(jīng)常會發(fā)生管片破碎、隧道滲水、漏漿、軸線偏差超標、地面沉降等一系列問題。管片破碎現(xiàn)象是施工中的最普遍現(xiàn)象。由于管片破碎，不僅會引起隧道滲水、漏漿，而且會影響到隧道的使用性能，因此是隧道施工過程中較棘手也是必須妥善處理的問題之一。?

　

2 常見管片破碎發(fā)生部位?

管片破碎現(xiàn)象在隧道襯砌的內(nèi)外兩側均有發(fā)生。襯砌外側，一般發(fā)生在管片與盾構機外殼的接觸部位(以拱底塊、標準塊與鄰接塊接縫處、封頂塊居多)；內(nèi)側一般發(fā)生在管片的角部（以標準塊、鄰接塊和封頂塊居多），管片中部少有發(fā)生。?

管片常見破碎部位分布統(tǒng)計如圖1所示。?



圖1

3 管片破碎原因分析?

造成管片破碎有多種原因，筆者根據(jù)6#盾構在地鐵1號線 、2號線施工中的實際情況，分析下來主要有以下幾種：?

3．1 搬運和堆放時造成的破碎?

在搬運、堆放過程中的碰磕，經(jīng)常導致在碰磕位置處產(chǎn)生小塊破裂。?

3．2 管片拼裝操作?

3.2.1 拼裝時，由于管片環(huán)面之間及相鄰兩塊管片間接觸面達不到理想的平行狀態(tài)，使得襯砌角部先受力而產(chǎn)生應力集中，導致管片角部破碎。

3.2.2 封頂塊安裝時，由于先行安裝的5塊管片圓度不夠，兩鄰接塊間的間隙太小，把封頂塊強行頂入，導致封頂塊及鄰接塊接縫處管片破碎。有時未按365JT設計要求在其兩側涂刷潤滑劑，亦會導致管片破碎，破碎部位發(fā)生在鄰接塊上部及封頂塊兩側。?

3.2.3 前一環(huán)環(huán)面不平整，塊與塊間有錯位，導致下一環(huán)管片拼裝時易產(chǎn)生破碎。?

3.2.4 拼裝時為搶進度，管片就位速度過快而產(chǎn)生碰磕，以及存在管片錯縫時，易引起管片邊角的破碎。

3.2.5 管片橫鴨蛋?

隧道襯砌共有六塊管片組成，拼裝成環(huán)后，其外徑為6 200mm，內(nèi)徑為5 500mm。實際拼裝成環(huán)后，襯砌的橫向、豎向直徑均有不同程度的偏差，設計允許偏差值為10mm。一般襯砌拼裝成環(huán)后，橫向直徑增大、豎向直徑減小，俗稱橫鴨蛋。相應地，襯砌與盾構機殼之間的空隙，橫向縮小、豎向增大。?

襯砌橫鴨蛋主要造成兩個方面的影響：?

（1）導致襯砌與盾構機內(nèi)殼之間的凈距減少，特別是盾構姿態(tài)與管片姿態(tài)不一致時，易造成推進時盾構機殼擦傷管片，破碎部位一般發(fā)生在管片外弧面， 以標準塊與鄰接塊接縫處最為普遍。?

（2）當管片拼裝成環(huán)后其直徑為設計直徑時，管片縱縫各槽口應完全吻合。襯砌橫鴨蛋，造成襯砌縱縫略有張開，部分槽口已吻合，而其他槽口仍存在空隙，由于受力不均勻應力集中，容易導致管片破碎。這種情況下，破碎一般集中在管片內(nèi)弧面的角部而且破碎時間發(fā)生在管片脫出盾尾后。?

3.3 盾構機姿態(tài)與管片姿態(tài)相互關系不一致?

