管片錯(cuò)臺(tái)分析和控制彭剛

1、盾構(gòu)施工管片錯(cuò)臺(tái)分析和控制彭 剛摘要：管片錯(cuò)臺(tái)不僅影響隧道的外觀質(zhì)量，而且還會(huì)引起隧道漏水、管片破裂和盾尾刷損壞等問題，對施工和運(yùn)營的影響日益突顯并直接影響到工程質(zhì)量。防止管片此類傷害，對隧道的使用效果和延長隧道使用壽命都有積極作用。本文根據(jù)馬來西亞吉隆坡MRT項(xiàng)目NORTH PORTOLPASA SINI 區(qū)間盾構(gòu)隧道施工為例，對管片錯(cuò)臺(tái)的原因進(jìn)行分析和總結(jié)，提出一些防治管片錯(cuò)臺(tái)的相應(yīng)措施。關(guān)鍵詞：盾構(gòu)施工 管片錯(cuò)臺(tái) 原因分析 防治措施1、工程概況馬來西亞吉隆坡MRT項(xiàng)目NORTH PORTOLKLSPASA SINI（NORTH BOUND）區(qū)間隧道，采用中鐵裝備制造的直徑6.67m的土壓

2、平衡式盾構(gòu)機(jī)施工，隧道襯砌采用預(yù)制鋼纖維混凝土管片，管片結(jié)構(gòu)內(nèi)輪廓直徑為5.8m，外輪廓直徑為6.35m，襯砌厚度為27.5cm，幅寬1.4m，每一環(huán)由8塊組成，采用錯(cuò)縫拼裝。本文就管片拼裝施工中的錯(cuò)臺(tái)問題進(jìn)行探討。2、管片錯(cuò)臺(tái)引起的問題管片錯(cuò)臺(tái)是指拼裝完成后的同一環(huán)相鄰片之間或者相鄰環(huán)之間的尺寸偏差，前者稱為環(huán)向錯(cuò)臺(tái)，后者稱為縱向錯(cuò)臺(tái)。管片的錯(cuò)臺(tái)一般是由于受力不均勻造成的，當(dāng)某點(diǎn)的集中荷載超過了極限值后，導(dǎo)致管片的相對位移。管片錯(cuò)臺(tái)不僅影響隧道的外觀質(zhì)量，而且會(huì)引起以下更為嚴(yán)重的問題：2.1 管片滲漏水管片止水采用橡膠止水帶，每塊管片側(cè)面相同位置都有一圈橡膠止水帶，通過相鄰管片互相擠壓使之間

3、的橡膠止水帶接觸壓密起到止水作用。橡膠止水帶接觸壓密后寬度僅40mm左右，一般當(dāng)管片錯(cuò)臺(tái)超過15mm時(shí)，橡膠止水帶之間的搭接就會(huì)不夠嚴(yán)謹(jǐn)，在地下水壓較大的情況下很容易造成管片滲漏水。2.2 管片破裂盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)是靠千斤頂作用在管片上，依靠管片提供反力使盾構(gòu)機(jī)向前推進(jìn)，一旦剛拼裝好的管片出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象，就很容易導(dǎo)致相鄰管片間產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，使管片邊緣發(fā)生破裂、崩角等質(zhì)量問題。2.3 盾尾刷損壞由于盾尾殼體對管片有約束力，所以管片錯(cuò)臺(tái)主要是脫出盾殼后才會(huì)產(chǎn)生。但管片環(huán)向形態(tài)具有一定的慣性，即在縱向連接螺栓的作用下，盾殼外的管片環(huán)向錯(cuò)臺(tái)會(huì)導(dǎo)致盾殼內(nèi)的管片環(huán)產(chǎn)生徑向運(yùn)動(dòng)的趨勢，造成盾尾與管片之間的間隙

