盾構(gòu)法隧道管片開裂成因及其對策

本文根據(jù)盾構(gòu)法隧道管片在生產(chǎn)過程、運輸過程、拼裝過程以及使用過程中裂紋產(chǎn)生的原因進行了全面分析，并根據(jù)不同成因提出相應(yīng)應(yīng)對措施，對預(yù)防管片施工過程中產(chǎn)生裂紋甚至開裂提供參考。

引言

城市軌道交通具有較高準時性、舒適性、便捷性、安全性及較大的運輸能力等優(yōu)點，如今已成為解決城市交通出行問題的主要出路。盾構(gòu)法作為城市軌道交通的施工工法之一，具有施工過程安全、機械化作業(yè)勞動強度低、地表沉降易于控制、對周邊建（構(gòu)）筑物影響小等優(yōu)點，已在城市軌道交通建設(shè)過程中得到廣泛應(yīng)用。雖然盾構(gòu)法隧道具有如此的眾多優(yōu)點，但管片在施工過程中仍然不可避免地出現(xiàn)管片開裂、滲水、漏水、錯臺等質(zhì)量缺陷，其中管片開裂引起后果最為嚴重。筆者根據(jù)在蘇州、廣州、重慶的施工經(jīng)歷，針對盾構(gòu)法隧道管片開裂的成因進行比較、分析和討論并進行總結(jié)歸納，以供同行借鑒、討論，以期提高盾構(gòu)法隧道施工質(zhì)量。

造成管片開裂的原因很多很復(fù)雜，按管片從生產(chǎn)到最終使用的時間段可將管片開裂劃分為四類，即管片生產(chǎn)過程產(chǎn)生的開裂、管片運輸及貯存過程中產(chǎn)生的開裂、盾構(gòu)施工過程產(chǎn)生的開裂以及盾構(gòu)隧道使用過程中產(chǎn)生的開裂。

管片生產(chǎn)過程產(chǎn)生的開裂

1.管片開裂原因

管片生產(chǎn)階段造成的開裂主要分為兩部分，第一部分為管片生產(chǎn)時采用不合理的配合比、使用不科學(xué)的施工工藝、振搗不密實造成管片裂紋，第二部分為管片養(yǎng)護不當(dāng)產(chǎn)生的表面龜裂。

2.生產(chǎn)階段管片開裂對策

（1）按《普通混凝土拌合物性能實驗方法標(biāo)準》（GB/T 20080）進行試驗、試配配合比，以經(jīng)濟、合理的原則進行配合比設(shè)計。應(yīng)注意根據(jù)氣溫、濕度等外部因素調(diào)整配合比。

（2）《盾構(gòu)法隧道施工與驗收規(guī)范》中規(guī)定“管片澆筑成型后，在初凝前應(yīng)再次進行壓面”。初凝前壓面有利于減少混凝土表面的塑性裂縫。

（3）盾構(gòu)法隧道管片一般采用兩種振搗方式，一種是整體振搗模式，另一種人工振搗模式。整體振搗的優(yōu)點是振動能量大，操作方便，水平面混凝土振搗均勻，缺點是在上孤面或外孤面易形成浮漿。人工振搗優(yōu)點是特殊位置（如吊裝孔、螺栓孔）振搗質(zhì)量易控制。缺點是對于整體振搗所產(chǎn)生的上層浮漿，必須額外增加混凝土進行補償，否則其上弧面會產(chǎn)生很多表面收縮裂縫，嚴重影響保護層的質(zhì)量。

（4）管片混凝土澆筑成型至拆模期間應(yīng)覆蓋保濕，可采用自然養(yǎng)護或蒸汽養(yǎng)護。管片拆模后應(yīng)進行蓄水養(yǎng)護，蓄水池內(nèi)水要干凈清潔，不得出現(xiàn)綠苔等異物。

