劉麗萍

（山西省萬家寨引黃工程管理局 山西太原 030012）

全斷面隧道掘進機（以下簡稱TBM），在公路、鐵路、采礦和水工隧道等不同類建筑物施工中得到了廣泛的使用，在使用過程中充分顯示出它的優(yōu)越性——高速、安全、適應(yīng)性強，在一些大型高難工程中確立了不可取代的地位。但它仍然存在著一定的不足，在施工過程中，因為設(shè)備及人為因素的影響，不可避免地會產(chǎn)生這樣那樣的缺陷，歸納起來主要有：在掘進過程中會產(chǎn)生軸線偏移、高程偏移等缺陷；在管片預(yù)制過程中會產(chǎn)生蜂窩麻面、輪廓線走樣、空穴等缺陷；在安裝過程中會產(chǎn)生錯臺缺陷等。這些不足和缺陷對水工隧道危害尤為嚴重，必須采取有效措施防止缺陷；而一旦缺陷發(fā)生，必須采取相應(yīng)措施予以解決，才能滿足水工隧道施工要求。本文著重討論對錯臺等表面不平整缺陷的控制標準和處理辦法。

1 表面不平整的分類與控制標準

水工隧道過流面不平整是必須防止和應(yīng)加以處理的缺陷，尤其是在TBM施工中，以預(yù)制管片代替現(xiàn)澆混凝土襯砌，使得錯臺缺陷更容易形成，因此要引起足夠的重視。

表面不平整大致可分為三類：輪廓線走樣；管片間的錯臺、局部凹凸和蜂窩麻面；表面殘留物，如鋼筋露頭等現(xiàn)象。

控制標準取決于建筑物水頭、流速、單寬流量等，由于TBM施工目前尚無統(tǒng)一標準，下面列舉幾個標準，作為參考：

1）中南勘測設(shè)計研究院提出的標準

該院根據(jù)已建工程的實踐經(jīng)驗，建議的控制標準見表1。

表1 不平整度控制標準

2）美國墾務(wù)局（USBR）規(guī)定的標準

美國墾務(wù)局（USBR）在錯臺方面規(guī)定:

突起棱角線與水流平行時小于6.5mm，

突起棱角線與水流垂直時小于3.2mm。

有關(guān)流速與錯臺坡度的規(guī)定見表2。

表2 美國墾務(wù)局現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定的標準

2 錯臺的處理

根據(jù)平整度控制標準，對升坎高度超過標準要求時，要進行處理。處理的辦法是先以風(fēng)鎬鑿除，鑿除時要預(yù)留0.5～1.0cm保護層。選擇合適的修補材料，嚴格按照施工工藝要求，進行填補。

3 預(yù)制缺陷的處理

1）蜂窩、麻面的鑿除和填補

對數(shù)量集中、超過規(guī)定的蜂窩、麻面，先進行鑿除（鑿除的深度由所選用的修補材料類型決定），再清洗填補面，涂刷相應(yīng)的粘結(jié)劑抹平。

對超標準的氣泡，先鑿成深度小于2cm的坑，再用預(yù)縮砂漿填補。

2）凹陷部位的填補

其程序為：鑿毛——清洗——選擇修補材料——抹平。

選擇修補材料的原則是應(yīng)與基材的變形性能和力學(xué)性能基本一致，經(jīng)濟美觀，方便施工。

4 主要修補材料

1)干硬性預(yù)縮砂漿

普通水泥砂漿拌好后，存放0.5～1.0h，使其體積預(yù)先收縮，以減少修補后的體積收縮，避免與基材脫開。

①材料與配比。拌制預(yù)縮砂漿的水泥必須新鮮、無結(jié)塊。水泥標號的選用根據(jù)基材確定，砂的粒徑控制在0.15～1.6mm之間。預(yù)縮砂漿的配比一般為：

