盾構(gòu)隧道管片破損分析及防治措施(共7頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上盾構(gòu)隧道管片破損分析及防治措施【摘要】本文介紹了管片破損原因及主要影響因素，探討了盾構(gòu)隧道管片破損、開(kāi)裂處理措施，闡明了管片破損修復(fù)，對(duì)保證隧道安全運(yùn)營(yíng)具有一定意義。【關(guān)鍵詞】盾構(gòu)隧道 管片破損 防治措施中圖分類號(hào)：u455.43文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： a 文章編號(hào)：一、前言管片缺陷種類寬度小于0.2mm 的非貫通性干縮裂縫；兩相鄰管片外表面混凝土毀損、掉角；管片棱角磕碰、翹曲不平；少量幾處深度過(guò)密封槽且寬度大于0.2mm 的裂縫。管片破損原因及主要影響因素鋼筋混凝土管片作為盾構(gòu)隧道最基本的結(jié)構(gòu)單元，其破損的根本原因是管片結(jié)構(gòu)受力超出其承載能力而導(dǎo)致沿混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)剪應(yīng)力面出現(xiàn)的

2、破損；施工過(guò)程中主要為局部應(yīng)力集中。根據(jù)盾構(gòu)施工工藝，成型隧道結(jié)構(gòu)管片主要經(jīng)歷管片生產(chǎn)、管片運(yùn)輸、管片拼裝幾個(gè)主要階段；由于目前管片生產(chǎn)大多采用標(biāo)準(zhǔn)化工廠制作，其破損主要是工廠內(nèi)搬運(yùn)時(shí)發(fā)生的角部缺角，破損面積及體積均較小且一般均采用了同配比的混凝土進(jìn)行了修補(bǔ)，在此不做討論。1、管片運(yùn)輸在管片從工廠到施工場(chǎng)地拼裝前的過(guò)程中一般要進(jìn)行水平運(yùn)輸和垂直搬運(yùn)以及堆放過(guò)程，由于操作原因常會(huì)造成管片的磕觸碰導(dǎo)致產(chǎn)生小塊破碎。其主要原因是在運(yùn)輸和擺放過(guò)程中操作工人不熟練、搬運(yùn)吊裝過(guò)程中擺放力度不適，屬管理不當(dāng)而人為導(dǎo)致的。2、管片拼裝（一） 管片接觸面不平整造成破損拼裝時(shí)，由于管片環(huán)面之間及相鄰塊間接觸面不平

3、整，使得襯砌角部產(chǎn)生應(yīng)力集中而導(dǎo)致管片角部破碎；拼裝時(shí)，前一環(huán)環(huán)面不平整，塊與塊間有錯(cuò)位，導(dǎo)致下一環(huán)管片拼裝時(shí)出現(xiàn)環(huán)面縱向錯(cuò)臺(tái)。當(dāng)為通縫拼裝時(shí)易出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)處應(yīng)力集中導(dǎo)致角部破損；當(dāng)為錯(cuò)縫拼裝時(shí)由于推進(jìn)過(guò)程中管片中間部位應(yīng)力集中出現(xiàn)縱向裂紋，一般出現(xiàn)在受盾構(gòu)推力作用較大的拱底塊。（二）管片失圓造成破損拱頂塊安裝時(shí)，由于先行安裝的管片圓度不夠，拼裝間隙太小，如果強(qiáng)行頂入拱頂塊會(huì)導(dǎo)致其與鄰接塊接縫處管片破碎。破碎部位多發(fā)生在鄰接塊及封頂塊接縫兩側(cè)；隧道管片實(shí)際拼裝成環(huán)后，襯砌的橫向、豎向直徑均有不同程度的偏差。（三）盾構(gòu)軸線與管片軸線不吻合造成破損在實(shí)際施工過(guò)程中，管片與盾構(gòu)機(jī)的相對(duì)關(guān)系常常不能保持理