3.3.1 在隧道施工過程中，為控制好隧道軸線，必須逐環(huán)測量盾構姿態(tài)和管片姿態(tài)，根據(jù)測量資料及時調(diào)整各項推進參數(shù)。當管片與盾構機相對關系一致，即管片與盾構機基本保持同心，管片法面與盾構機推進方向基本垂直時，管片破碎較少。在實際施工過程中，管片與盾構機的相對關系常常不能保持理想狀態(tài)，當管片的環(huán)面與盾構推進方向存在夾角時，其合力作用方向部位的管片容易破碎。?

3.3.2 盾構機軸線與管片環(huán)向軸線間交角偏大?

盾構推進過程也是不斷糾偏過程。盾構機與管片襯砌環(huán)間的相對關系不可能總是保持理想狀態(tài)，特別是轉彎、豎曲線段和糾偏量大時，管片外弧與盾尾內(nèi)壁間的距離沿環(huán)向分布不均勻，造成一側間距很小，而另一側間距較大，這時易產(chǎn)生“卡殼”現(xiàn)象，即兩者碰在一起。盾構機一推進，就會造成管片一定部位破碎。?

3.3.3 襯砌環(huán)面不佳?

造成襯砌環(huán)面不佳有多種原因，如糾偏、拼裝質(zhì)量差、環(huán)縫夾泥等。管片環(huán)面不佳，引起管片受力不均勻，從而導致應力集中部位的管片破碎。?

3.4 推進時管片受力不均勻?

盾構推進時推進力通過油泵襯墊傳遞到管片上，油泵襯墊與管片接觸部位是應力集中區(qū)。如果襯墊面不平整或者襯墊面與管片環(huán)面存在夾角，就會造成管片破碎。?

3.5 同步注漿漿量分布不合理?

同步注漿漿量分布不合理不會直接造成管片破碎，但會導致管片“卡殼”而造成破碎。同步注漿后，隧道上部的漿液會逐漸向下部流動，形成下部漿液多而上部漿液少的狀況，引起隧道上浮，上部管片（尤其是封頂塊、封頂塊與鄰接塊接縫處）與盾構機內(nèi)殼間隙減少，推進時造成管片破碎。?

3.6 管片質(zhì)量?

運到現(xiàn)場的管片本身存在質(zhì)量問題，如管片的保護層過厚、管片養(yǎng)護時間不足、管片裂縫較多、管片修補部位強度沒有達到設計要求等，在施工時也容易造成管片破碎。?

3.7 管片破碎原因統(tǒng)計(見表1)

表1

管片破碎原因
搬運和堆放
管片拼裝操作
盾構機姿態(tài)與管片姿態(tài)相互關系不一致
推進時管片受力不均勻
同步注漿漿量分布不合理
管片質(zhì)量

百分比
5.3
38.2
21.6
18.5
6.5
9.9


4 管片破碎的防治措施?

管片破碎常常是以上一種或一種以上因素綜合作用的結果，經(jīng)過仔細分析再采取針對性措施進行處理，可以減少管片破碎現(xiàn)象的發(fā)生：?

4.1 搬運堆放時的針對性措施?

4.1.1 在搬運過程中輕吊慢放，著地時要平穩(wěn)；堆放時不宜超過3層，并正確擺放墊木。?

4.1.2 吊放管片的鋼絲繩上纏橡膠條等，在起吊時，能起到緩沖作用，或者選用尼龍繩來代替鋼絲繩。?

4.1.3 選、擺放好墊木，在管片車上管片擱置部位設置橡膠條，以起到緩沖作用。?

4.2 管片拼裝時的針對性措施?

4.2.1 按要求貼好角部止水橡膠條、傳力襯墊、糾偏石棉橡膠板。?

4.2.2 拼裝前，先測量前一環(huán)各管片之間的相互高差，包括環(huán)向和徑向。根據(jù)實測數(shù)據(jù)，調(diào)整已粘貼好的

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糾偏鍥子，以保證拼裝后環(huán)面的平整度。?

4.2.3 拼裝前清理前一環(huán)管片上的泥塊及漿液，保證環(huán)面清潔、無夾泥。?

