建筑与工程 ●Ｉ 盾构隧道施工质量问题分析 柳坤 （湖州市交通工程总公司） ［摘 要］本文对盾构隧道旋工中出现的常见的质量问题作了分析，提出预防和克服质量缺陷的措施，供广大工程技术人员参考。 ［关键词］盾构隧道管片 质量问题中图分类号：ＴＱ１７２．４＋６ 外加剂 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—９１４Ｘ（２０１０）ｉ１—０１４９一Ｏ１ １前言 目前国内外盾构工程市场非常活跃，前景相当广阔，也形成了较成熟的结 层一体化的结构稳定的构造物，管片上的作用力也是在这个假设的条件下考虑 的。这意味看管片背面空隙的均匀填充是确保作用外力均匀的先决条件。所 构设计计算理论和工程实践体系，但地铁盾构隧道施工的质量缺陷仍存在一些 尚未得到很好解决的问题，如管片的渗漏、裂纹、错台、崩角、扭转等。文中 对盾构隧道质量缺陷的影响因素作简单分析，以期在设计与旌工过程中加以防 治。 ２常见的质量问墨 ２ １管片渗漏水 （１）管片的自身防水 １）管片混凝土制作方面：选定混凝土的配合比、水泥用量、入模温度、 浇捣工艺、养护时间和方法以及外加剂掺量等。通常采用掺外加剂的途径 来改善混凝土本身的不密实性，补偿混凝土因徐变等原因产生的收缩，以增加 其抗裂性和抗渗性。而不是片面提高混凝土的标号和抗渗等级，因为实际上 混凝土标号越高，单位水泥用量越多，其产生的水化热越高，收缩量越大，导致 裂纹的产生。因此，必须合理地选择混凝土的标号、抗渗等级和外加剂。 ２）管片的制作精度方面：根据国内外盾构隧道施工实践，采用高精度钢模 来提高管片精度是很重要的环节。如果管片制作精度差，加上管片拼装累计 的误差，将会导致管片接缝不密贴而出现较大的原始缝隙，此时如果接缝防水 材料的弹性变形量不能适应缝隙要求就会出现漏水。所以要生产出高精度的 管片就要有 个高精度的钢模。一般钢模的质量比管片重，其质量比为１～ ２。通常生产４００块～５ＯＯ块管片后就要对钢模进行必要的检修和保养，而且 对其使用必须有一个严格的操作制度来确保模具的完好和精度。 （２）管片的接缝防水制作 通常接缝防水对策是使用密封材料，以西德为代表的欧洲，采用非膨胀合 成橡胶，靠弹性压密以接触面的压应力来止水，以耐久性和止水性见长：以日本 为代表的方面，则采用水膨胀橡胶，靠其遇水膨胀后的膨胀压力来止水，其特点 是可以使密封材料变薄，施工方便，但耐久性尚待验证。实践证明，密封垫材 料性能极大的影响了接缝的防水效果，尤其是对防水功能的耐久性要使密封垫 能长时间保持接触面的压应力不松弛，另外一点就是止水条的制作安装误差和 粘贴密合程度也会影响到防水的效果。 ２ ２管片裂纹 （１）管片生产过程造成的开裂 此过程的开裂分两个阶段显示：第一 阶段是管片脱模以后的养护阶段，主 要是以表面裂纹为主，能目测：第二阶段是２８ ｄ后在出厂运输、吊卸及拼装 过程中发现的微细裂纹，这种裂纹出厂检查不易目测到，但管片一黾受到集中 应力作用，裂纹就迅速扩展。 其养护分自然养护和蒸汽养护，脱模后又分喷淋和蓄水养护。通过实践 比较得出，蓄水养护的管片在因推力原因而产生的开裂要比喷淋养护少很多。 另管片进场前的检查和进场后的保护尤显重要。 （２）盾构施工过程中的管片开裂 、 １）拼装管片前对盾尾的清理不干净，使得管片的环缝夹有泥砂，造成整环 管片的环面不平整，掘进时就会因不均匀受力而产生裂纹：２）在拼装过程中因 拼装顺序或管片类型错误使得环面不平整，导致受力不均匀产生裂纹：３）在硬 岩段或不均匀地层中因推力过大或推力不均匀导致管片出现裂纹 ’４）在进行 管片补浆时因压力控制过高导致管片开裂：５）在姿态较难控制时，过于纠偏使 得盾尾间隙过小或推力不均导致裂纹出现。 （３）盾构隧道使用过程中的开裂 使用过程中的开裂主要表现为如下两个方面： １）在隧道附近的再次施工，如基坑开挖过程中，会导致隧道围岩的位移或 地下水位的降低，从而使盾构隧道也产生不均匀移位后开裂。对于此类情况 的处理是应立即停止开挖施工，并进行加固或改变施工工艺。 ２）隧道内列车的振动或发生地震造成隧道周围的砂层液化也会导致隧道 管片的开裂。此类情况一般要加固隧道围岩来防止土燕、水位的变化或从 隧道内进行二次注浆来增强隧道的稳定性。 ２ ３管片错台 （１）壁后注浆 这一点是保证管片错台与否的重要原因之一。隧道是一种管片衬砌和地 以防止管片因外力作用而引起的错台主要是靠壁后及时、充实的填充，但是注 浆的压力过大也会造成管片的错台。 （２）管片选型 因管片的选型不当导致盾尾间隙过小，在盾尾前进的过程中会使得管片发 生错台，甚至管片外壁遭到破坏。 （３）姿态控制 １）在不均匀地层（例如左右不均匀段）会导致千斤顶对管片的作用力不均 匀而产生的错台： ２）在转弯段因千斤顶的不对称作用力而产生的一个偏离轴线向外的分力 导致错台。 （４）操作不当 １）进行管片二次补浆的压力过大导致错台的出现。 ２）拼装过程中管片的连接螺栓未拧紧或及时进行复紧。 ３）在硬岩段且处于曲线段掘进时姿态调整过急过猛易导致错台现象。 （５）隧道上浮 当管片一出盾尾由于浮力的作用，就与在盾壳内的管片形成错台，随着掘 进的进行，往往还能听到这种错台的声音，有时这种错台是缓慢和逐渐的，也会 形成叠瓦式或台阶式。有时左右两侧连续几环也会出现如此现象。 ２ ４管片破损、崩角 管片的破损、崩角比裂隙对隧道产生的危害还要大，这是因为，大多数管 片的破损，都伤及钢筋，尽管这些损坏都要进行修补，但修补后的防水性能肯定 不如原始混凝土，这样在今后的使用过程中，经过一段时间之后，管片最先损坏 的应该是这些以往受过损坏的部位，所以管片的损坏对永久结构的使用寿命有 定的影响。 ３预防措施 根据工程项目旌丁质量控制的基本原理，应对影响施工质量的五大（４Ｍ１Ｅ） 因素实施全面控制，其中劳动主体和劳动方法尤显重要。 ３ １劳动主体的控制 人员素质，即作业者、管理者的素质及组织效果。因此，企业应通过择 优录用、加强思想教育及技能方面的教育培训：合理组织、严格考核，并辅以 必要的激励机制，使企业员工的潜能得到最好的组合和充分的发挥。从而保证 劳动主体在质量控制系统中发挥主体自控作用。如持证上岗制度、技能交流 培训、质量意识教育等方面。施ｌｒ过程中严格按照相关的技术交底进行操作， 尽量减少和杜绝操作错误：例如因盾构机姿态控制不当、掘进推力或者注浆压 力过大、拼装管片错误等都会引起质量问题。所以人的因素是质量控制的关 键因素。 ３ ２劳动对象的控制 原材料、半成品、设备是构成工程实体的基础，其质量是工程质量重要 组成部分，故加强原材料、半成品等的质量控制，是提高工程质量的必要条件。 ３ ３施工工艺的控制 施工工艺的合理选择是直接影响工程质量、工程进度等的关键因素，因 此在工程项目质量控制系统的制定中，制定和采用先进合理的旋工工艺是工程 质量控制的重要环节。结合工程特点因地制宜的选择掘进参数、掘进模式等 来保证工程质量：例如在不同地层掘进时所采用的土压力、注浆的工艺、掘进 的模式等是否正确、合理等。 ３ ４施工设备的控制 应根据工程的特点和需要从设备的选型、主要性能参数以及使用操作要 求等方面加以控制。 ３ ５施工环境的控制 环境因素一般难以避免，所以要对地质水文等方面的影响因素进行合理预 测和采取有力措施，如预先加固等技术措施来消除其对施工质量的不利影响。 结语 盾构隧道施工质量缺陷大多数可以在施工过程中得到控制，需要建立相应 的质量控制并严格执行，以便在施工过程中力求尽量减少或避免质量缺陷。 科技博览ｌ １４９