隧道施工过程中管片破碎现象分析及防治

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1、隧道施工过程中管片破碎现象分析及防治办法何立冰唐山曹妃甸基础设施建设投资有限公司063200  摘要在隧道施工中，管片破碎是一个常见的现象，也是困扰施工单位的一个难题。作者对几种常见的管片破碎现象作了分析，并提出了针对性预防措施。关键词隧道施工管片破碎原因分析防治1概述在隧道施工工程中，经常会发生管片破碎、隧道渗水、漏浆、轴线偏差超标、地面沉降等一系列问题。管片破碎现象是施工中的最普遍现象。由于管片破碎，不仅会引起隧道渗水、漏浆，而且会影响到隧道的使用性能，因此是隧道施工过程中较棘手也是必须妥善处理的问题之一。2常见管片破碎发生部位管片破碎现象在隧道衬砌的内外两侧均有发生。衬

2、砌外侧，一般发生在管片与盾构机外壳的接触部位(以拱底块、标准块与邻接块接缝处、封顶块居多)；内侧一般发生在管片的角部（以标准块、邻接块和封顶块居多），管片中部少有发生。管片常见破碎部位分布统计如图1所示。图13管片破碎原因分析造成管片破碎有多种原因，笔者根据以往施工中的实际情况，分析下来主要有以下几种：3．1搬运和堆放时造成的破碎在搬运、堆放过程中的碰磕，经常导致在碰磕位置处产生小块破裂。3．2管片拼装操作3.2.1拼装时，由于管片环面之间及相邻两块管片间接触面达不到理想的平行状态，使得衬砌角部先受力而产生应力集中，导致管片角部破碎。3.2.2封顶块安装时，由于先行安装

3、的5块管片圆度不够，两邻接块间的间隙太小，把封顶块强行顶入，导致封顶块及邻接块接缝处管片破碎。有时未按设计要求在其两侧涂刷润滑剂，亦会导致管片破碎，破碎部位发生在邻接块上部及封顶块两侧。3.2.3前一环环面不平整，块与块间有错位，导致下一环管片拼装时易产生破碎。3.2.4拼装时为抢进度，管片就位速度过快而产生碰磕，以及存在管片错缝时，易引起管片边角的破碎。3.2.5管片横鸭蛋隧道衬砌共有六块管片组成，拼装成环后，其外径为6200mm，内径为5500mm。实际拼装成环后，衬砌的横向、竖向直径均有不同程度的偏差，设计允许偏差值为10mm。一般衬砌拼装成环后，横向直径增大、竖向直径减

4、小，俗称横鸭蛋。相应地，衬砌与盾构机壳之间的空隙，横向缩小、竖向增大。衬砌横鸭蛋主要造成两个方面的影响：（1）导致衬砌与盾构机内壳之间的净距减少，特别是盾构姿态与管片姿态不一致时，易造成推进时盾构机壳擦伤管片，破碎部位一般发生在管片外弧面，以标准块与邻接块接缝处最为普遍。（2）当管片拼装成环后其直径为设计直径时，管片纵缝各槽口应完全吻合。衬砌横鸭蛋，造成衬砌纵缝略有张开，部分槽口已吻合，而其他槽口仍存在空隙，由于受力不均匀应力集中，容易导致管片破碎。这种情况下，破碎一般集中在管片内弧面的角部而且破碎时间发生在管片脱出盾尾后。3.3盾构机姿态与管片姿态相互关系不一致3.3.1

5、在隧道施工过程中，为控制好隧道轴线，必须逐环测量盾构姿态和管片姿态，根据测量资料及时调整各项推进参数。当管片与盾构机相对关系一致，即管片与盾构机基本保持同心，管片法面与盾构机推进方向基本垂直时，管片破碎较少。在实际施工过程中，管片与盾构机的相对关系常常不能保持理想状态，当管片的环面与盾构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。3.3.2盾构机轴线与管片环向轴线间交角偏大盾构推进过程也是不断纠偏过程。盾构机与管片衬砌环间的相对关系不可能总是保持理想状态，特别是转弯、竖曲线段和纠偏量大时，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

6、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。3.3.3衬砌环面不佳造成衬砌环面不佳有多种原因，如纠偏、拼装质量差、环缝夹泥等。管片环面不佳，引起管片受力不均匀，从而导致应力集中部位的管片破碎。3.4推进时管片受力不均匀盾构推进时推进力通过油泵衬垫传递到管片上，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。3.5同步注浆量分布不合理同步注浆量分布不合理不会直接造成管片破碎，但会导致管片“卡壳”而造成破碎。同步注浆后，隧道上部的浆液会逐渐向下部流动，形成下部浆液多而上部浆液少的状况，引起隧

7、道上浮，上部管片（尤其是封顶块、封顶块与邻接块接缝处）与盾构机内壳间隙减少，推进时造成管片破碎。3.6管片质量运到现场的管片本身存在质量问题，如管片的保护层过厚、管片养护时间不足、管片裂缝较多、管片修补部位强度没有达到设计要求等，在施工时也容易造成管片破碎。3.7管片破碎原因统计(见表1)表1管片破碎原因搬运和堆放管片拼装操作盾构机姿态与管片姿态相互关系不一致推进时管片受力不均匀同步注浆浆量分布不合理管片质量百分比5.338.221.618.56.5