孫發(fā)平

（湖南順天建設(shè)集團(tuán)有限公司， 湖南 長(zhǎng)沙 410000）

1 工程概況

開(kāi)～湘區(qū)間左右線總長(zhǎng)約1660m，共設(shè)兩個(gè)曲線，左、右線中心線間距12.0m～15.0m，線路平面曲線半徑為450m和800m，隧道頂覆土厚度8.98m～16.43m，線路縱坡設(shè)計(jì)為“V”坡形，最大坡度為25.0‰，最小坡度為2‰，區(qū)間埋深為9～17.5m，包含聯(lián)絡(luò)通道兼排水泵站一座。隧道外徑為6m，襯砌為環(huán)寬1.5m，厚度300 mm的通用楔形管片，采用全錯(cuò)縫拼裝，環(huán)向12根、縱向16根高強(qiáng)螺栓連接。

2 管片錯(cuò)臺(tái)導(dǎo)致的問(wèn)題

管片錯(cuò)臺(tái)是指管片拼裝后同一環(huán)相鄰管片或者相鄰環(huán)管片之間內(nèi)弧面不平整的現(xiàn)象，前者稱(chēng)為環(huán)向錯(cuò)臺(tái)，后者稱(chēng)為縱向錯(cuò)臺(tái)。管片錯(cuò)臺(tái)不僅影響隧道的外觀質(zhì)量，而且會(huì)導(dǎo)致以下更嚴(yán)重的問(wèn)題。

2.1 管片破裂

由于盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)千斤頂作用在管片上，依靠管片提供后坐力使盾構(gòu)機(jī)向前掘進(jìn)，若剛拼裝好的管片出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象，就容易導(dǎo)致相鄰管片間產(chǎn)生集中應(yīng)力，使管片邊緣發(fā)生破裂、崩角等質(zhì)量問(wèn)題。

2.2 隧道滲漏

管片間止水主要采用三元乙丙橡膠彈性密封墊，每塊管片側(cè)面相同位置都有一圈三元乙丙橡膠彈性密封墊，通過(guò)相鄰管片互相擠壓使之間的橡膠彈性密封墊接觸壓密以起到止水作用。橡膠彈性密封墊接觸壓密后寬度僅33～36mm，一般情況當(dāng)管片錯(cuò)臺(tái)超過(guò) 15mm時(shí)，橡膠密封墊之間的壓密效果就受到較大影響，在地下水壓較大情況下很容易造成管片滲漏水。

2.3 盾尾刷損壞

由于盾尾殼體對(duì)管片有約束力，因此管片縱向錯(cuò)臺(tái)一般是管片脫出盾尾后才產(chǎn)生，但在縱向連接螺栓的作用下，盾殼外的管片環(huán)錯(cuò)臺(tái)會(huì)導(dǎo)致盾殼內(nèi)的管片環(huán)產(chǎn)生徑向運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，造成盾尾與管片環(huán)之間的間隙不均勻，從而易對(duì)盾尾刷擠壓磨損，進(jìn)而導(dǎo)致盾尾漏漿，造成同步注漿漿液和盾尾油脂的大量消耗，以及地面沉降等嚴(yán)重事故。

3 管片錯(cuò)臺(tái)的成因分析

3.1 管片拼裝不規(guī)范

管片拼裝過(guò)程是控制管片錯(cuò)臺(tái)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，管片拼裝工人的操作熟練程度及責(zé)任心直接影響管片拼裝完的成型質(zhì)量。

3.2 管片上浮

管片上浮有時(shí)可造成管片連續(xù)錯(cuò)臺(tái)，尤其在濱湖相軟弱地層中。由于地層較軟，有經(jīng)驗(yàn)的盾構(gòu)司機(jī)會(huì)加快掘進(jìn)速度以幫助姿態(tài)控制，然壁后漿液初凝前產(chǎn)生的浮力遠(yuǎn)大于管片自重，若此時(shí)縱向螺栓緊固不到位，隧道管片的上部就會(huì)發(fā)生連續(xù)性錯(cuò)臺(tái)。