4、想狀態(tài)，當(dāng)管片的環(huán)面與盾構(gòu)推進(jìn)方向存在夾角時(shí)，其合力作用方向部位的管片容易破碎 ，特別是當(dāng)轉(zhuǎn)彎、豎曲線段和糾偏量大時(shí)，易產(chǎn)生“卡殼”現(xiàn)象，即兩者碰在一起。盾構(gòu)機(jī)一推進(jìn)，就會(huì)造成管片一定部位破碎 。3、其他原因造成的管片破損盾構(gòu)隧道施工時(shí)由于風(fēng)險(xiǎn)失控造成管片破損。隧道施工中出現(xiàn)大面積的滲漏險(xiǎn)情造成管片損壞，如上海、南京等地出現(xiàn)過(guò)的盾構(gòu)始發(fā)到達(dá)滲漏險(xiǎn)情造成的管片破損；成型隧道周邊其他工程的建設(shè)對(duì)隧道結(jié)構(gòu)的保護(hù)若出現(xiàn)不當(dāng)，易造成隧道成型管片的大面積的損壞，如上海軌道交通11號(hào)線安亭支線區(qū)間隧道被京滬高鐵施工管樁擊穿、南京明故宮站旋噴施工損壞相鄰隧道管片等。二、盾構(gòu)隧道管片破損防治措施采用拼裝預(yù)制混凝

5、土管片作為隧道襯砌的盾構(gòu)隧道工程中，管片發(fā)生破損、開(kāi)裂與管片拼裝過(guò)程中管片錯(cuò)臺(tái)、千斤頂推力位置以及盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中姿態(tài)控制等都有一定的關(guān)系，管片破損開(kāi)裂破壞了管片結(jié)構(gòu)，也給隧道的防水帶來(lái)了隱患。1、管片上浮的處理管片上浮后的處理比較難，一旦發(fā)現(xiàn)管片上浮超限，應(yīng)立即停止盾構(gòu)掘進(jìn)，對(duì)已上浮的管片通過(guò)注漿孔進(jìn)行二次注漿。注漿材料以雙液漿為宜，注漿應(yīng)順著隧道坡度方向，從隧道拱頂至兩腰，最后壓注拱底。本區(qū)間隧道在檢測(cè)到管片上浮并查明原因后，及時(shí)更改了注漿漿液，除保證漿液具有很好的流動(dòng)性、和易性、密度等要求外，必須確保其初凝時(shí)間5h。2、注漿漿液配比與注漿工藝注漿液的配比、初凝時(shí)間、注漿量的多少等都會(huì)影響管

6、片安裝后的穩(wěn)定性。管片在約束條件不好的情況下，易發(fā)生變形，會(huì)出現(xiàn)管片開(kāi)裂。所以，應(yīng)根據(jù)管片上浮規(guī)律和盾構(gòu)推進(jìn)姿態(tài)合理選擇注漿孔位、注漿量和注漿壓力。3、盾構(gòu)姿態(tài)的控制盾構(gòu)轉(zhuǎn)彎掘進(jìn)過(guò)程中，盾構(gòu)姿態(tài)與曲線段不一致，使盾殼擠壓管片開(kāi)裂、整圓器頂壓管片開(kāi)裂。與此同時(shí)，推進(jìn)千斤頂在管片端面作用不均勻頂力，盾殼通過(guò)盾尾刷對(duì)管片產(chǎn)生擠壓，從而使整環(huán)總體變形；盾尾刷結(jié)塊硬化、盾尾殼體橢變和隧道旋轉(zhuǎn)、管片連接螺栓未擰緊等因素使盾殼擠壓管片；過(guò)量的蛇形運(yùn)動(dòng)必然造成頻繁的糾偏，糾偏的過(guò)程就是管片環(huán)面受力不均的過(guò)程。因此，必須控制好轉(zhuǎn)彎地段的盾構(gòu)姿態(tài)，宜緩慢掘進(jìn)，慎重糾偏。4、管片環(huán)面不平和千斤頂撐靴重心偏位控制（一

7、）因糾偏、管片拼裝質(zhì)量差、環(huán)縫夾泥、管片環(huán)面不佳等引起的環(huán)面不平整，盾構(gòu)千斤頂作用于管片上產(chǎn)生較大的劈裂力矩造成管片開(kāi)裂。因此，要嚴(yán)格控制管片的制作質(zhì)量，減小管片制作的精度誤差；施工過(guò)程中要確保管片位置的準(zhǔn)確性，盾構(gòu)掘進(jìn)完成后檢查上一環(huán)管片的環(huán)面平整度。（二）千斤頂撐靴重心與管片中心線位置不吻合時(shí)，管片由于受力不均造成管片開(kāi)裂。造成千斤頂撐靴重心偏位的因素有：管片沒(méi)有居中拼裝、盾構(gòu)姿態(tài)控制不好等。其相應(yīng)對(duì)策有：更換千斤頂撐靴，使新?lián)窝サ耐屏χ匦氖冀K與管片中心線保持一致,同時(shí)爭(zhēng)取做到居中拼裝。三、管片破損修復(fù)技術(shù)1、一般破損的修復(fù)一般管片的破損修復(fù)主要采取水泥砂漿修補(bǔ)料修補(bǔ)。一般以破損是否造成管

