目前國內外盾構工程市場(chǎng)非�；钴S,前景相當廣闊,也形成了較成熟的結構設計計算理論和工程實(shí)踐體系,但地鐵盾構隧道施工的質(zhì)量缺陷仍存在一些尚未得到很好解決的問(wèn)題,如管片的滲漏、裂紋、錯臺、崩角、扭轉等。文中對盾構隧道質(zhì)量缺陷的影響因素作簡(jiǎn)單分析,以期在設計與施工過(guò)程中加以防治。 


      1 管片滲漏水的影響因素 
      1.1 管片的自身防水 
      1)管片混凝土制作方面:選定混凝土的配合比、水泥用量、入模溫度、澆搗工藝、養護時(shí)間和方法以及外加劑摻量等。通常采用摻外加劑的途徑來(lái)改善混凝土本身的不密實(shí)性,補償混凝土因徐變等原因產(chǎn)生的收縮,以增加其抗裂性和抗滲性。而不是片面提高混凝土的標號和抗滲等級,因為實(shí)際上混凝土標號越高,單位水泥用量越多,其產(chǎn)生的水化熱越高,收縮量越大,導致裂紋的產(chǎn)生。因此,必須合理地選擇混凝土的標號、抗滲等級和外加劑。 
      2)管片的制作精度方面:根據國內外盾構隧道施工實(shí)踐,采用高精度鋼模來(lái)提高管片精度是很重要的環(huán)節。如果管片制作精度差,加上管片拼裝累計的誤差,將會(huì )導致管片接縫不密貼而出現較大的原始縫隙,此時(shí)如果接縫防水材料的彈性變形量不能適應縫隙要求就會(huì )出現漏水。所以要生產(chǎn)出高精度的管片就要有一個(gè)高精度的鋼模。一般鋼模的質(zhì)量比管片重,其質(zhì)量比為1~2。通常生產(chǎn)400塊~500塊管片后就要對鋼模進(jìn)行必要的檢修和保養,而且對其使用必須有一個(gè)嚴格的操作制度來(lái)確保模具的完好和精度。 
      1.2 管片的接縫防水制作 
      通常接縫防水對策是使用密封材料,以西德為代表的歐洲,采用非膨脹合成橡膠,靠彈性壓密以接觸面的壓應力來(lái)止水,以耐久性和止水性見(jiàn)長(cháng);以日本為代表的方面,則采用水膨脹橡膠,靠其遇水膨脹后的膨脹壓力來(lái)止水,其特點(diǎn)是可以使密封材料變薄,施工方便,但耐久性尚待驗證。實(shí)踐證明,密封墊材料性能極大的影響了接縫的防水效果,尤其是對防水功能的耐久性要使密封墊能長(cháng)時(shí)間保持接觸面的壓應力不松弛,另外一點(diǎn)就是止水條的制作安裝誤差和粘貼密合程度也會(huì )影響到防水的效果。 
      1.3 壁后注漿防水 
      壁后注漿實(shí)施的好與壞,直接影響到隧道的施工質(zhì)量,這已被工程實(shí)際所證實(shí)。雖然它主要用來(lái)控制地面沉降,但客觀(guān)上是隧道防水的第一道防水防線(xiàn)。還有一點(diǎn)就是因為注漿量不足也會(huì )引起隧道后期產(chǎn)生較大沉降變形而漏水。 
      1.4 掘進(jìn)過(guò)程控制不當引起漏水 
      1)盾構與管片的姿態(tài)不好,影響到管片的拼裝質(zhì)量,造成管片間錯位,相鄰管片止水帶不能正常吻合壓緊,從而引起漏水。 
      2)掘進(jìn)過(guò)程中推力不均勻造成管片受力不均勻而產(chǎn)生裂紋、貫穿性斷裂等而滲漏水。3)在掘進(jìn)困難時(shí)推力過(guò)大也會(huì )造成管片產(chǎn)生裂紋而滲漏水。 
      1.5 管片選型 
      由于盾尾間隙不均勻,管片選型不當,造成間隙過(guò)小,使得在掘進(jìn)過(guò)程中造成管片外壁被損壞導致止水條漏水。所以管片的選型要抓住盾構機依據姿態(tài)來(lái)控制掘進(jìn),管片依據盾構機(即盾尾間隙)來(lái)選擇這一根本原則。 
      1.6 其他操作原因 
      1)由于掘進(jìn)行程不足導致封頂塊插入困難時(shí)止水條破壞而漏水。因此拼裝封頂塊時(shí)先量寬度是否足夠,否則需要調整,不得強行插入。一般是掘進(jìn)到一定的行程后先量插入塊的間隙來(lái)保證足夠的空間,也不是間隙越大越好。同時(shí)在止水條上涂抹一定的潤滑劑防止拉脫,但要注意使用的潤滑劑不得對止水條的性能產(chǎn)生改變。
