1、盾构隧道管片破损原因分析及处理措施摘要：盾构法施工隧道中，由于各种原因共同作用造成管片不通程度的破损、开裂现象，进而影响到隧道的质量和使用寿命。本文就成都地铁熊-动区间中出现的裂缝、破损现象进行研究分析，并提出相应的预防措施，对类似工程具有指导意义。 关键词：盾构管片;破损原因;处理措施 中图分类号： U45 文献标识码： A 1.工程概况 动物园站熊猫大道站区间盾构隧道右线隧道长 1249.619m，左线隧道长 1248.427m，区间隧道主要穿越粘土层及泥岩层，线路轨面最大埋深约 18.1m，最小埋深约 12.8m；平面线路最大曲线半径 3000m，最小曲线半径 1000m；线路纵断面最大
2、坡度 23.096，最小坡度 2。 2.管片破损、开裂情况分类 在隧道衬砌的内外两侧均有发生，衬砌外侧一般发生在管片与盾构机外壳的接触部位（以拱底块、标准块与邻接块接缝处、封顶块居多） ；内侧一般发生在管片的角部（以标准块、邻接块和封顶块居多） ；管片中部少有发生。根据破损的位置主要可以分为四种：管片边角崩裂、螺栓孔处砼破裂、管片外弧面破裂、螺栓孔处砼破裂。中国中铁成都地铁 3号线 BT 项目动物园至熊猫大道区间贯通后，针对上述四类破损进行了统计，破损共计 77 处，占总区间的已安装完成管片破损情况达到了 4.6%。本文就边角崩裂和螺栓孔出砼破裂进行分析说明。 3.破裂原因分析 3.1 管片边
3、角破裂 （1）管片生产吊装、运输过程中，操作人员操作不当或者粗心大意，管片与机械之间相互磕碰造成管片边角破裂； （2）管片拼装时，由于管片拼装手的操作水平或者已经拼装成型管片相互不平行，管片环向缝与纵向缝之间存在“喇叭口”夹角，拼装时造成边角处应力集中，导致边角破裂。 （3）管片安装过程中，先行安装的管片真圆度不足，邻接块之间的净距小于 K 块尺寸或 K 块与邻接块之间的间隙过小，强行将 K 块顶入邻接块中间，导致 K 块将邻接块边角破裂。 3.2 螺栓孔处破裂 由于盾构法施工过程中，管片是在盾构机尾盾中进行安装，安装成环后，管片尚未受到外荷载的作用。管片间剪力、拉力主要由管片间螺栓承受，传递
4、至螺栓孔周边的混凝土。在盾构向前推进过程中，各种力作用在管片上，造成螺栓孔处混凝土被压碎。此种破碎最为常见（如图1） 。 图 1.螺栓孔破裂图 (1)地层原因。该区间为中风化泥岩地层，采用盾构机的切削刀盘直径为 6280mm，而管片的外径为 6000mm。盾构切削泥岩后，泥岩的自稳性能极好，上部土体无塌落过程。 盾构机姿态控制不佳、纠偏量过大.由于盾构机纠偏过急，盾构机刀头、中部（铰接位置） 、盾尾三点姿态呈“高-低-高”折线显现，盾构机整体呈“对勾”式向前掘进，其中中部（铰接）与盾尾高差自 40 环处突然猛增，盾尾高于铰接最大达到 70 mm（42 环） ，盾构机垂直姿态如图 2所示： 图
5、2. 42 环盾构机整体姿态 43 环盾构机整体姿态 （2）浆液凝固时间。切削刀盘直径与衬砌管片外径之间的空隙采用水泥浆液进行填充，同步注浆采用惰性浆液，浆液凝固时间较长，且浆液离析，浆液中细骨料沉落至管片底部，管片上部为水。浆液未对管片形成约束。 （3）盾构机后续台车卸载。盾构机的重量主要集中在切口环和支撑环，管片脱出盾尾后，由盾尾至后配套台车间一段衬砌(约 910 环管片)基本无压载，管片脱出盾构后失去了约束，同时还受到周围土层的作用。土层作用可能是压力，也可能是盾构出土造成地基卸载，地基回弹作用使管片上浮。 （4）二次注浆的注浆参数控制不当，注浆部位、注浆压力选择随意，掘进管理控制不严。
6、 4.破损及开裂的处理措施及预防 （1）管片拼装应遵循先下后上，左右交叉、最后封顶块的安装原则，拼装手应灵活运用管片安装微调器，待安装的管片块与已安装管片块的内弧面应平顺，螺栓孔对正。 （2）盾构掘进时严格控制盾构机的姿态，特别在曲线段，盾构机应缓慢掘进、勤纠、少纠以控制盾构机的每环纠偏量，防止盾构机轴线与隧道管片轴线间的夹角过大和管片四周盾尾间隙不均匀。 （3）封顶块安装前，实测并确保两邻接块的间距，应遵循先径向插入，调整位置后缓慢纵向推入，推入应缓慢并适时微调，禁止强行顶入。（4）推进过程中，应及时进行螺栓复拧。 （5）严格控制同步浆液的浆液拌和质量、初凝时间、早期强度及其填充性。管片上浮
7、时，要控制掘进速度，及时进行二次注浆，保证盾尾后倒数 710 环管片得到稳定。 （6）掘进过程中，要定期安排测量人员进行管片姿态测量。 5.总结 造成管片破损、开裂的原因不是单一存在的，往往是几种因素共同作用的结果。本工程中，泥岩地层出现破损、开裂的现象比沙土、粘土多。在推进过程中，出现连续的破损、开裂时，要及时停机对掘进参数、浆液、二次注浆等方面进行分析。采取措施后，破损、开裂现象明显减少，收到良好效果，对以后类似工程施工具有重要的指导意义。 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.西部探矿工程.2010.3 2张映根.地铁盾构管片破损原因分析及防治技术.山西建筑.2012.5 3姜敦灿.盾构在推进时隧道管片产生裂缝破碎的原因及防治措施.隧道建设.2009.12 个人简介：王安成，1980 年，男，中级工程师（硕士） ，从事地铁施工管理。
