盾构隧道管片开裂、上浮、错台等原因分析及处理措施

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1、盾构隧道管片开裂、上浮、错台等原因分析及处理措施【摘要】管片是盾构施工中，保证隧道长期稳定，满足隧道防水要求的基本结构。盾构施工中，由于管理和方法的不当，管片难免会出现开裂、上浮、错台等现象。主要介绍了出现上诉现象的原因，并提出了相应的处理措施。【关键词】隧道管片；开裂；上浮；错台；处理措施引言在盾构施工中，盾构管片是盾构施工的主要装配构件，是隧道的最外层屏障，承担着抵抗土层压力、地下水压力以及一些特殊荷载的作用。盾构管片质量直接关系到隧道的整体质量和安全，影响隧道的防水性能及耐久性能。盾构管片的受力分析是盾构隧道设计和施工的技术难

2、题。在盾构施工中，常常会遇到盾构管片结构开裂、上浮、错台等问题，给拼装带来困难并对防水构成隐患，直接影响盾构工程的正常施工及安全运营。由于盾构隧道的管片开裂、上浮、错台问题在很长一段时间内，没有得到足够的重视。随着盾构法隧道施工技术和技术标准的发展，管片上浮对施工质量和运营的问题以及错台引起的管片开裂、拼装困难和防患等问题对施工和运营的影响开始凸现出来，甚至管片的开裂和接头的渗水问题，不仅增大了施工和维护的困难，而且影响了工程质量和隧道安全合理的管片计算模型能有助于更好的研究管片的结构受力。本文将分析管片开裂、上浮、错台等问题的原因

3、并提出相应的处理措施，为以后的盾构施工提供参考。1.管片开裂原因及处理措施1.1管片开裂原因1）管片受力不均当纠偏、管片拼装质量差、环缝夹泥时，管片环面不佳，引起管片受力不均，从而导致应力集中部位的管片破碎。盾构推进时推进力通过油栗衬垫传递到管片上，油泵衬垫与管片接触部位是应力集中区，如果衬垫面不平整或者衬垫面与管片环面存在夹角，就会造成管片破碎。2）管片螺栓连接不当在盾尾脱出管片，管片螺栓连接的过程中也会由于操作不当造成管片的破损，开裂。3）曲线掘进时的“卡壳”现象在曲线段的掘进过程中，管片环心与盾构无法保持同心，当管片环面与盾构

4、推进方向存在夹角时，其合力作用方向部位的管片容易破碎。盾构推进过程也是不断纠偏过程。该区间隧道进入曲线段后，管片外弧与盾尾内壁间的距离沿环向分布不均匀，造成一侧间距很小，而另一侧间距较大，这时易产生“卡壳”现象，即两者碰在一起。盾构机一推进，就会造成管片一定部位破碎。1.2处理措施1）盾构姿态控制盾构掘进过程中，盾构姿态与曲线段不匹配，致使盾壳挤压管片开裂、整圆器顶压管片开裂。与此同时，推进千斤顶在管片端面作用不均匀顶力，盾壳通过盾尾刷对管片产生挤压，从而使整环总体变形；过量的蛇形运动造成频繁的纠偏，纠偏的过程就是管片环面受力不均的

5、过程。因此，必须控制好转弯地段的盾构姿态，宜缓慢掘进，慎重纠偏。2）注浆浆液配比与注浆工艺注浆液的配比、初凝时间、注浆量的多少等都会影响管片安装后的稳定性。管片在约束条件不好的情况下，易发生变形，会出现管片开裂。所以，应根据管片上浮规律和盾构推进姿态合理选择注浆孔位、注浆量和注浆压力。3）千斤顶撑靴重心偏位控制千斤顶撑靴重心与管片中心线位置不吻合时，管片由于受力不均造成管片开裂。造成千斤顶撑靴重心偏位的因素有：管片没有居中拼装、盾尾刷结块硬化以及盾构姿态控制不好等。其相应对策有：更换千斤顶撑靴，使新撑靴的推力重心始终与管片中心线保持

6、一致，同时争取做到居中拼装。1.管片上浮原因及处理措施2.1管片上浮原因（1）单液浆的初凝时间太长。一般都超过10H，特别是当掘进距离较长时，这一段隧道有充足的时间上浮；（2）浆液的稠度不能有效的抑制和约束隧道上浮；（3）超挖空间大;（4）同步注浆不充分。能够及时填充管片与地层间环形空隙、控制地层变形、稳定管片结构、控制盾构掘进方向，加强隧道结构自防水能力，对建筑空隙采用盾尾内置的注浆管进行同步注浆；（5）围岩地层中水量丰富，地下动水携带着浆液流到前方的密封土舱，隧道上浮的空间没有被有效填充；（6）盾构机主体、后配套设备和电瓶车的动

7、（震动）静荷载不仅造成浆液离析，而且是盾构机主体和后配套设备之间的过渡段，同时存在垂直受力和水平分力作用的工况；（7）隧道坡度的转换。2.2处理措施1）改变注浆稠度对同步注浆进行多配比试验，尽可能地提高注浆液的稠度及固体物质的含量，增加泥水的含量等，以提高浆液与隧道之间的粘结力，从而抵御隧道管片上浮。2）控制盾构机的轴线在施工过程中，实现降低盾构机的轴线到一适当限度，当管片退出盾壳后，尽管隧道整体上浮了，但仍然保证对到中线不至于侵入限界。3）双液垂直同步注浆为了避免管片上浮发生，在调整注浆液无效的情况下，采用双液垂直同步注浆是一种比

8、较好的选择。由于加快注浆液的初凝时间，基本上在管片一出盾尾，技能将管片约束住，从而迗到防止管片上浮的目的。通过二次注浆，在管片背后又形成一个止水环，将隧道背后的积水与工作面和密封土舱隔开来，迖到缓解螺旋输送器喷涌的目的。当然，在采用道