      2)連接螺栓沒(méi)有擰緊在一定程度上引起接縫的擴張(尤其在糾偏時(shí)),使得管片在掘進(jìn)停止后呈松弛狀態(tài)。所以在掘進(jìn)過(guò)程中要及時(shí)對后續幾環(huán)進(jìn)行螺栓的復緊。
      3)千斤頂撐靴在頂至管片時(shí)擺放不正使得止水帶損壞而漏水。
      4)管片在運輸和吊運過(guò)程中造成掉角損邊等。 
      2 管片裂紋的影響因素 
      2.1 管片生產(chǎn)過(guò)程造成的開(kāi)裂 
      此過(guò)程的開(kāi)裂分兩個(gè)階段顯示:第一階段是管片脫模以后的養護階段,主要是以表面裂紋為主,能目測;第二階段是28d后在出廠(chǎng)運輸、吊卸及拼裝過(guò)程中發(fā)現的微細裂紋,這種裂紋出廠(chǎng)檢查不易目測到,但管片一旦受到集中應力作用,裂紋就迅速擴展。其養護分自然養護和蒸汽養護,脫模后又分噴淋和蓄水養護。通過(guò)實(shí)踐比較得出,蓄水養護的管片在因推力原因而產(chǎn)生的開(kāi)裂要比噴淋養護少很多。另管片進(jìn)場(chǎng)前的檢查和進(jìn)場(chǎng)后的保護尤顯重要。

 
      2.2 盾構施工過(guò)程中的管片開(kāi)裂 
      1)拼裝管片前對盾尾的清理不干凈,使得管片的環(huán)縫夾有泥砂,造成整環(huán)管片的環(huán)面不平整,掘進(jìn)時(shí)就會(huì )因不均勻受力而產(chǎn)生裂紋。 
      2)在拼裝過(guò)程中因拼裝順序或管片類(lèi)型錯誤使得環(huán)面不平整,導致受力不均勻產(chǎn)生裂紋。 
      3)在硬巖段或不均勻地層中因推力過(guò)大或推力不均勻導致管片出現裂紋。 
      4)在進(jìn)行管片補漿時(shí)因壓力控制過(guò)高導致管片開(kāi)裂。 
      5)在姿態(tài)較難控制時(shí),過(guò)于糾偏使得盾尾間隙過(guò)小或推力不均導致裂紋出現。 
      2.3 盾構隧道使用過(guò)程中的開(kāi)裂 
      使用過(guò)程中的開(kāi)裂主要表現為如下兩個(gè)方面: 
      1)在隧道附近的再次施工,如基坑開(kāi)挖過(guò)程中,會(huì )導致隧道圍巖的位移或地下水位的降低,從而使盾構隧道也產(chǎn)生不均勻移位后開(kāi)裂。對于此類(lèi)情況的處理是應立即停止開(kāi)挖施工,并進(jìn)行加固或改變施工工藝。 
      2)隧道內 
      列車(chē)的振動(dòng)或發(fā)生地震造成隧道周?chē)�的砂層液化也�?huì )導致隧道管片的開(kāi)裂。此類(lèi)情況一般要加固隧道圍巖來(lái)防止土壓、水位的變化或從隧道內進(jìn)行二次注漿來(lái)增強隧道的穩定性。 
      3 管片錯臺的影響因素 
      3.1 壁后注漿 
      這一點(diǎn)是保證管片錯臺與否的重要原因之一。隧道是一種管片襯砌和地層一體化的結構穩定的構造物,管片上的作用力也是在這個(gè)假設的條件下考慮的。這意味著(zhù)管片背面空隙的均勻填充是確保作用外力均勻的先決條件。所以防止管片因外力作用而引起的錯臺主要是靠壁后及時(shí)、充實(shí)的填充,但是注漿的壓力過(guò)大也會(huì )造成管片的錯臺。 
      3.2 管片選型 
      因管片的選型不當導致盾尾間隙過(guò)小,在盾尾前進(jìn)的過(guò)程中會(huì )使得管片發(fā)生錯臺,甚至管片外壁遭到破壞。
      3.3 姿態(tài)控制 
      1)在不均勻地層(例如左右不均勻段)會(huì )導致千斤頂對管片的作用力不均勻而產(chǎn)生的錯臺; 