3.3 盾構(gòu)掘進(jìn)姿態(tài)不穩(wěn)定

掘進(jìn)過(guò)程中，盾構(gòu)機(jī)一般是沿設(shè)計(jì)軸線呈波動(dòng)曲線前進(jìn)，且拼裝環(huán)管片空間姿態(tài)受上一環(huán)成型隧道管片姿態(tài)影響。當(dāng)盾構(gòu)姿態(tài)波動(dòng)過(guò)大，盾尾因糾偏幅度大產(chǎn)生較大徑向位移時(shí)，必然出現(xiàn)盾尾間隙不均勻的情況，最壞情況下，某個(gè)方向可能甚至無(wú)間隙。

3.4 管片法面與盾構(gòu)掘進(jìn)方向不垂直

盾構(gòu)機(jī)向前掘進(jìn)的推力是通過(guò)千斤頂作用在剛拼好的管片襯砌橫斷面上，如果盾構(gòu)掘進(jìn)方向與管片法面之間不垂直，則其作用于管片上的巨大反推力可分解為縱向和徑向兩個(gè)分力，縱向分力可通過(guò)管片襯砌橫斷面不斷傳遞直至消散，而縱向分力大于管片間摩阻力、壁后漿液與地層作用等阻力時(shí)，將必然造成管片環(huán)縫錯(cuò)臺(tái)。由此易知盾構(gòu)掘進(jìn)總推力f越大，掘進(jìn)方向與管片法面垂線夾角a越大，則徑向分力越大，管片錯(cuò)臺(tái)越嚴(yán)重。當(dāng)徑向分力特別大時(shí)，甚至?xí)⒐芷菟ㄎ恢美?，如管片相鄰環(huán)上下錯(cuò)臺(tái)，因螺栓布置于管片內(nèi)側(cè)面，故環(huán)縫錯(cuò)臺(tái)引起的管片開(kāi)裂多分布在管片內(nèi)側(cè)面的頂部及底部。

4. 管片錯(cuò)臺(tái)防治措施

4.1 嚴(yán)格把控管片拼裝過(guò)程

（1）拼裝前，盾尾拼裝部位的污泥與污水及前一環(huán)管片迎水面與盾尾間隙中的雜物必須清理干凈。

（2）管片拼裝應(yīng)遵循由下至上、左右交叉、最后封頂?shù)捻樞?，通過(guò)拼裝機(jī)的微調(diào)裝置，調(diào)節(jié)拼裝環(huán)管片的內(nèi)弧面與上一環(huán)的內(nèi)弧面至平順相接，螺栓孔位置對(duì)正，螺栓穿插容易。

（3）管片拼裝時(shí)，同時(shí)連續(xù)收縮的油缸不得超過(guò)三組，非安裝區(qū)油缸不可收縮。管片安裝過(guò)程中，拼裝機(jī)動(dòng)作應(yīng)平緩，避免撞擊已定位管片。

（4）封頂塊安裝前應(yīng)對(duì)止水條進(jìn)行潤(rùn)滑處理，實(shí)測(cè)并確保兩鄰接塊間間距，安裝時(shí)先徑向插入，調(diào)整位置后緩慢縱向頂推，嚴(yán)禁借用推進(jìn)千斤頂強(qiáng)行頂推。

（5）管片拼裝過(guò)程中，控制要素包括：垂直度、橢圓度及螺栓的擰緊程度。應(yīng)盡量避免出現(xiàn)橫、豎鴨蛋，管片內(nèi)翻、外翻等現(xiàn)象。

4.2 有效控制管片上浮

（1）選擇適當(dāng)?shù)耐阶{漿液。漿液性能的決定性因素包括：稠度、初凝時(shí)間、早期強(qiáng)度、填充性等。只有各項(xiàng)因素均處于合理范圍，才能保證隧道管片與圍巖土體一體化。

（2）適當(dāng)控制掘進(jìn)速度。如果壁后漿液不能及時(shí)固結(jié)和穩(wěn)定管片，應(yīng)適當(dāng)控制盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)速度，一般控制在 3cm/min左右為宜，同時(shí)確保管片脫出盾尾時(shí)形成的空隙量與注漿量平衡，盡量避免壁后漿液被地層水稀釋而降低漿液性能。

