盾构法施工常见质量缺陷及原因分析
（隧道工）
论 文
姓 名： 高德安
单 位：中铁隧道集团三处有限公司
隧道工高级技师结业论文 2014-5
盾构法施工常见质量缺陷及原因分析
高德安
中铁隧道集团三处有限公司 天津300051
摘要：本文总结阐述了盾构法在施工过程中经常遇到的一些质量缺陷，包括隧道渗漏、管片裂纹、管片破损、管片扭转、隧道轴线偏差和地表沉降与隆起，分析了上述质量缺陷产生的原因，提出了预防和处理上述质量缺陷的方法，为隧道盾构法施工提供了合理的建议，便于有预见性的进行管控。 关健词：盾构 质量缺陷 原因 管片
0 引言
盾构法是一种机械化的暗挖施工方法，盾构机在地层中掘进，借助盾构机的外壳和衬砌管片支承隧道围岩，同时用切削装置在开挖面前方进行土体开挖，通过出土设备运出隧道，借助千斤顶在盾构机后部加压顶进够一环管片的长度，及时拼装预制混凝土管片形成隧道结构 。
盾构法的施工原则就是尽可能在不扰动围岩的前提下完成施工，从而最大限度地减少对地面建筑物及地下埋设物的影响。使用盾构法施工有许多优点：除施工竖井以外，作业面均在地下，既不会影响到地面交通，又可以降低对周边居民的振动及噪声影响；盾构的推进、出土、拼装衬砌等主要工序是循环进行的，施工过程便于管理，作业人员也相对较少；土方量比明挖法少；下穿河流时不会影响河道航运；施工作业不受制于气候条件；当场地地质条件较差、地下水位较高，且隧道埋深较大时，盾构法表现出较高的技术经济优越性。
在城市市区建筑公用设施密集，交通繁忙，明挖隧道施工对城市生活干扰严重，特别在市中心，若隧道埋深较大，且地质条件复杂时，用明挖法建造隧道很难实现，而盾构法施工却具有明显的优点。但施工中的一些质量缺陷问题需要引起重视和及时处理，如衬砌环的渗漏、裂纹、错台、破损、扭转以及隧道轴线偏差和地表沉降与隆起等，本文对上述问题产生的原因进行了分析，并提出了预防和处理上述问题的方法与建议。
1 隧道渗漏
盾构法隧道施工中衬砌环的渗漏现象在目前施工中普遍存在，造成渗漏现象的原因有很多，其中主要原因归纳有以下几点：
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1.1 管片自身存在渗漏水现象
造成管片自身出现渗漏水的原因主要有两个方面：首先是制作管片的混凝土质量有缺陷，混凝土使用的配合比、采用的浇捣工艺、养护方法和时间、以及各种外加剂掺加量等都与管片的自防水效果密切相关；其次是管片的制作精度，国内外的盾构隧道施工经验表明，使用高精度的钢模可以大大提高管片的制作精度。通常要求钢模的精度应高于管片的精度，常用的管片精度要求宽度为±1 mm或弧长4-0．5 mm，为了确保模具的完好和精度，通常生产400—500块管片后就要对钢模进行必要的检修。
1.2 注浆薄弱及盾构姿态不当引起的管片渗漏
首先是管片背后注浆的施工，管片背后注浆是防水工程的一项重要环节，实施得好与坏，将直接影响到隧道施工的质量，这早已被大量的工程实践证实。即使管片背后注浆一般用来控制地面的下沉，却实际上也是隧道防水的第一道防线。所以较少的注浆量不仅会造成隧道产生较大的后期沉降，也会导致渗漏水情况的发生。
其次是掘进过程中盾构姿态不当引起的渗漏，盾构机在施工前一环管片时的姿态较差，将会直接影响后一环管片的施工质量，容易造成管片之间错位，相邻管片的止水带不能正常的重合压紧，从而导致渗漏。
1.3 管片选型不当引起的渗漏
当盾尾间隙不均匀或过小，且管片选型不当时，在掘进的过程中容易造成管片外壁甚至止水条损坏，造成渗漏水情况的发生。因此盾构管片选型的原则是：首先考虑线路的特点，再依据盾构机的姿态、千斤顶行程差和盾尾的间隙来选型。
1.4 操作不当引起的渗漏
水平插入封顶块时，因为掘进的行程不足造成封顶块插入时较困难，进而造成封顶块处止水条破损导致渗漏。所以拼装封顶块前应先测量宽度是否满足，宽度不满足时需要调整，严禁强行将其插入。插入时可以在橡胶止水条上涂抹适量的润滑剂，但应保证使用的润滑剂不会对止水条的性能造成不良影响。管片之间的连接螺栓如果没有拧紧将会造成管片接缝扩大，一旦掘进停止管片的轴向受力会减小甚至呈现出松弛的状态。因此管片拼装时要拧紧连接螺栓，并在掘进过程
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中及时的对后续管片的连接螺栓进行确认并复紧。千斤顶撑靴摆放不正导致止水条脱落或破损也会造成漏水。此外管片在运输和吊运过程中造成掉角、损边等情况，导致管片在破损处不能很好的密贴也会造成管片渗漏。
2 管片裂纹
盾构管片产生的裂纹在盾构施工中存在较多不利因素，如在管片开裂处漏水、崩裂掉角，在运营期漏水导致混凝土脱落甚至会给运营带来很大的安全隐患，减少使用寿命。在管片上出现的有代表性的裂纹主要有正向和负向两种，正向裂纹位置主要位于隧道的中部以上，裂纹的开口方向与盾构的掘进方向一致，这种裂纹所占比例较大；负向裂纹相对于正向裂纹出现的相对较少，如果出现也相对比较集中。产生裂纹的原因有以下几种：
2.1 管片在生产、运输过程中产生裂纹
第一阶段是在盾构管片的制作过程中和管片脱模后的养护过程中处理不当造成的开裂，在管片表面产生的裂纹能够目测到；第二阶段则是在养护28 d以后，在吊卸、出厂运输和使用过程中出现的细微裂纹，管片受到较大的集中力作用，细微的裂纹就会迅速的扩展。在地质特点、管片配筋、混凝土的配合比等相类似的情况下，使用喷淋养护的管片，当总推力达到1200t-1500t时，开始出现裂纹，而蓄水养护的管片完好无缺，蓄水养护的管片甚至在推力达到2800t时，仍未发现裂纹，表明在管片的生产过程中，养护是很关键的。国内目前大多采用水泥含量超过400 kg/m 的C50混凝土管片，只有通过7 d以上的蓄水养护，充分进行水化作用，才能增强混凝土的密实度，从而更有效的从源头控制管片出现裂纹。
2.2 管片在施工过程中出现裂纹
这个阶段的开裂主要是由于作用于管片上的力造成的。作用在管片上的力主要分为掘进推力和注浆压力两种，作用力过大或者不均匀均会造成管片出现裂纹。首先土仓压力调整不当会导致总推力逐渐加大，随着掘进推力的逐渐加大管片的开裂几率也将开始加大；其次是在拼装预制管片前盾尾没有充分清理干净，导致管片之间的接缝夹有杂物，进而导致整环管片的连接面不平整，盾构推进时因管片受力不均匀，造成应力集中而产生裂纹。或是管片拼装的过程中因拼装的
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