關鍵詞：質量,措施,隧道,裂紋

　　1、工程概況

　　廣州市軌道交通四號線黃村—琶洲站盾構區(qū)間主要由兩條圓形盾構隧道組成。隧道雙線長度為3832.525m;隧道標稱內徑為5.4m;埋深為9.6m～23.6m;平面最小曲線半徑為650m;最小豎曲線半徑為3km;最大坡度為28‰;最小坡度為3‰。區(qū)間隧道洞身所穿過的圍巖主要在⑥,⑦,⑧,⑨泥質粉砂巖層中通過,工程采用日本三菱公司制造的兩臺刀盤開挖直徑為6.29m的盾構機施工。

　　2、施工過程中出現的質量問題

　　右線施工自始發(fā)掘進以來,共掘進156環(huán),出現了管片破損、錯臺、滲水、上浮、隧道軸線偏差等諸多質量問題。存在的主要質量問題如下：

　　1）崩缺、裂紋。自右線始發(fā)掘進至今,管片出現的崩角、崩裂幾率較高,主要表現在3點,9點位置,一般在管片脫出盾尾后出現。共計崩角有37處,占總掘進環(huán)數的24%。裂紋主要集中在63環(huán)～72環(huán),每環(huán)5點～7點位置均有幾道裂紋,最長達到1.2m。共計裂紋18處,占總掘進環(huán)數的6.5%。

　　2）滲漏水。拼裝時,由于止水條被扯破或者位移,K塊容易產生滲漏水,在右線隧道79環(huán)～91環(huán)較嚴重。

　　3）錯臺。普遍出現了上下錯臺的情況,沿盾構掘進方向,管片錯臺呈下臺階式,最大錯臺值達30mm。當坡度變化后,螺栓孔被拉裂,在豎曲線段錯臺呈上臺階式,兩側錯臺通常為10mm～15mm。共計錯臺18處,占總掘進的11.6%,其中,超過20mm的達11.6%。

　　4）上浮。在前100環(huán),共出現了三次隧道上浮,分別在10環(huán)～25環(huán),59環(huán)～66環(huán),78環(huán)～88環(huán)。最大超限位置在85環(huán),與設計位置垂直偏差達161mm。

　　3、質量問題產生的主要原因

　　3.1 管片崩缺、裂紋產生的原因

　　管片的崩缺、裂紋對隧道產生的危害比較大,管片損壞后進行修補,修補后的防水性能比原始混凝土差,這樣在今后的使用過程中,管片最先損壞的應該是這些以往受過損壞的部位,所以管片的損壞對永久結構的使用壽命有一定的影響。造成管片崩缺、裂紋的主要原因如下:

　　1）盾構機方面的原因,三菱盾構機存在的主要問題。

　　盾尾間隙過小。盾尾與管片外表面的間隙僅35mm（而海瑞克盾構機為70mm）,管片環(huán)軸線與盾尾軸線稍有偏差,即產生盾尾對管片的擠壓、憋壓、拉刮等作用,易造成管片損壞。千斤頂布置不合理。千斤頂的分布與管片塊接縫不匹配,不管如何調整K塊位置,總出現千斤頂撐靴作用在接縫上（騎縫）,易導致管片崩角。盾尾鉸接方面的原因,施工時主動鉸接表現為剛接,使盾尾與管片的適應性變差。

　　2）盾構操作方面的問題。

　　吊運和拼裝過程中的碰撞損壞,盾構機姿態(tài)控制不好。如蛇行或盾構機軸線與管片軸線偏差過大,各組推進千斤頂推力相差過大等。

　　3）管片上浮方面的原因。

　　隨著盾構推進,管片環(huán)脫出盾尾后,立刻受到漿液或地下水浮力的作用要上浮,而位于盾尾內剛拼裝的管片則受到盾尾約束,使管狀的隧道結構相當于懸臂梁,在盾尾附近的管片受到的彎矩最大,故管片的開裂往往在脫出盾尾后2環(huán)～3環(huán)處出現的概率最大。

　　4）管片環(huán)橢變造成裂縫。

　　管片環(huán)橢變可由于自重作用、浮力作用、注漿偏壓等原因造成。硬巖段管片環(huán)橢變往往表現為“橫鴨蛋”式,即管片環(huán)上下發(fā)生變形。發(fā)生橢變后,管片環(huán)腰部受到負彎矩作用,管片內弧面受壓,腰部縱縫相互擠壓而易出現崩角、崩邊以及螺栓孔拉裂等損壞;而管片底部、拱部受到正彎矩作用,管片內弧面受拉,頂部、底部縱縫張開,接縫外側相互擠壓而易出現崩角、崩邊等損壞。由于頂部、底部接縫崩裂往往出現在接縫外側,在隧道內難以發(fā)現,但此類裂縫對止水槽破壞大,易產生漏水。故實際觀察到的現象是位于隧道腰部（3點,9點附近）的裂縫數量多,但漏水往往在隧道頂部居多。

