盾构隧道质量问题的分析与防治(讲义).pdf

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1、盾构施工中隧道质量问题的分析与防治措施前言盾构施工工法在国内近年新兴的机械化施工作业，由于盾构工法较传统的矿山法施工作业安全、自动化程度高、工人劳动强度低，越来越受人民欢迎。盾构工法经过在国内十年的施工实践，盾构工法逐步被人们所认识和了解，虽然盾构工法有很多的优点，但其缺点所不少，如盾构施工中发生错台、隧道侵限等质量问题，没法返工，留下工程永久性的质量缺陷，质量问题重点为预控。因此，施工过程中的质量管理越来越受人们所重视，不断探索施工质量预控制技术，不但可以提高施工质量水平和企业的技术管理水平，同时有利于避免质量、安全事故，降低施工成本。质量管理关键在于发现问题

2、，分析问题，采取应对措施和预防措施，总结经验，不断提高工程质量的管理。一、盾构隧道常见的质量问题1、隧道轴线偏差较大：规范要求盾构隧道施工过程中高程和平面偏离中心线允许范围为+50mm；地铁建成后，中线允许偏差为+100mm，当衬砌结构高程及平面偏差超过+100mm将入侵建筑限界（简称轴线侵限），一般通过调线调坡来解决轴线超线问题，如果超出调线调坡允许范围，将会导致建筑物丧失部分使用功能。2、盾构隧道渗漏：指隧道管片纵环接缝之间或结构表面出现湿渍、滴水、线漏和漏泥砂等现象。一般盾构隧道工程的防水等级为二级，二级防水的具体要求为：结构表面不允许漏水，表面可有少量湿

3、渍，总湿渍面积不应大于总防水面积的6/1000；22任意100m防水面积上的湿渍不超过4处，单个湿渍的最大面积不大于0.2m。3、隧道管片错台即为每相邻管片的高差和纵向相邻环管片的高差，规范要求错台高差控制为：管片在盾尾内拼装完成后，每环管片相邻高差5mm，纵向相邻环管片高差6mm；地铁建成后，每环管片相邻允许高差10mm，纵向相邻环管片允许高差15mm。隧道管片偏差超出允许范围，既影响隧道表观质量和整体结构受力，也容易造成隧道轴线超限。4、管片破损：砼管片在运输、拼装及其它外力作用下，管片缺棱掉角等砼开裂、破碎现象。破损因其可通过修补可保证结构的功能。5、裂缝

4、：指管片砼出现条状的裂纹，多伴随渗漏现象。规范明确不允许结构表面应无渗漏裂缝，因其容易引起结构内的钢筋遇水腐蚀，对永久隧道结构产生较严重危害。裂缝分为环向裂缝、纵向裂缝合手孔裂缝等几类，大多伴随着渗漏水现象。二、质量问题的原因分析和处理对策1、隧道轴线偏差较大原因：（1）工程施工测量误差引起盾构姿态超出轴线控制范围内，如始发定位错误、仪器精度差、测量计算方法不正确等，甚至出现盾构自动测量数据输入错误的问题都会引起隧道轴线超限，曾有一个工程盾构机始发姿态数据输入时，错误把18.8°作18°8ˊ输入，导致盾构掘进100米后隧道控制测量发现隧道轴线偏差已达200mm；

5、（2）盾构自动导向系统偏差较大，自动测量系统未能自动修正环境、测量架隧道变形及盾构扭转等施工因素引起的误差，错误指导盾构掘进姿态；（3）成型隧道“上浮”“下沉”等变形引起隧道侵限，这种引起隧道轴线侵限的原因是目前引起隧道侵限最常见的原因，也是施工质量最难控制的因素。根据软土地层盾构施工经验，盾构在在淤泥质粉质粘土和粉土中掘进时，管片脱出盾尾后均存在不同程度的上浮量。上浮的主要原因主要有以下三方面：①推力偏大，隧道成为细长比极大的受弯构件，加之地下水浮力的作用，导致管片脱出盾尾后上浮；②盾构掘进时姿态控制不佳，管片选型不当；③注浆方式选择不合理。根据上海地铁软土施

6、工经验和南京地铁一号线局部地段隧道后期变形监测情况，在淤泥质粉质粘土中，成形隧道后期下沉现象较为突出，而且这种下沉持续时间相当长，甚至影响正常运营。（4）地质软硬不均，局部非常坚硬的岩石令盾构掘进缓慢，并导致盾构朝向软地层方向“滑移”，纠偏困难，盾构姿态越来越差，最终超出线路设计的轴线。（5）始发托架变形或反力架变形。对策：针对以上四方面隧道轴线侵限的主要原因，通常施工中从以下几方采取预防措施控制：（1）加强测量管理，通过多级测量校核来确保隧道控制轴线测量成果的正确；（2）盾构掘进施工中，除了依靠盾构自动测量系统指导施工外，要加强人工测量来校核自动测量系统的误差

7、，有效降低施工环境等外界因素引起的测量误差；（3）加强盾构施工的注浆管理，提高管片与围岩的填充质量，减少隧道变形，同时加强隧道变形监测，及时发现隧道变形的情况，采取有效的措施。结合工程的实践，通过同步注浆和背衬二次注浆提高填充的质量，同时提高水泥用量和加入速凝剂双液注浆来保证注浆的效果，能减少隧道变形；（4）为了控制管片脱出盾尾后发生上浮，控制重点主要在以下方面：①加强管片脱出盾尾后的沉浮监测，摸清不同地段管片上浮或下沉的规律，以指导盾构施工；②严格控制盾构掘进参数、掘进姿态和管片选型。③采用具有一定强度的硬性浆液注浆，加大上部注浆管的注浆压力。④在盾构掘进中，

8、根据隧道变形监测的结果，