水:水泥:砂=（0.28～0.32）:1:（2.0～2.5）

夏季為防止早凝可加緩凝劑。

②施工工藝。修補前，先對基面鑿毛——清洗——刷濃水泥漿（水灰比為0.4～0.45）——填補預(yù)縮砂漿。

2)環(huán)氧材料

包括環(huán)氧砂漿、環(huán)氧膠泥、環(huán)氧基液。

①環(huán)氧砂漿的組成。

環(huán)氧砂漿由主劑、固化劑、增韌劑、稀釋劑及填料按一定比例配制而成。主劑為環(huán)氧樹脂。

固化劑包括 590(改性間苯二胺)、593(改性乙二胺)、酮亞胺、苯二甲胺、810、MA等。

增韌劑包括聚硫橡膠、650號聚酰胺樹脂、304號不飽和聚酯樹脂、鄰苯二甲酸二丁酯、煤焦油等。

稀釋劑包括501號環(huán)氧丙燒丁基醚、661號丁基多縮水甘油醚等。

②環(huán)氧砂漿常見配方。

配方一（用于干面）：

環(huán)氧樹脂:苯二甲胺:鄰苯二甲酸二丁酯:661號（丁基多縮水甘油醚）=100:10:15:15；

配方二（用于濕面）：

環(huán)氧樹脂:590(改性間苯二胺):煤焦油=100:16:（50～100）；

配方三（用于水下）：

環(huán)氧樹脂:810（固化劑）:650號（聚酰胺樹脂）:501號（環(huán)氧丙燒丁基醚）=100:（32～35）:40:20。

環(huán)氧砂漿最小修補厚度為1cm，環(huán)氧膠泥用于修補0.5～1.0cm的凹坑。

3)氯—偏聚合物改性水泥砂漿（簡稱氯—偏砂漿）

在水泥砂漿中，加入水泥重量10%～20%的氯—偏乳液（氯乙烯、偏氯乙烯共聚乳液）制得改性水泥砂漿。其常用配比見表3

表3 氯-偏砂漿配比

該材料最小修補厚度為2cm，特點是早強（3d齡期可達28 d齡期的80%）、速凝和具有親水性，常用于潮濕面的修補。

4)細骨料鋼絲網(wǎng)混凝土

適用于大于1m2面積和修補厚度在5cm以上的部位。除需安設(shè)錨筋和架設(shè)鋼絲網(wǎng)外，施工方法同一般水泥類材料。

細骨料配合比見表4。

表4 1m3細骨料混凝土配合比

5)噴混凝土（砂漿）

可用于隧道頂面和其他特殊部位的處理，以及常規(guī)法施工不方便的地方，其工藝為：表面處理——插筋埋設(shè)——掛鋼絲網(wǎng)——沖洗濕潤修補面——噴混凝土——養(yǎng)護檢查。

噴水泥砂漿參考配比見表5。

表5 水泥砂漿配合比表

6)鋼纖維混凝土和浸漬混凝土

鋼纖維混凝土和浸漬混凝土由于它們的韌性，常用于抗空蝕部位的處理。對引水隧道，過流面有泥砂的磨蝕及局部空蝕存在，因此常采用鋼纖維混凝土和浸漬混凝土。

美國陸軍工程師團在底特律高速水流試驗室曾對普通混凝土、鋼纖維混凝土、聚合物浸漬混凝土和鋼纖維聚合物浸漬混凝土進行了抗空蝕試驗，結(jié)果見表6。

表6 各種混凝土抗空蝕性能

從表中可看出，鋼纖維混凝土和浸漬混凝土的抗空蝕能力是普通混凝土的3倍，而聚合物浸漬鋼纖維混凝土的抗空蝕能力更高。

以上論述的是施工過程中錯臺缺陷的處理，而在工程實踐中，會有各種不同的施工工藝，會有各種不同的邊界條件，會產(chǎn)生各式各樣的缺陷，及其不同缺陷的組合，不能一一敘述，只能是按原則，按一定程序：檢查——定處理方案——處理——復(fù)查處理效果。

盡管有不同的控制標準、不同的處理措施以及各種各樣的修補材料。但最關(guān)鍵的還是：避免和減少錯臺發(fā)生，即正確選擇TBM，完善設(shè)計，隨時注意地質(zhì)情況的變化，施工時采取有效措施。一旦發(fā)生，一要查明原因，在諸多方法中選擇最優(yōu)方案，二要及時處理，避免錯臺進一步發(fā)展。