　　5）管片扭轉。

　　管片扭轉后,會導致管片端部（千斤頂的作用面）的受壓區(qū)混凝土開裂或相鄰兩塊管片接縫處崩角破壞。

　　3.2 管片滲漏水產生的原因

　　管片滲漏水主要表現為裂紋滲水,K塊漏水,接縫漏水,吊裝孔因卸水導致階段性滲水。產生原因有以下幾點:

　　1）管片本身質量原因。管片制作和養(yǎng)護過程中出現的質量問題。

　　2）管片壁后注漿防水。壁后注漿實施的好與壞直接影響到隧道的施工質量,注漿的好壞影響地面沉降控制,在硬巖段,注漿不足還會導致隧道上浮。事實上,注漿也是隧道的第一道防水防線,注漿不足,直接致使接縫防水和管片防水。

　　3）施工原因。盾構與管片的姿態(tài)不好，影響到管片的拼裝質量，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；掘進過程中推力不均勻造成管片受力不均勻而產生裂紋、貫穿性斷裂等而滲漏水；在掘進困難時推力過大也會造成管片產生裂紋而滲漏水；由于盾尾間隙不均勻，管片選型不當，造成間隙過小，使得在掘進過程中造成管片外壁被損壞導致止水條漏水。由于掘進行程不足或拼裝不當，導致封頂塊插入困難時止水條破壞而漏水；千斤頂撐靴在頂至管片時擺放不正，使得止水帶損壞而漏水，管片損壞、崩缺漏水。

　　3.3 管片錯臺產生的原因

　　1）線路方面的原因。

　　在小曲率半徑地段，易產生錯臺。主要是由于在轉彎段推進千斤頂沿垂直隧道軸線方向的橫向分力引起錯臺。此類錯臺主要表現為左右方向錯臺，隧道腰部錯臺量最大。此外是管片擬合方面產生的幾何誤差，即用折線（管片）擬合曲線（線路）產生的誤差。

　　2）管片上浮造成錯臺。

　　由于盾尾內的管片受到約束，而脫出盾尾的管片受到向上的浮力作用，管片環(huán)之間產生剪力作用而錯臺。此類錯臺主要表現為豎向錯臺，隧道頂部、拱部錯臺量最大。目前的錯臺主要屬于此類錯臺。

　　3）注漿偏壓造成錯臺。

　　在進行管片背后二次補注漿，當壓力過大時容易出現錯臺。國外曾經出現過在對K塊進行管片背后二次補注漿時由于壓力失控導致K塊失落并傷人的事故。此類錯臺一般表現為局部管片塊的向隧道內部錯臺。

　　4）其他原因造成錯臺。

　　管片選型不當，掘進操作不當，急糾偏，盾構姿態(tài)差等也會造成管片錯臺。

　　3.4 管片上浮產生的原因硬巖段是產生上浮的外部條件。由于硬巖段隧道圍巖變形小，難以對上浮管片形成頂部約束，而軟土層中洞周收斂快，限制了上浮。線路原因，下坡段導致管片上移。下坡段盾構機推進千斤頂與水平方向產生夾角（等于坡度），千斤頂對管片的推力存在豎向分力。按隧道28‰線路坡度，15000kN總推力計算，豎向分力約有420kN.砂漿或地下水的浮力，流體浮力是普遍存在的，這是管片上浮最根本的原因。經計算，砂漿密度按1.6kg/cm³考慮，在漿液注滿的情況下，每環(huán)管片受到的浮力約678kN，而每環(huán)管片自重僅200kN，兩者相差478kN，比較容易上浮。

　　4、針對質量問題采取的措施

　　1）加強管片本身生產質量控制，嚴格控制管片模具精度、混凝土配比及管片的養(yǎng)護過程；

　　2）機器設備方面：三菱盾構機采用主動鉸接，通過調整鉸接千斤頂行程使盾尾軸線盡可能與管片中心同心。改變千斤頂布置，使千斤頂撐靴作用不在接縫上，防止崩缺；

　　3）施工管理方面：制訂質量管理措施和質量辦法，嚴格控制管片進場、運輸、拼裝引起的質量缺陷；

　　4）掘進過程中，控制好盾構機姿態(tài)，合理調整掘進參數，盡可能地降低掘進推力，各組千斤頂推力差值控制在一定范圍，管片選型時盡量根據盾尾間隙來選擇，推進過程中管片螺栓的擰緊必須達到設計要求；

　　5）同步注漿及二次注漿。掘進時，盾尾同步均勻注漿，為注漿飽滿，保證盾尾尾刷質量，對由于地下水引起的上浮，在管片下部砂漿未固結前及時泄水，打開下部管片注漿孔泄水。采用注雙液漿做止水環(huán)，然后注漿充填，注漿過程中，嚴格控制注漿壓力。這樣可保證隧道具有良好的穩(wěn)定性，解決上浮問題。

　　參考文獻：

　　[1]秦漢禮。盾構隧道鋼筋混凝土管片制作技術[J].隧道建設，2006，26（8）：36-37.