      2)在轉彎段因千斤頂的不對稱(chēng)作用力而產(chǎn)生的一個(gè)偏離軸線(xiàn)向外的分力導致錯臺。 
      3.4 操作不當 
      1)進(jìn)行管片二次補漿的壓力過(guò)大導致錯臺的出現。 
      2)拼裝過(guò)程中管片的連接螺栓未擰緊或及時(shí)進(jìn)行復緊。 
      3)在硬巖段且處于曲線(xiàn)段掘進(jìn)時(shí)姿態(tài)調整過(guò)急過(guò)猛易導致錯臺現象。 


      3.5 隧道上浮 
      當管片一出盾尾由于浮力的作用,就與在盾殼內的管片形成錯臺,隨著(zhù)掘進(jìn)的進(jìn)行,往往還能聽(tīng)到這種錯臺的聲音,有時(shí)這種錯臺是緩慢和逐漸的,也會(huì )形成疊瓦式或臺階式。有時(shí)左右兩側連續幾環(huán)也會(huì )出現如此現象。  
      4 管片破損、崩角的影響因素 
      管片的破損、崩角比裂隙對隧道產(chǎn)生的危害還要大,這是因為,大多數管片的破損,都傷及鋼筋,盡管這些損壞都要進(jìn)行修補,但修補后的防水性能肯定不如原始混凝土,這樣在今后的使用過(guò)程中,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間之后,管片最先損壞的應該是這些以往受過(guò)損壞的部位,所以管片的損壞對永久結構的使用壽命有一定的影響。管片的損壞、崩角主要有以下幾個(gè)方面的原因。 
      4.1 操作原因 
      1)吊運和拼裝過(guò)程中的碰撞。 
      2)吊裝孔附近混凝土被拔脫。 
      3)管片環(huán)發(fā)生扭轉時(shí),千斤頂頂在兩塊管片接縫處會(huì )導致管片端面崩角而破壞。 
      4)千斤頂撐靴頂在管片上不正(盾尾間隙不均勻時(shí))會(huì )使管片內側或外側的混凝土破損。 
      2 姿態(tài)控制 
      1)盾構機姿態(tài)調整時(shí),急于糾偏造成受力不均勻。 
      2)盾構機姿態(tài)調整時(shí),千斤頂行程差過(guò)大而導致受力不均出現管片損壞。 
      4.3 管片扭轉 
      管片扭轉一般較易在線(xiàn)路轉彎段產(chǎn)生,一般因扭轉會(huì )導致管片端部(千斤頂的作用面)的受壓區混凝土開(kāi)裂或相鄰兩塊管片接縫處崩角破壞;另一個(gè)不利影響就是會(huì )給預先設計的管片開(kāi)口因扭轉而與聯(lián)絡(luò )通道之間發(fā)生錯位,導致隧道與聯(lián)絡(luò )通道之間無(wú)法順利連接;還有就是會(huì )給安裝走道板、通風(fēng)管等帶來(lái)一定的不方便。但是扭轉并不影響到結構的質(zhì)量和使用。 
      通過(guò)對扭轉的實(shí)測數據統計歸納得出:管片的扭轉與線(xiàn)路轉彎有很大關(guān)系。管片受扭轉的作用是普遍存在的,盾構推進(jìn)千斤頂偏離管片環(huán)軸線(xiàn)和千斤頂對管片環(huán)不對稱(chēng)的作用力是使得管片環(huán)發(fā)生扭轉的主要原因。在工程施工過(guò)程中,前兩點(diǎn)可以在施工過(guò)程中通過(guò)改變刀盤(pán)轉動(dòng)和拼裝順序加以克服,另外施工過(guò)程中可以增大管片的穩定和抗扭轉力來(lái)減少或消除扭轉,其中加大環(huán)縫間連接螺栓的擰緊力和減小管片背后注漿漿液的凝固時(shí)間是最基本的,也是較好的方法。有的盾構機盾體上安裝有穩定器,來(lái)減小在硬巖段掘進(jìn)時(shí),因刀盤(pán)扭矩過(guò)大而引起管片的扭轉。 
      5 結語(yǔ) 
      盾構隧道施工質(zhì)量缺陷大多數可以在施工過(guò)程中得到控制,需要建立相應的質(zhì)量控制并嚴格執行,以便在施工過(guò)程中力求盡量減少或避免質(zhì)量缺陷。