盾構(gòu)施工時管片產(chǎn)生裂縫的原因及對策摘要:管片作為盾構(gòu)隧道的主體結(jié)構(gòu)，其開裂必將造成隧道的質(zhì)量問題，并最終影響地鐵隧道的使用壽命。本文通過對隧道管片在盾構(gòu)掘進施工時產(chǎn)生裂縫原因的分析，并提出相應(yīng)的對策對指導(dǎo)施工具有重要意義關(guān)鍵詞:盾構(gòu)隧道 管片開裂 防治措施 隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展城市人口增多、規(guī)模變大現(xiàn)有的城市交通已經(jīng)不能滿足城市發(fā)展的需要.經(jīng)濟發(fā)達(dá)的城市開始修建地鐵工程盾構(gòu)施工技術(shù)普遍應(yīng)用于地鐵工程中。盾構(gòu)法施工的隧道襯砌方式有兩種:單層裝配式襯砌和多層混合式襯砌。在盾構(gòu)施工中.主要采用單層裝配式襯砌.襯砌為鋼筋混凝土管片構(gòu)成盾構(gòu)隧道的主體結(jié)構(gòu)承受四周土體的荷載。1盾構(gòu)施工過程中出現(xiàn)的管片開裂 盾構(gòu)掘進施工過程中隧道管片在盾構(gòu)機千斤頂反作用力及同步注漿壓力和周圍土體的壓力作用下部分管片出現(xiàn)裂縫裂縫的位置主要位于隧道中部以上其中隧道拱頂占多數(shù)。管片裂縫為縱向裂縫有兩種類型:1 .1前開裂 裂縫從管片前端開裂并向后延伸(見圖I) ，主要集中在隧道拱頂位置。
1.2后開裂 裂縫從管片后端開裂并向前延伸(見圖2)，此類裂縫主要在隧道的兩腰部位或偏上位置。2管片開裂的原因分析 盾構(gòu)隧道管片為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)其開裂主要為受力不均或受力過大所造成。在施工過程中，管片的受力狀態(tài)與設(shè)計所考慮的不完全一致盾構(gòu)機掘進過程中管片承受著千斤頂頂力盾尾密封刷的作用力和襯砌背后注漿的漿液壓力等在這些荷載的相互作用下使盾構(gòu)管片出現(xiàn)了不同的受力特征。通過對現(xiàn)場觀察了解結(jié)合其它地鐵工程中的經(jīng)驗造成管片出現(xiàn)上面開裂現(xiàn)象的主要原因可能有如下幾種:2 .1盾構(gòu)機千斤頂總推力較大 作用于管片上的力是造成管片開裂的最基本因素其中盾構(gòu)推進過程中總推力過大是致使管片開裂的最直接原因。目前，國內(nèi)地鐵盾構(gòu)隧道施工中，淤泥質(zhì)粘土層中總推力為8000 ~12000kN;細(xì)砂土地層中總推力為12000 ~15000kN，當(dāng)總推力過大時，對于養(yǎng)護不好并且配筋小的管片則有可能開裂。2 .2管片環(huán)面不平整 造成管片環(huán)面不平整主要有:管片制作精度誤差管片糾偏時貼片不平整;盾構(gòu)機推進時各區(qū)的千斤頂推力大小不等管片之間的環(huán)縫壓縮量不一致等原因。因管片環(huán)面不平整盾構(gòu)機千斤項作用于管片上將產(chǎn)生較大的劈裂力矩造成管片開裂(如圖3所示)。2 .3千斤頂撐靴損壞或重心偏位 盾構(gòu)機通過千斤頂作用于管片上向前掘進.在千斤頂與管片接觸處設(shè)置撐靴以減少管片壓力，撐靴損壞后管片局部壓力增大造成管片損壞或出現(xiàn)裂縫。 在盾構(gòu)掘進過程中已拼裝的管片中心線與盾構(gòu)機本身的中心線重合為理想狀態(tài)但在實際施工中兩條軸線存在偏差千斤頂?shù)闹行臎]有作用在管片環(huán)的中心上，造成管片偏心受壓(見圖4)。2.4盾構(gòu)機姿態(tài)控制與線路曲線段不匹配 管片是在盾構(gòu)機尾部內(nèi)進行拼裝，拼裝完成后隧道管片在盾構(gòu)機內(nèi)部的長度約為2.3m管片外側(cè)的空隙為5cm，盾構(gòu)機在曲線段掘進時盾構(gòu)機的姿態(tài)變化與管片的姿態(tài)變化不一致，盾尾密封刷擠壓管片造成開裂(見圖5)。3管片開裂應(yīng)對措施 從現(xiàn)場觀察分析，造成管片開裂的原因不是單一存在的而是幾種原因集中在一起.因此在防止發(fā)生管片開裂的措施要綜合考慮。針對上述原因需從以下幾個方面采取措施: （1）盾構(gòu)機在砂層掘進時.應(yīng)加注泡沫劑.防止土倉內(nèi)積“泥餅“減小推進扭矩和總推力同時防止推進速度過快。 (2)嚴(yán)格管片制作時的質(zhì)量控制，減少管片的制作精度誤差。