采用蒸汽養(yǎng)護時，應(yīng)經(jīng)試驗確定養(yǎng)護制度。

管片運輸及貯存過程中產(chǎn)生的開裂

管片自養(yǎng)護完成后，至少吊運7次才能進行拼裝，因此在管片運輸、堆放中做好成品保護工作，吊裝及運輸過程受控于操作人員，要求操作工人有強烈責(zé)任心，而且每一步須認真操作，避免管片之間發(fā)生碰撞。

管片放置場地須平整，根據(jù)場地地形及管片吊裝方式可采用內(nèi)弧面向上或單片側(cè)向方式碼放，各個管片之間須放置墊木，碼放高度不超過四片（按規(guī)范要求或設(shè)計計算）。

盾構(gòu)施工過程中產(chǎn)生的開裂

1.盾構(gòu)掘進時裂縫成因及對策

裂縫成因：通常情況下，盾構(gòu)在調(diào)整姿態(tài)、過小半徑曲線時操作過急便會會產(chǎn)生管片破損、開裂、滲漏水及錯臺等質(zhì)量問題，這主要是由于盾構(gòu)機操作手為匹配盾構(gòu)機姿態(tài)與隧道線路線性，調(diào)整油缸行程及推力，導(dǎo)致管片受力不均產(chǎn)生管片錯臺及開裂。

應(yīng)對方法：（1）隧道轉(zhuǎn)彎時提前調(diào)整姿態(tài)，同時應(yīng)盡量避免急糾偏。（2）利用管片楔形量調(diào)整油缸行程差。（3）防止因刀盤形成泥餅而導(dǎo)致總推力過大。

2.管片上浮裂縫產(chǎn)生的原因及對策

管片穩(wěn)定后的高程高于安裝時的高程為管片上浮。

管片上浮原因：在硬巖地層，裂隙發(fā)育，含水豐富，管片在挖掘后的地層孔洞內(nèi)由于受到水的浮力作用便會上浮。

應(yīng)對方法：

（1）采用快凝漿液注漿，盡快封閉管片與地層的間隙，防止隧道上浮。

（2）同步注漿注意注漿的同步性和均勻性，根據(jù)總的方量計算，每100mm需注入的33---40個沖程量，注漿時均等注入空隙，同時做到上部的兩個注漿管的注漿量要為總的注漿量的3/4。

（3）在同步注漿的基礎(chǔ)上，結(jié)合聚氨脂注漿在隧道周圍形成環(huán)箍，每隔10m打一道環(huán)箍，使隧道縱向形成間隔的止水隔離帶，以減緩、制約隧道上浮。

3.管片拼裝過程中的開裂

管片拼裝過程中的開裂主要是人為因素，管片拼裝前須清理接縫，避免野蠻操作，環(huán)縫拼裝應(yīng)平整為下一環(huán)的拼裝奠定良好基礎(chǔ)。

有時二次注漿壓力過大也會造成管片的開裂。

管片在使用過程中的開裂

地鐵運營過程中產(chǎn)生的開裂主要原因是隧道周邊土壓、水壓發(fā)生改變或地鐵列車振動土體而產(chǎn)生的。筆者尚未經(jīng)歷管片使用過程中的裂縫，在此便不再贅述。

開裂管片的修補

管片裂縫修補前須制定《管片修補方案》，針對個別管片細微裂紋，首先可用高壓水或壓縮空氣吹洗干凈后，采用膠皇（膠皇：水=1：0.6的混合液，根據(jù)試驗確定）拌合的高標(biāo)號水泥漿或水泥砂漿進行填補磨平，并嚴格控制實施程序和表面壓實抹光質(zhì)量，做到既能保證結(jié)構(gòu)強度，又能保證外觀顏色一致、美觀;對寬度超過0.2mm的裂縫，首先將裂縫鑿成“V”型（須鑿到裂縫根部或裂縫寬度小于規(guī)范要求處），沖洗破損面后采用上述材料進行修補。

結(jié)束語

綜上所述，只要下定決心從各個不同的角度來了解盾構(gòu)管片裂縫產(chǎn)生的原因，通過不斷得摸索和試驗，從每一個可能出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié)上都做好防控工作，管片開裂的防治就一定會取得新的成就。

（作者單位：重慶市軌道交通（集團）有限公司）