4、不均勻，從而易對盾尾刷產(chǎn)生擠壓損壞，進(jìn)而導(dǎo)致盾尾漏漿，這不僅給掘進(jìn)、清理拼裝工作面、管片拼裝帶來很大影響，而且直接影響同步注漿效果而造成管片移位錯(cuò)臺(tái)，同時(shí)盾尾漏漿還會(huì)造成同步注漿漿液、盾尾油脂的大量消耗，以及地面沉降等問題。3、管片錯(cuò)臺(tái)的原因分析在施工過程中引起管片錯(cuò)臺(tái)的原因很多，如人員、設(shè)備、材料、工藝方法和地質(zhì)環(huán)境等都有可能引起管片錯(cuò)臺(tái)。下面就常見的幾種引起管片錯(cuò)臺(tái)的原因進(jìn)行分析：3.1管片拼裝不規(guī)范管片拼裝是控制管片錯(cuò)臺(tái)的重要環(huán)節(jié)，管片拼裝手操作熟練程度及責(zé)任心直接影響管片拼裝成型的質(zhì)量。例如：管片拼裝前盾尾的雜物沒有清理干凈；管片拼裝沒有均勻擺布，螺栓難以插入；管片拼裝完成后、管片脫出

5、盾尾后沒有及時(shí)擰緊螺栓；封頂塊強(qiáng)行插入；管片內(nèi)翻外翻等不規(guī)范的拼裝作業(yè)，都是導(dǎo)致管片錯(cuò)臺(tái)不可忽視的直接因素。3.2注漿控制不當(dāng)管片上浮有時(shí)可造成管片連續(xù)錯(cuò)臺(tái)，尤其在地下水位較高和軟弱地層中。由于地層較軟，盾構(gòu)司機(jī)通常會(huì)加快掘進(jìn)速度以幫助姿態(tài)控制，而壁后注漿漿液往往因?yàn)槌跄龝r(shí)間較長而產(chǎn)生大于管片自重的上浮力，此時(shí)如果沒有及時(shí)采取有效防止隧道管片上浮的措施，管片就會(huì)發(fā)生連續(xù)的錯(cuò)臺(tái)。當(dāng)管片脫出盾尾后，由于盾構(gòu)在掘進(jìn)過程中的超挖及理論間隙，使得管片與圍巖間存在一定的環(huán)形間隙。施工中一般采用壁后注漿進(jìn)行填充，注入的漿液既能起到抑制地表沉降作用，又能固定管片和防止管片漏水。但由于管片自重與所受到的浮力存在

6、差值，當(dāng)注入的漿液尚未凝固，不足以穩(wěn)定管片時(shí)，管片在浮力的作用下有上浮的趨勢。因此若注漿參數(shù)選擇不當(dāng)，如漿液凝固時(shí)間過長、注漿不飽滿、注漿次序和壓力選擇不當(dāng)時(shí)，就容易因浮力造成管片錯(cuò)臺(tái)。3.3盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)控制不佳盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)姿態(tài)控制是盾構(gòu)施工技術(shù)的重難點(diǎn)，盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)變化直接影響到盾尾間隙的變化。實(shí)際掘進(jìn)時(shí)盾構(gòu)機(jī)是圍繞設(shè)計(jì)軸線呈蛇形前進(jìn)，如果盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)控制不好，盾構(gòu)機(jī)的運(yùn)動(dòng)軌跡波動(dòng)幅度過大，盾尾因急糾、猛糾而產(chǎn)生較大的徑向位移，再加上管片形態(tài)的慣性作用，必然導(dǎo)致管片與盾尾之間的間隙不均勻，嚴(yán)重時(shí)某個(gè)方向無間隙。若盾尾間隙過小，盾尾的徑向運(yùn)動(dòng)趨勢將以力的形式通過盾尾刷傳遞給管片，造成管片拼裝困難

7、、迎水面被盾尾擠壓導(dǎo)致錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致管片擠壓刮壞、盾尾刷磨損變形等問題，進(jìn)而產(chǎn)生管片滲漏水，盾尾漏漿等問題。3.4管片法面與盾構(gòu)掘進(jìn)方向不垂直在小半徑曲線段掘進(jìn)或盾構(gòu)糾偏過急時(shí)，若管片楔形量不能滿足轉(zhuǎn)彎需求，會(huì)造成管片法面與盾構(gòu)掘進(jìn)方向不垂直。盾構(gòu)機(jī)向前推進(jìn)的推力通過千斤頂作用在剛拼好的管片襯砌橫斷面上，如果盾構(gòu)掘進(jìn)方向與管片法面之間不垂直，其作用于管片上的巨大反推力的徑向分力將造成管片環(huán)縫錯(cuò)臺(tái)。4、管片錯(cuò)臺(tái)的防治措施4.1規(guī)范管片拼裝程序（1）管片拼裝前先清理拼裝位置的泥土與污水，并清理前一環(huán)管片迎水面與盾尾間隙中的雜物，如遇漏水現(xiàn)象及時(shí)補(bǔ)打盾尾油脂止水，在確保盾尾無雜物、無積水的情

