盾构隧道管片错台成因分析及防治措施

发表时间：2015-01-20T09:00:59.810Z 来源：《工程管理前沿》2015年第2期供稿 作者： 谢丽辉

[导读] 不同的工程不同的盾构，其掘进控制和管片选型的计算参数不同，但其管片错台成因和防治措施基本相同，希望本文能够对类似的工程施工起到一定的借鉴作用。谢丽辉

中铁七局集团第五工程有限公司 河南郑州 450000

【摘要】：盾构法隧道施工中管片错台不仅影响隧道外观质量，而且会导致管片破裂、隧道漏水、盾尾刷损坏等，是影响隧道质量的一个关键因素。本文依据郑州轨道交通二号线航~长区间的施工实践，分析了管片错台的成因，对防治管片错台提出一些相应的措施，以提高盾构隧道的使用效果和延长隧道使用寿命。

【关键词】：盾构施工、管片错台、成因分析、防治措施 1工程概况

长江路站～航海东路站区间始于花寨路与规划路口的长江路站，沿向北延伸，到达航海东路站。长江路站～航海东路站区间

（YDK24+981.000～YDK23+543.500），全长1437.5m，区间隧道洞身穿越的主要地下土层为：粉土、粉砂、粉质粘土层，其结构覆土埋深约为9.6～17.9m。区间施工工法选用盾构法，隧洞为圆形断面，管片外径为6m、内径5.4m、厚度0.3m。 2管片错台导致的问题

管片错台分为环向错台和纵向错台，前者指的是管片拼装后同一环相邻块管片之间的尺寸偏差，后者指的是不同环管片之间的尺寸偏差。管片错台不仅影响隧道的外观质量，而且会导致以下更严重的问题。 2.1隧道漏水

由于管片间止水采用三元乙丙橡胶止水带，每块管片侧面相同位置都有一圈三元乙丙橡胶止水带，通过管片间的互相挤压，使相邻管片间的橡胶止水带接触压密起到止水作用。通常橡胶止水带接触压密后宽度仅40mm，一般情况下在管片拼装错台超过15mm时止水带之间的搭接就会不够严谨，在地下水压较大的情况下容易造成管片漏水。 2.2管片开裂

由于盾构机的推进千斤顶作用在管片上，依靠管片提供反力使盾构机向前掘进。一旦管片拼装发生错台现象，就容易导致相邻块管片间产生应力集中现象，使管片边缘(包括内、外边缘)发生开裂、崩角等质量问题。 2.3?盾尾刷损坏

一般来说，管片错台主要是管片出了盾壳后才产生，由于管片环向形态具有一定的惯性，即相邻两环管片螺栓孔必须对齐，因此盾壳外的环向管片错台会导致盾壳内管片成非标准圆形状，会造成盾尾与管片之间的间隙不均匀，从而易对盾尾刷挤压损坏，进而导致盾尾漏浆，这不仅给掘进、清理管片拼装工作面和管片安装带来极大障碍，而且直接影响同步注浆质量进而造成新的管片移位和错台，同时盾尾漏浆还会造成推进千斤顶损坏以及水泥浆和盾尾油脂的巨大耗费。 3管片错台的成因分析 3.1拼装作业不规范

管片拼装过程是控制管片错台非常重要的环节，管片拼装工人的熟程度以及责任心直接影响到管片拼装的质量。例如：管片拼装前盾尾杂物没有彻底清除；工人在盾构机头下方操作遥控器拼装上部管片；管片拼装顺序没有按照由下至上左右交叉的顺序；管片拼装完成后螺栓没有及时上紧等不规范管片拼装作业，是导致管片错台不可忽视的因素。 3.2?盾构姿态控制不好

?盾构机的掘进姿态控制是盾构施工技术的重点，盾构机的姿态变化直接影响到盾尾间隙的变化。若盾尾间隙过小，盾尾的径向运动趋势将以力的形式通过盾尾刷传递给管片，从而导致盾尾前后的管片产生错台，甚至导致管片迎水面被盾尾刷挤压刮坏、盾尾刷磨损变形等问题，进而产生管片渗漏水，盾尾漏浆的等一系列质量问题。 3.3注浆控制不当