（3）跟蹤盾尾及時(shí)二次注漿。當(dāng)因?yàn)樽藨B(tài)控制和工期等原因不能降低掘進(jìn)速度，而壁后同步注漿漿液又不能及時(shí)固結(jié)和穩(wěn)定管片時(shí)，可根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)在盾尾倒數(shù)第7～10環(huán)二次注漿，以使盾尾倒數(shù)7～10環(huán)以后的管片及時(shí)得到穩(wěn)定，避免因管片上浮而造成的連續(xù)錯(cuò)臺(tái)。

4.3 盾構(gòu)姿態(tài)平穩(wěn)控制

實(shí)際掘進(jìn)時(shí)盾構(gòu)機(jī)圍繞設(shè)計(jì)軸線呈蛇形前進(jìn)，姿態(tài)控制以勤糾、緩糾為原則，通過(guò)分組控制推進(jìn)千斤頂、伸縮仿形刀及調(diào)節(jié)鉸接油缸行程等方式，保證隧道軸線符合設(shè)計(jì)及規(guī)范，同時(shí)最大程度避免盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)發(fā)生突變。盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)姿態(tài)控制原則為：①、管片拼裝點(diǎn)位選擇時(shí)，優(yōu)先考慮盾尾間隙，而后考慮隧道線型；b、單次糾偏操作中，油缸組行程差不得大于 60mm；c、掘進(jìn)過(guò)程中，各區(qū)力差不能過(guò)大，應(yīng)控制在總推力的5%以?xún)?nèi)。

4.4 保持管片法面與盾構(gòu)掘進(jìn)方向垂直

在盾構(gòu)施工過(guò)程中，應(yīng)特別注意管片法面的調(diào)整，每環(huán)掘進(jìn)完成后應(yīng)及時(shí)量測(cè)管片法面并調(diào)整。在不同的管片拼裝施工工藝中，法面調(diào)整有各自的方式，本文簡(jiǎn)要說(shuō)明以下幾點(diǎn)：

（1）、通用管片全錯(cuò)縫拼裝施工時(shí)，應(yīng)統(tǒng)籌考慮管片姿態(tài)、盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)及隧道設(shè)計(jì)軸線三者直接的相互關(guān)系，慎重選擇封頂塊拼裝位置，運(yùn)用管片楔形量調(diào)整隧道法面，縮小不同點(diǎn)位管片超前量差。

（2）、通縫拼裝及半錯(cuò)縫拼裝施工時(shí)，掘進(jìn)前依據(jù)設(shè)計(jì)軸線做好管片排版，通過(guò)管片排版計(jì)算公式確定出最合理的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)與轉(zhuǎn)彎環(huán)比例，并在實(shí)際施工過(guò)程中及時(shí)根據(jù)環(huán)面超前量差值調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)環(huán)與轉(zhuǎn)彎環(huán)比例，以使管片法面與盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)方向趨近垂直。

（3）、在實(shí)際施工過(guò)程中，有時(shí)會(huì)遇到前一環(huán)K塊選點(diǎn)錯(cuò)誤或者盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)突變等情況，在管片楔形量不足以滿(mǎn)足轉(zhuǎn)彎需求時(shí)，可在管片環(huán)面粘貼不同厚度的貼片來(lái)調(diào)整管片法面。

不同盾構(gòu)工程項(xiàng)目有不同的特點(diǎn)，管片錯(cuò)臺(tái)既有共性原因也有個(gè)性原因，實(shí)際操作過(guò)程中，應(yīng)提前采取各項(xiàng)防治措施，做好施工過(guò)程中的質(zhì)量把控工作，方能確保成型隧道滿(mǎn)足設(shè)計(jì)及規(guī)范驗(yàn)收要求。

[1]秦建設(shè)，朱偉，陳劍著.盾構(gòu)姿態(tài)控制引起管片錯(cuò)臺(tái)及開(kāi)裂問(wèn)題研究.2004.10

[2]鐘志全著.盾構(gòu)管片錯(cuò)臺(tái)分析及措施.2006.09

[3]沈征難著.盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中隧道管片上浮原因分析及控制.2004.12