8、況下才能拼裝管片；（2）管片拼裝應(yīng)遵循由左右交叉、最后封頂塊的順序，運(yùn)用管片安裝微調(diào)裝置，將待裝的管片塊與已安裝管片塊的內(nèi)弧面調(diào)整到平順相接，螺栓孔位置對正，螺栓穿插容易；（3）管片拼裝時(shí)，嚴(yán)禁收縮非管片安裝位置的推進(jìn)油缸。動(dòng)作應(yīng)平緩，避免與已定位管片發(fā)生碰撞；（4）封頂塊安裝前對止水條進(jìn)行潤滑，安裝時(shí)先徑向插入，位置調(diào)整好后緩慢縱向頂推，嚴(yán)禁借用推進(jìn)千斤頂強(qiáng)行頂推；（5）在管片環(huán)脫離盾尾和脫離臺(tái)車架后分別對連接螺栓再次緊固。4.2加強(qiáng)注漿管理（1）選擇適當(dāng)?shù)耐阶{漿液。漿液初凝越快，就能越早的抑制管片上浮。（2）適當(dāng)控制掘進(jìn)速度。如果壁后漿液不能及時(shí)固結(jié)和穩(wěn)定管片，應(yīng)適當(dāng)控制盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)速度

9、，同時(shí)確保管片脫出盾尾時(shí)形成的空隙量與注漿量平衡；（3）同步注漿量不足或發(fā)生漏漿時(shí)應(yīng)及時(shí)的進(jìn)行盾尾及時(shí)二次注漿，確保注漿飽滿。4.3盾構(gòu)姿態(tài)平穩(wěn)控制掘進(jìn)時(shí)盾構(gòu)機(jī)圍繞設(shè)計(jì)軸線呈蛇形前進(jìn)，姿態(tài)控制應(yīng)做到勤糾、緩糾，千斤頂分組控制及鉸接靈活運(yùn)用等方式，以盾尾間隙控制為主，線型控制為輔。在隧道軸線控制在設(shè)計(jì)允許偏差范圍內(nèi)前提下，盡量使盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)軌跡保持平順，避免盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)突變。當(dāng)穿越特殊地段或小半徑曲線掘進(jìn)時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行技術(shù)交底。盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)姿態(tài)調(diào)整與糾偏應(yīng)掌握下面幾個(gè)原則：（1）在掘進(jìn)過程中隨時(shí)注意滾動(dòng)角的變化, 及時(shí)根據(jù)盾構(gòu)機(jī)的滾動(dòng)角值調(diào)整刀盤的轉(zhuǎn)動(dòng)方向；（2）根據(jù)各段地質(zhì)情況對各項(xiàng)掘進(jìn)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整

10、；（3）在糾偏過程中, 掘進(jìn)速度要放慢, 并且要注意避免糾偏時(shí)由于單側(cè)千斤頂受力過大對管片造成的破損；（4）選擇合理的管片類型, 避免對盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)造成過大的影響, 而影響管片拼裝質(zhì)量；（5）密切注意盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)、管片的選型及盾尾的間隙等, 盾尾與管片四周的間隙要均勻；（6）當(dāng)盾構(gòu)機(jī)偏離設(shè)計(jì)軸線較大時(shí), 不得猛糾猛調(diào), 避免往相反方向糾偏過大。4.4保持管片法面與盾構(gòu)掘進(jìn)方向垂直在盾構(gòu)施工過程中，應(yīng)特別注意管片法面的調(diào)整，每環(huán)掘進(jìn)完成后應(yīng)及時(shí)量測管片法面并調(diào)整。盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)、管片姿態(tài)與隧道設(shè)計(jì)軸線相重合在實(shí)際施工中是不可能，要保持管片法面與盾構(gòu)掘進(jìn)方向垂直同樣也是不可能，但及時(shí)對管片法面進(jìn)行調(diào)整，使作用在管片上的反力的徑向分力盡可能減小，進(jìn)而有效減少、減小管片的環(huán)縫錯(cuò)臺(tái)?？傊總€(gè)工程都有其各自的特點(diǎn)，發(fā)生錯(cuò)臺(tái)的