盾构隧道管片破裂原因分析及预防

盾构隧道管片破裂原因分析及预防
楼红波（Louhongbo ）
（中铁十六局集团有限公司 100018）
{China 16th
Bureau Group Limited Company post code 100018}
摘要：从盾构隧道管片生产及拼装的特点出发，结合实例，分析成型隧道管片破损原因及预防措施。

关键词：管片 破裂 预防
近几年，随着盾构隧道在国内城市交通、水利、国防等方面的广泛应用，盾构隧道的质量控制日益引起施工单位的重视，由于目前盾构隧道的衬砌普遍采用单层装配式管片衬砌,盾构隧道的质量控制主要是对拼装管片的质量控制，包括管片生产质量、拼装质量二个方面。

下文针对深圳地铁一期工程华岗盾构区间隧道成型管片破损的原因及相应处理措施进行阐述。

1、工程概况
深圳地铁一期工程7标段华－岗区间盾构位于深圳市市中心区，起讫里程CK5+338.800～CK7+108.601，右线隧道长1778.084m ，左线隧道长1793.521m ，最小水平曲线半径300m ，最小垂直曲线半径3000m ，最大坡度30‰。

盾构隧道主要穿越砂层和粘性土层中通过，部分位于全风化～强风化的花岗岩中，局部位于中风化的花岗岩中。

地下水一般位于2.0～6.9m ，以孔隙潜水为主，水位变幅0.5～1.0m ，砂层透水性较好。

区间隧道采用海瑞克Φ6.25m 土压平衡盾构机进行施工，幅宽1.2m 单层通用型管片衬砌。

管片厚300m ，配筋率153.8Kg/m 3
，管片生产采用德国产进口带振动器钢模，由于深圳市港创预制件公司进行管片生产。

2、管片破损情况分类
成型隧道内管片破损情况根据破损的位置主要可以分为四种：管片外弧面破裂、管片边角崩裂、管片环向螺栓孔处砼崩裂、管片吊装孔处砼破裂。

在隧道贯通后，我们对四种破损进行了统计，共统计了破损点41处，其中5处管片外弧面破裂根据施工记录计算。

管片外弧面破裂10%
管片边角崩裂35%
螺栓孔处砼破裂
49%吊装孔处砼破裂
6%
3 破裂原因分析
3.1 管片外弧面破裂
在初始掘进100m过程中，我们发现管片在从盾尾脱离的时候，盾尾密封刷将管片弧面破裂的砼碎块带自盾构机拼装部位，碎块发现的部位大都在管片环的下部，但进一步观察发现，破裂的部位并不一定在管片环下部，而是任何一个点位，而且发生管片外弧面破裂的同时，总是在盾构机线路纠偏微调的时候，有的外弧面破裂贯通了注浆孔引起渗漏水。

经过对破裂点的统计分析，我们认为破裂的原因主要有以下几点：
一个薄弱点；
进由盾尾密封刷带入拼装位置；
⑶管片间止水密封条及软木衬垫的形式，
3.2 管片边角崩裂
边角崩裂在整个隧道掘进中发生较少，且都发生在
管片错台、拼装质量不好的管片上，见右图。

通过分析，
可以确定边角破裂的原因是拼装质量不好引起的，由于
管片间边角吻合不好，在下一环管片拼装千斤顶施加顶
推力时，在边角应力集中，造成管片砼破碎脱落。

3.3管片环向螺栓孔处砼崩裂
由于管片从盾尾脱离后进入土层，周边荷载模式改变，并随着时间逐步稳定。

在未稳定之前，管片间剪力、拉力主要由管片间螺栓承受，并传递至螺
栓孔周边的砼。

在管片砼破裂统计中，管片环向螺栓孔
处砼崩裂占大多数，见右图。

原因分析：
⑴同步注浆量不足，管片在脱离盾尾后下沉，管
片环之间剪力增大，引起螺栓孔附近砼破裂；
⑵拼装质量不好造成管片错台，管片间剪应力集
中至螺栓孔附近造成砼破裂；
3.4管片吊装孔处砼崩裂
在盾构掘进中，出现管片在拼装机吊装时吊装孔处砼开裂的现象，还有拼装机在拼装完后脱出管片时将预埋件带出的现象。

通过观察，发现吊装孔砼开裂的吊装孔的预埋件均没有按设计要求在
接，由于预埋件在管片砼浇筑时产生了偏移，成型时未能固定在圆轴线上，导致隧道内拼装机吊装时整块管片重量集中在预埋件一侧，超出了预埋件塑料的抗拉强度而损伤，以致被拉出破坏及砼开裂。

4、处理及预防措施
在盾构机掘进过程中，我们针对上述问题产生的各种原因进行了分析，采取的处理及预防措施见下表。

5、结束语
通过对成型隧道内管片破裂原因的分析，并对包括管片生产、止水条形式的选择、拼装质量控制等环节的控制，有效地减少了管片破裂的发生，提高了隧道的质量，整个工程在
掘进完成验收时被评为优质工程。

参考文献：
1、尹旅超，朱振宏（编译）.日本隧道盾构新技术.华中理工大学出版社.1999.7
2、朱伟（编译）.隧道标准规范［盾构篇］及解说.中国国际工程咨询公司深圳地铁监理部.内部资料。