4.2.4 拼裝時保證襯砌環(huán)圓度，塊與塊不錯位。推進油泵的伸縮順序應與管片拼裝順序一致。兩側標準塊、鄰接塊安裝時油泵應同時收縮及伸出，以減少環(huán)與環(huán)之間管片錯位現(xiàn)象。?

4.2.5 封頂塊安裝前，實測并確保頂部兩鄰接塊間間距，并通過推進油泵的伸縮來調(diào)整好鄰接塊間的間距，控制在比設計值大6mm左右，以便順利安裝封頂塊。?

4.2.6 豎曲線段推進時，在安裝拱底塊時根據(jù)實際情況予以落低或抬高，減少管片“卡殼”現(xiàn)象。?

4.3 推進時的針對性措施?

4.3.1 推進前檢查各油泵襯墊的完好情況，發(fā)現(xiàn)有破損的及時調(diào)換，同時應仔細觀察襯墊與管片環(huán)面的吻合程度，對不吻合處可增設石棉或橡膠鍥子來調(diào)整，確認吻合后再開始推進。

4.3.2 在盾構推進時，及時根據(jù)設計要求、盾構穿越土層的變化、上部載荷情況以及測量資料來調(diào)整各項施工參數(shù)，將盾構姿態(tài)嚴格控制在設計允許偏差范圍之內(nèi)。同時，結合隧道襯砌的實際情況，在不超出偏差范圍的情況下，對盾構姿態(tài)作適當調(diào)整，使盾構機與管片盡可能處于同心狀態(tài)。?

4.3.3 當管片與盾構機軸線夾角較大、管片與盾構機殼間隙較小又必須進行盾構機姿態(tài)調(diào)整時，可以采取以下措施：?

(1） 通過粘貼糾偏鍥子來調(diào)整襯砌環(huán)面；?

(2） 推進時，前半環(huán)順著管片原軸線方向推進，待管片與機殼之間的縫隙增大后，后半環(huán)推進時再對盾構姿態(tài)進行調(diào)整。?

以上兩種措施結合運用，可以使管片與盾構機之間的軸線夾角變小，同時減少管片外部的破碎。?

4.3.4 同步注漿時，控制好注漿量的分布和注漿壓力。管片與機殼上部無縫隙時，增大上部的注漿孔注漿量及注漿壓力，下部注漿孔不注，通過漿液將管片往下壓；如管片與機殼下部無縫隙時則反之。正常推進時，在總注漿量不變的前提下，減少管片下部注漿孔的注漿量，可以減少管片的上浮。在曲線段推進和糾偏時通過有目的地選擇盾尾同步注漿孔，改變各個注漿孔的注漿量分配和注漿壓力，來調(diào)整管片姿態(tài)。?

4.4 把好管片質(zhì)量關?

對進入施工現(xiàn)場的管片，應逐塊進行檢查。發(fā)現(xiàn)管片明顯存在質(zhì)量問題的，應堅決退回生產(chǎn)廠家，不讓一塊不合格管片下井。同時派專人負責管片的生產(chǎn)，進駐生產(chǎn)廠家掌握管片生產(chǎn)情況，將施工中發(fā)現(xiàn)的管片質(zhì)量問題，及時向生產(chǎn)廠家反饋，督促生產(chǎn)廠家改進生產(chǎn)工藝，提高管片質(zhì)量。管片存在小的質(zhì)量問題可以進行修補處理的，應在地面進行修補、并做好標識，養(yǎng)護到設計規(guī)定強度后再下井使用。?

　

5 結論?

在隧道施工過程中，通過采取各種措施，特別是控制好管片拼裝操作質(zhì)量，管片破碎現(xiàn)象發(fā)生幾率較原來減少50%左右，尤其是標準塊與鄰接塊接縫部位的破碎大為減少，從而減少了由于管片破碎引起的滲水、漏漿現(xiàn)象，對于提高隧道的質(zhì)量，保證隧道的安全運行，具有一定的意義

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