盾构施工时管片产生裂缝的原因及对策解析

盾构施工时管片产生裂缝的原因及对策

摘要:管片作为盾构隧道的主体结构，其开裂必将造成隧道的质量问题，并最终影响地铁隧道的使用寿命。本文通过对隧道管片在盾构掘进施工时产生裂缝原因的分析，并提出相应的对策对指导施工具有重要意义

关键词:盾构隧道管片开裂防治措施

随社会

1盾构施工过程中出现的管片开裂

盾构掘进施工过程中隧道管片在盾构机千斤顶反作用力及同步注浆压力和周围土体的压力作用下部分管片出现裂缝裂缝的位置主要位于隧道中部以上其中隧道拱顶占多数。管片裂缝为纵向裂缝有两种类型:

1 .1前开裂

裂缝从管片前端开裂并向后延伸(见图I) ，主要集中在隧道拱顶位置。

1.2后开裂

裂缝从管片后端开裂并向前延伸(见图2)，此类裂缝主要在隧道的两腰部位或偏上位置。

2管片开裂的原因分析

盾构隧道管片为钢筋混凝土结构其开裂主要为受力不均或受力过大所造成。在施工过程中，管片的受力状态与设计所考虑的不完全一致盾构机掘进过程中管片承受着千斤顶顶力盾尾密封刷的作用力和衬砌背后注浆的浆液压力等在这些荷载的相互作用下使盾构管片出现了不同的受力特征。通过对现场观察了解结合其它地铁工程中的经验造成管片出现上面开裂现象的主要原因可能有如下几种:

2 .1盾构机千斤顶总推力较大

作用于管片上的力是造成管片开裂的最基本因素其中盾构推进过程中总推力过大是致使管片开裂的最直接原因。目前，国内地铁盾构隧道施工中，淤泥质粘土层中总推力为8000 ~12000kN;细砂土地层中总推力为12000 ~15000kN，当总推力过大时，对于养护不好并且配筋小的管片则有可能开裂。

2 .2管片环面不平整

造成管片环面不平整主要有:管片制作精度误差管片纠偏时贴片不平整;盾构机推进时各区的千斤顶推力大小不等管片之间的环缝压缩量不一致等

原因。因管片环面不平整盾构机千斤项作用于管片上将产生较大的劈裂力矩造成管片开裂(如图3所示)。

2 .3千斤顶撑靴损坏或重心偏位

盾构机通过千斤顶作用于管片上向前掘进.在千斤顶与管片接触处设置撑靴以减少管片压力，撑靴损坏后管片局部压力增大造成管片损坏或出现裂缝。

在盾构掘进过程中已拼装的管片中心线与盾构机本身的中心线重合为理想状态但在实际施工中两条轴线存在偏差千斤顶的中心没有作用在管片环的中心上，造成管片偏心受压(见图4)。

2.4盾构机姿态控制与线路曲线段不匹配

管片是在盾构机尾部内进行拼装，拼装完成后隧道管片在盾构机内部的长度约为2.3m管片外侧的空隙为5cm，盾构机在曲线段掘进时盾构机的姿态变化与管片的姿态变化不一致，盾尾密封刷挤压管片造成开裂(见图5)。

3管片开裂应对措施

从现场观察分析，造成管片开裂的原因不是单一存在的而是几种原因集中在一起.因此在防止发生管片开裂的措施要综合考虑。针对上述原因需从以下几个方面采取措施:

（1）盾构机在砂层掘进时.应加注泡沫剂.防止土仓内积“泥饼“减小推进扭矩和总推力同时防止推进速度过快。

(2)严格管片制作时的质量控制，减少管片的制作精度误差。在施工过程中保证贴片位置的准确性盾构掘进完成后，检查上一环管片的环面平整度。

(3)检查千斤顶撑靴对出现损坏的及时更换。

(4)盾构掘进时严格控制盾构机的姿态特别在曲线段盾构机应缓慢掘进控制盾构机的每环纠偏量，防止盾构机轴线与隧道管片的轴线间的夹角过大和管片四周盾尾间隙不均匀。

1.竺维彬.鞠世健.盾构隧道管片开裂的原因及相应对策fJl.现代隧道技术2003

2梁仲元、陈俊生、莫海鸿、竺维彬.广州地铁盾构施工阶段管片开裂原因初探[J].广州土木与建筑2004