復(fù)合式TBM質(zhì)量通病原因分析及處理方案

復(fù)合式TBM質(zhì)量通病原因分析及處理方案案例：重慶軌道交通六號線二期復(fù)合式TBM茶園段摘要：復(fù)合式TBM充分吸取了盾構(gòu)機(jī)和敞開式硬巖TBM等多種掘進(jìn)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)而設(shè)計(jì)的，它能夠適應(yīng)較廣范圍的地質(zhì)條件，既能用于粘結(jié)性、砂質(zhì)泥巖、非粘結(jié)性、有水或無水的軟土或硬巖等多種復(fù)雜的地層；同時(shí)又能保證較高的掘進(jìn)速度，能有效的控制地表沉降。經(jīng)過采取優(yōu)化的輔助措施，如膨潤土、加泡沫劑、聚合物等，可以在松散的砂、礫地層中穩(wěn)定開挖面，從而確保安全地掘進(jìn)； 隨著復(fù)合式TBM在重慶地鐵軌道交通建設(shè)中的廣泛應(yīng)用,標(biāo)志復(fù)合式TBM隧道質(zhì)量水平的管片質(zhì)量得到重點(diǎn)關(guān)注。本標(biāo)段復(fù)合式TBM設(shè)備選型主要依據(jù)本工程地質(zhì)條件和本工程特點(diǎn)來確定，管片安裝機(jī)的操作采用無線遙控與有線操作的方式，以便使操作者能輕松、高效的操作，使注意力更多地集中在控制管片安裝的質(zhì)量控制上。盡管施工單位在設(shè)備選型、管片生產(chǎn)、管片拼裝等方面已經(jīng)做到精益求精，但從實(shí)際施工效果來看，管片拼裝后仍存在管片滲水、錯(cuò)臺(tái)、開裂等通病。為穩(wěn)定管片質(zhì)量,對管片質(zhì)量通病進(jìn)行研究并采取必要措施很有必要。一管片滲水1、原因分析 管片滲水影響因素較多，排除管片材質(zhì)自身防水因素，導(dǎo)致管片滲水主要原因有： （1）、管片的接縫防水（防水密封墊）本工程接縫防水主要采取在管片密封墊溝槽內(nèi)粘貼三元乙丙橡膠彈性密封墊，通過密封墊被壓縮擠密來防水，此種材料施工較為方便，短期內(nèi)防水效果較佳，但此種材料防水原理（密封墊能長時(shí)間保持接觸面的壓應(yīng)力不松弛）決定了材料性能本身優(yōu)劣將極大影響接縫的防水效果，另外一點(diǎn)就是密封墊的制作安裝誤差和粘貼密合程度也會(huì)影響到防水的效果。 （2）、壁后注漿防水壁后注漿主要用來控制地面沉降，但客觀上是隧道防水的第一道防水防線。壁后注漿實(shí)施的好與壞，包括漿液配合比、注漿壓力選擇將直接影響到隧道的防水質(zhì)量，同時(shí)壁后注漿的注漿量不足也會(huì)引起隧道產(chǎn)生較大沉降變形而漏水。 （3）、掘進(jìn)過程控制不當(dāng)引起漏水①盾構(gòu)與管片的姿態(tài)控制不好，影響到管片的拼裝質(zhì)量，造成管片間錯(cuò)位，相鄰管片止水帶不能正常吻合壓緊，從而引起漏水；②掘進(jìn)過程中推力不均勻造成管片受力不均勻而產(chǎn)生裂紋、貫穿性斷裂等而滲漏水。③在掘進(jìn)困難時(shí)推力過大也會(huì)造成管片產(chǎn)生裂紋而滲漏水。 （4）、其他操作原因由于掘進(jìn)行程不足導(dǎo)致封頂塊插入困難時(shí)止水條破壞而漏水。因此拼裝封頂塊時(shí)先量寬度是否足夠，否則需要調(diào)整，不得強(qiáng)行插入，否則可能導(dǎo)致密封墊破損而引起滲漏水。2、處理方案： 根據(jù)不同的部位及滲漏水情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，先利用管片注漿孔注水泥+水玻璃雙液漿進(jìn)行堵漏，然后再選用固化時(shí)間短、膨脹系數(shù)大的聚氨酯堵漏材料。 （1）管片環(huán)、縱縫封堵方式采用針頭高壓注漿堵漏的施工方式，所用材料為水溶性聚氨脂堵漏劑； （2）在管片漏水處的每道環(huán)、縱縫上設(shè)兩個(gè)斜向注漿孔，注漿孔距環(huán)、縱縫約80mm，兩孔間距300～500mm，鉆孔時(shí)鉆頭與管片表面呈60度～70度角進(jìn)入，孔的末端應(yīng)在管片厚度的1/2處達(dá)到兩塊管片的接逢處； （3）鉆孔完畢后在孔內(nèi)埋沒止水針頭并用專用工具將其擰緊，漏水較大處的針頭暫緩埋沒但埋設(shè)塑料管作臨時(shí)引水，在其相鄰針頭注漿完畢后將塑料管取出及時(shí)埋入針頭用高于相鄰針頭注漿壓力1～2MPa進(jìn)行注漿； （4）對所需注漿堵漏的縱、環(huán)縫在埋設(shè)針頭前采用微膨脹、快干水泥進(jìn)行嵌縫處理。嵌縫時(shí)要做到平整光滑、線條清晰、整體美觀，并在所嵌縫的兩端進(jìn)行封閉處理，預(yù)防高壓注漿時(shí)跑漿； （5）正式注漿前先用清水對所埋設(shè)的每一個(gè)針頭進(jìn)行試注，一方面觀察所埋設(shè)的針頭根部是否漏水；若發(fā)現(xiàn)漏水要及時(shí)進(jìn)行加固處理。另一方面對縫隙內(nèi)的灰塵進(jìn)行清洗，以便在正式注漿時(shí)能達(dá)到預(yù)期的質(zhì)量效果； （6）選用施工經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)注漿人員，采用高壓注漿設(shè)備，對所埋設(shè)的針頭逐一壓注油溶性聚氨脂堵漏劑，壓力控制在10MPa左右，注漿順序?yàn)橐云茡p面為中心，由遠(yuǎn)向近依次壓注； （7）注漿時(shí)要保證縫隙表面有漿液滲出，同時(shí)相臨兩枚針頭之間的縫隙上漿液要遇合，若發(fā)生無漿液滲出和不能遇合現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)設(shè)針頭重新注漿。 二管片錯(cuò)臺(tái)1、原因分析 （1）、操作不當(dāng)①拼裝過程中管片的連接螺栓未擰緊或未及時(shí)進(jìn)行復(fù)緊。②在硬巖段且處于曲線段掘進(jìn)時(shí)姿態(tài)調(diào)整過急過猛易導(dǎo)致錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象。③進(jìn)行管片二次補(bǔ)漿的壓力過大導(dǎo)致錯(cuò)臺(tái)的出現(xiàn)。 （2）、壁后注漿壁后注漿是保證管片錯(cuò)臺(tái)與否的重要原因之一。隧道是一種管片襯砌和地層一體化的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的構(gòu)造物，管片上的作用力也是在這個(gè)假設(shè)的條件下考慮的。這意味著管片背面空隙的均勻填充是確保作用外力均勻的先決條件。所以防止管片因外力作用而引起的錯(cuò)臺(tái)主要是靠壁后及時(shí)、充實(shí)的填充,但是注漿的壓力過大也會(huì)造成管片的錯(cuò)臺(tái)。 （3）、管片選型因管片的選型不當(dāng)可能導(dǎo)致盾尾間隙過小，在盾尾前進(jìn)的過程中會(huì)使得管片發(fā)生錯(cuò)臺(tái)，甚至管片外壁遭到破壞。同時(shí)本工程選用重慶地區(qū)和成都地區(qū)兩家管片廠管片，通過開裂情況分析，管片混拼比用同一廠家管片更易產(chǎn)生開裂。 （4）、姿態(tài)控制①在不均勻地層(例如左右不均勻段)會(huì)導(dǎo)致千斤頂對管片的作用力不均勻而產(chǎn)生的錯(cuò)臺(tái);②在轉(zhuǎn)彎段因千斤頂?shù)牟粚ΨQ作用力而產(chǎn)生的一個(gè)偏離軸線向外的分力導(dǎo)致錯(cuò)臺(tái)。 （5）、管片上浮管片出盾尾后由于地下水浮力的作用，就與在盾殼內(nèi)的管片形成錯(cuò)臺(tái)，隨著掘進(jìn)的進(jìn)行，這種錯(cuò)臺(tái)是緩慢和逐漸的發(fā)展，此種錯(cuò)臺(tái)幾乎不可避免。2、處理方案：（1）、根據(jù)隧道凈空檢查的結(jié)果分析，出現(xiàn)的錯(cuò)臺(tái)不應(yīng)侵入結(jié)構(gòu)限界，否則應(yīng)另行處理；（2）、TBM掘進(jìn)過程中，對TBM的姿態(tài)不應(yīng)“急糾”，要逐步校正；（3）、加大同步注漿量，及時(shí)填充管片與圍巖之間的空隙；（4）、根據(jù)地層巖性，及時(shí)采取措施防止由于隧道圍巖應(yīng)力環(huán)境和地下水環(huán)境突然變化造成的隧道變形。三管片開裂1、原因分析： （1）、管片生產(chǎn)過程造成的開裂此過程的開裂分兩個(gè)階段顯示：第一階段是管片脫模以后的養(yǎng)護(hù)階段，主要是以表面裂紋為主，能目測；第二階段是28d后在出廠運(yùn)輸、吊卸及拼裝過程中發(fā)現(xiàn)的微細(xì)裂紋，這種裂紋出廠檢查不易目測到，但管片一旦受到集中應(yīng)力作用，裂紋就迅速擴(kuò)展以致產(chǎn)生肉眼可見表面裂紋（裂縫）。 （2）、盾構(gòu)施工過程中的管片開裂①拼裝管片前對盾尾的清理不干凈，使得管片的環(huán)縫夾有泥砂，造成整環(huán)管片的環(huán)面不平整，掘進(jìn)時(shí)就會(huì)因不均勻受力而產(chǎn)生裂紋；②在拼裝過程中因拼裝順序或管片類型錯(cuò)誤使得環(huán)面不平整，導(dǎo)致受力不均勻產(chǎn)生裂紋；③在硬巖段或不均勻地層中因推力過大或推力不均勻?qū)е鹿芷霈F(xiàn)裂紋；④在進(jìn)行管片補(bǔ)漿時(shí)因壓力控制過高導(dǎo)致管片開裂；⑤在姿態(tài)較難控制時(shí)，過于糾偏使得盾尾間隙過小或推力不均導(dǎo)致裂紋出現(xiàn)。2、處理方案： 為便于進(jìn)行管片裂縫修補(bǔ)，修補(bǔ)前先觀察裂縫滲漏情況以及貫穿情況等，并做好標(biāo)識與記錄。施工工藝流程如下：（1）、鑿除破損混凝土施工前將破損處仔細(xì)的檢查后確定破損面積，然后用電動(dòng)錘開鑿或者使用手錘進(jìn)行開鑿，在開鑿的過程中要確保破損面積不擴(kuò)大，同時(shí)要注意施工安全。（2）、清理破損基面在清理破損基面時(shí)，一般用鋼絲刷或清水進(jìn)行沖洗，確保基面殘?jiān)蓛?，待基面干燥后方可修補(bǔ)。（3）、砂漿補(bǔ)平根據(jù)管片破損的程度采取相應(yīng)的修補(bǔ)方式進(jìn)行逐層修補(bǔ)，在第一道填補(bǔ)完成后，要保證黏貼度和硬度，待砂漿干硬后方進(jìn)行下道的修補(bǔ)措施。（4）、打磨待修補(bǔ)好管片破損基面后，在砂漿干硬后進(jìn)行表面磨平處理，主要采用紗布或電動(dòng)磨光機(jī)將表面清理平整，確保光滑度。（5）、涂刷調(diào)色劑調(diào)色劑的主要配比為：52.5Mpa水泥：白水泥：粘合劑=1：2：0.8，在涂刷時(shí)必須用質(zhì)地柔軟的刷子進(jìn)行涂刷，確保其表面顏色均勻，確保光滑度。（6）、檢查驗(yàn)收等完成調(diào)色劑后過2-3天進(jìn)行自查，發(fā)現(xiàn)有修補(bǔ)效果不好的地方再重新進(jìn)行修整，確保驗(yàn)收合格。四結(jié)束語隨著TBM在城市