当管片脱出盾尾后，由于盾构掘进过程中的蛇形运动、超挖以及理论间隙，使得管片与周围土体之间存在一环形间隙。环形间隙在盾构施工中一般采用衬背同步注浆工艺进行填充，注入的水泥浆既能起到抑制地层沉降作用，又能起到固定管片和防止隧道漏水的作用。但由于管片自重与所受到的浮力差有22t左右，当注入的浆液尚未凝固时，管片在浮力作用下有上浮的趋势，因此若衬背注浆参数选择不当，如浆液凝固时间过长、注浆次序和压力选择不当时，就易因浮力造成管片错台。而且通常是采用挤压式注浆机注浆，浆液出口压力较难控制，当最大压力超过0.5MPa时，易对管片造成较大的挤压，从而导致管片整体变形。 4管片错台的防治措施 4.1?规范管片拼装程序

（1）管片拼装前必须清理盾尾拼装部位的污泥与污水，并清理干净前一环管片迎水面与盾尾间隙中的杂物，如遇漏水、漏浆现象及时补打盾尾油脂止水、止浆，在盾尾无杂物、无积水的情况下才能开始拼装管片。

?（2）管片拼装应遵循由下至上、左右交叉、最后封顶的顺序，必须运用管片安装微调装置，将待装的管片块与已安装管片块的内弧面调整到平顺相接，螺栓孔位置对正。

（3）封顶块安装前应对止水条进行润滑处理，实测并确保两邻接块间间距，安装时先径向插入，调整位置后缓慢纵向顶推，严禁借用推进千斤顶强行顶推。 4.2盾构机姿态控制

盾构隧道线形管理原理是通过一套测量系统，随时掌握正在掘进中盾构机的位置和姿态，并通过计算机将盾构机的实际位置和姿态与设计轴线进行比较，找出偏差数值后调整盾构机千斤顶的模式，使盾构机前进曲线和设计轴线尽可能接近。但在实际施工中，实际运动轨迹不可能与设计轴线完全重合，盾构机在掘进过程中总是围绕隧道设计轴线作蛇形运动，盾构掘进总是处于纠偏过程中。纠偏过程中应尽量保持盾构机姿态不会有突变，运动轨迹应尽量平顺。盾构机掘进姿态调整与纠偏应掌握下面几个原则：①盾尾间隙控制为主，线形控制

可以为辅；②在掘进过程中一次纠偏量不能过大，即油缸行程差不能过大，应控制在60mm左右。 4.3加强同步注浆管理

1）在浆液性能的选择上应该保证浆液的充填性、初凝时间与早期强度、限定范围防止流失(浆液的稠度)的有机结合，才能保证隧道管片与围岩共同作用形成一体化的构造物。盾构隧道衬背注浆的浆液配比应进行动态管理，依据不同地质、水文、隧道埋深等情况的变化而不断调整浆液性能，以控制地表的沉降和保证管片的稳定。

2）在同步注浆过程中合理掌握注浆压力，使注浆量、注浆速度与推进速度等施工参数形成最佳的参数匹配。管片注入口处的注入压力一般是0．1～0．3MPa，并应参考覆盖土的厚度、地下水的压力及管片的强度进行设定。如果设定值太大会导致管片破坏，造成浆液的外溢。

3）注入量必须能很好地填充尾隙。背后注浆量受土体中的渗透、泄漏损失(浆液流到注入区域之外)、小曲率半径施工、超挖、背后浆液的种类等多种因素的影响，一般来说使用双液型浆液时，注入量为理论空隙量的150％～200％。 结束语：

不同的工程不同的盾构，其掘进控制和管片选型的计算参数不同，但其管片错台成因和防治措施基本相同，希望本文能够对类似的工程施工起到一定的借鉴作用。 参考文献：

（1）秦建设，朱伟，陈剑著．盾构姿态控制引起管片错台及开裂问题研究2004． （2）钟志全著．盾构管片错台分析及措施2006．