8、片露筋現(xiàn)象作為區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)面積較小未露筋的破損，采取直接抹面修補(bǔ)的措施；針對(duì)露筋管片的破損采取錨筋+掛網(wǎng)+水泥砂漿修補(bǔ)的措施。2、大面積管片破損的修復(fù)大面積管片破損的存在會(huì)造成成型隧道承載能力的削弱，需采取襯砌環(huán)加固措施。常見(jiàn)的主要有注漿加固、襯砌環(huán)鋼板加固、襯砌環(huán)碳纖維布加固等。（一）注漿加固注漿加固主要是將水泥漿液通過(guò)劈裂、滲透、擠壓密實(shí)等作用，與土體充分結(jié)合形成較高強(qiáng)度的水泥土固結(jié)體和樹(shù)枝狀水泥網(wǎng)脈體 。常用的注漿漿液主要有水泥漿、水泥一水玻璃雙液漿。注漿加固修復(fù)工藝一般通過(guò)管片吊裝孔進(jìn)行，根據(jù)“少量多次、對(duì)稱注漿、注漿壓力和注漿量雙控”的原則實(shí)施。注漿壓力需大于注漿點(diǎn)處的水土壓力，根

9、據(jù)土體情況及加固要求，注漿壓力一般控制在水土壓力+05 mpa以內(nèi)，單次每孔注漿量一般小于03m³ 05m³。（二）襯砌環(huán)鋼板加固襯砌環(huán)鋼板加固原理是在破損管片內(nèi)環(huán)面粘貼鋼板，利用鋼板與管片間填充的高粘結(jié)能力高強(qiáng)度的膠粘材料，使鋼板和管片成為受力整體，共同抵抗外界荷載。一般根據(jù)管片破損部位不同鋼板環(huán)有騎縫安裝和環(huán)內(nèi)鋼套兩種形式，前者主要是針對(duì)襯砌環(huán)縫損環(huán)嚴(yán)重情況，后者主要針對(duì)管片襯砌環(huán)內(nèi)裂縫發(fā)育情況。其一般工序是在大面積破損部位整環(huán)內(nèi)貼20 mm一30 mm厚的鋼板襯砌，通過(guò)化學(xué)錨栓固定后，再在鋼板與管片內(nèi)環(huán)面間隙填充高強(qiáng)膠粘材料(如環(huán)氧樹(shù)脂等)牢固粘結(jié)鋼板

10、和管片。該加固方法對(duì)隧道凈空限界影響小、施工難度低、速度較快且加固整體效果好。其加固效果的核心是膠粘材料的膠粘能力和錨栓的作用。（三）襯砌環(huán)碳纖維布加固該加固方法施工工藝為：施工前對(duì)管片襯砌表面存在的破損修補(bǔ)平整、裂紋灌漿封閉，然后再對(duì)粘貼碳纖維布部位的混凝土基面進(jìn)行打磨處理并清除粉塵使混凝土基面基本平整、潔凈、干燥。在混凝土基面涂刷膠粘劑，全表面滿布碳纖維布，刮壓碳纖維布表面使膠粘劑滲出，再次涂刷補(bǔ)充粘結(jié)劑，充分刮壓排出內(nèi)部氣泡，使碳纖維布平直密貼并被膠粘劑浸透。結(jié)論在盾構(gòu)隧道施工過(guò)程中，通過(guò)采取各種措施，減少管片破損現(xiàn)象，防止隧道結(jié)構(gòu)損壞，對(duì)保證隧道的安全運(yùn)行，具有一定的意義。國(guó)內(nèi)當(dāng)前多數(shù)城市地鐵建設(shè)還處于起步階段，管片破損危及行車安全的相關(guān)問(wèn)題還未顯現(xiàn)，但在上海早期運(yùn)行地鐵隧道已開(kāi)始出現(xiàn)該類問(wèn)題，如何做好管片破損的治理工作，其選用修補(bǔ)材料性能的優(yōu)劣，修補(bǔ)質(zhì)量的好壞，采用工藝的可靠性對(duì)后期行車安全尤為重要?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】1徐軍.盾構(gòu)管片開(kāi)裂原因分析及應(yīng)對(duì)措旋j.交通標(biāo)準(zhǔn)化，2009.2彭飛，田文杰.盾構(gòu)隧道