在施工過程中保證貼片位置的準(zhǔn)確性盾構(gòu)掘進完成后，檢查上一環(huán)管片的環(huán)面平整度。 (3)檢查千斤頂撐靴對出現(xiàn)損壞的及時更換。 (4)盾構(gòu)掘進時嚴(yán)格控制盾構(gòu)機的姿態(tài)特別在曲線段盾構(gòu)機應(yīng)緩慢掘進控制盾構(gòu)機的每環(huán)糾偏量，防止盾構(gòu)機軸線與隧道管片的軸線間的夾角過大和管片四周盾尾間隙不均勻。參考文獻 1.竺維彬.鞠世健.盾構(gòu)隧道管片開裂的原因及相應(yīng)對策fJl.現(xiàn)代隧道技術(shù)2003 2梁仲元、陳俊生、莫海鴻、竺維彬.廣州地鐵盾構(gòu)施工階段管片開裂原因初探[J].廣州土木與建筑2004
1.2后開裂 裂縫從管片后端開裂并向前延伸(見圖2)，此類裂縫主要在隧道的兩腰部位或偏上位置。2管片開裂的原因分析 盾構(gòu)隧道管片為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)其開裂主要為受力不均或受力過大所造成。在施工過程中，管片的受力狀態(tài)與設(shè)計所考慮的不完全一致盾構(gòu)機掘進過程中管片承受著千斤頂頂力盾尾密封刷的作用力和襯砌背后注漿的漿液壓力等在這些荷載的相互作用下使盾構(gòu)管片出現(xiàn)了不同的受力特征。通過對現(xiàn)場觀察了解結(jié)合其它地鐵工程中的經(jīng)驗造成管片出現(xiàn)上面開裂現(xiàn)象的主要原因可能有如下幾種:2 .1盾構(gòu)機千斤頂總推力較大 作用于管片上的力是造成管片開裂的最基本因素其中盾構(gòu)推進過程中總推力過大是致使管片開裂的最直接原因。目前，國內(nèi)地鐵盾構(gòu)隧道施工中，淤泥質(zhì)粘土層中總推力為8000 ~12000kN;細(xì)砂土地層中總推力為12000 ~15000kN，當(dāng)總推力過大時，對于養(yǎng)護不好并且配筋小的管片則有可能開裂。2 .2管片環(huán)面不平整 造成管片環(huán)面不平整主要有:管片制作精度誤差管片糾偏時貼片不平整;盾構(gòu)機推進時各區(qū)的千斤頂推力大小不等管片之間的環(huán)縫壓縮量不一致等原因。因管片環(huán)面不平整盾構(gòu)機千斤項作用于管片上將產(chǎn)生較大的劈裂力矩造成管片開裂(如圖3所示)。2 .3千斤頂撐靴損壞或重心偏位 盾構(gòu)機通過千斤頂作用于管片上向前掘進.在千斤頂與管片接觸處設(shè)置撐靴以減少管片壓力，撐靴損壞后管片局部壓力增大造成管片損壞或出現(xiàn)裂縫。 在盾構(gòu)掘進過程中已拼裝的管片中心線與盾構(gòu)機本身的中心線重合為理想狀態(tài)但在實際施工中兩條軸線存在偏差千斤頂?shù)闹行臎]有作用在管片環(huán)的中心上，造成管片偏心受壓(見圖4)。2.4盾構(gòu)機姿態(tài)控制與線路曲線段不匹配 管片是在盾構(gòu)機尾部內(nèi)進行拼裝，拼裝完成后隧道管片在盾構(gòu)機內(nèi)部的長度約為2.3m管片外側(cè)的空隙為5cm，盾構(gòu)機在曲線段掘進時盾構(gòu)機的姿態(tài)變化與管片的姿態(tài)變化不一致，盾尾密封刷擠壓管片造成開裂(見圖5)。3管片開裂應(yīng)對措施 從現(xiàn)場觀察分析，造成管片開裂的原因不是單一存在的而是幾種原因集中在一起.因此在防止發(fā)生管片開裂的措施要綜合考慮。針對上述原因需從以下幾個方面采取措施: （1）盾構(gòu)機在砂層掘進時.應(yīng)加注泡沫劑.防止土倉內(nèi)積“泥餅“減小推進扭矩和總推力同時防止推進速度過快。 (2)嚴(yán)格管片制作時的質(zhì)量控制，減少管片的制作精度誤差。在施工過程中保證貼片位置的準(zhǔn)確性盾構(gòu)掘進完成后，檢查上一環(huán)管片的環(huán)面平整度。 (3)檢查千斤頂撐靴對出現(xiàn)損壞的及時更換。 (4)盾構(gòu)掘進時嚴(yán)格控制盾構(gòu)機的姿態(tài)特別在曲線段盾構(gòu)機應(yīng)緩慢掘進控制盾構(gòu)機的每環(huán)糾偏量，防止盾構(gòu)機軸線與隧道管片的軸線間的夾角過大和管片四周盾尾間隙不均勻。參考文獻 1.竺維彬.鞠世健.盾構(gòu)隧道管片開裂的原因及相應(yīng)對策fJl.現(xiàn)代隧道技術(shù)2003 2梁仲元、陳俊生、莫海鴻、竺維彬.廣州地鐵盾構(gòu)施工階段管片開裂原因初探[J].廣州土木與建筑2004
