徐   军

(邯郸市交通局青红管理处，河北邯郸056105)

摘要：管片作为盾构隧道的主体结构，其开裂必将造成隧道的质量问题，并最终影响隧道的使用寿命。通过对隧道管片在盾构掘进施工中产生的裂缝进行原因分析，提出相应的对策，对指导施工具有重要意义。

1 引言

随着技术进步、认识提高以及综合国力的增强。在国内，盾构法施工以其显著的优势越来越多地被工程界所接受，与盾构同属TBM—Tunnel Bor．ing Machine系列的山岭硬岩掘进机等国际上比较流

行的、最先进的、一次成型设备开始大面积使用。目前国内地铁已经使用盾构法的城市有上海、广州、南京、北京、深圳，另外，天津、西安、成都、沈阳、杭州、青岛等城市也在紧锣密鼓地筹建。由于盾构施工在工期、质量、安全等诸多方面的优势，一些城市的其他地下工程(过江隧道、输水管道等)也越来越多地采用盾构法施工。但是由

于盾构在隧道内拼装的钢筋混凝土管片需要提前预制，而且需要很高的抗压、抗渗、耐久性等，因此一旦管片本身出现致命的缺陷，就可能会产生灾难性的后果。管片在预制过程中裂缝出现的几率很

高，即使有丰富经验的承包商也常会发生类似、重复的事故。在管片施工方面仍有许多技术难点和重点，需要再进一步认识、提高、加强。管片裂纹防治技术是其中最重要的技术。随着社会经济的发展， 目前城市人口增多、规模变大。现有的城市交通已经不能满足城市发展的需要，经济发达的城市开始修建地铁，盾构施工技术被普遍应用于地铁工程中。盾构法施工的隧道衬砌方式有两种：单层装配式衬砌与多层混合式衬砌。在盾构施工中，主要采用单层装配式衬砌。衬

砌为钢筋混凝土管片构成盾构隧道的主体结构承受四周土体的荷载。

2 隧道管片开裂概述

盾构掘进施工过程中隧道管片在盾构机千斤顶反作用力及同步注浆压力和周围土体的压力作用下，部分管片出现裂缝。裂缝的位置主要集中于隧道中部以上，其中隧道拱顶占多数。管片裂缝为纵向裂缝，有前开裂和后开裂两种类型。前开裂型裂缝从管片前端开裂并向后延伸，主要集中在隧道拱顶位置：后开裂型裂缝从管片后端开裂并向前延伸，此类裂缝主要在隧道的两腰部位或偏上位置。

3 管片开裂的原因分析

盾构隧道管片为钢筋混凝土结构，其开裂主要为受力不均或受力过大所造成。在施工过程中，管片的受力状态与设计所考虑的并不完全一致。盾构机掘进过程中．管片承受着千斤顶顶力、盾尾密封刷的作用力和衬砌背后注浆的浆液压力等，这些荷载的相互作用使盾构管片出现了不同的受力特征。笔者通过对现场的观察了解并结合其他地铁工程中的经验，认为造成管片开裂的主要原因有以下四点。

3．1 盾构机千斤顶总推力较大

作用于管片上的力是造成管片开裂的最基本原因．其中盾构推进过程中总推力过大是致使管片开裂的最直接原因。目前，国内地铁盾构隧道施工中，淤泥质土层中的总推力为8000kN～12000kN。细砂土地层中的总推力为12000kN一15000kN，当总推力过大、养护不好且配筋小的管片就有可能开裂。

3．2 管片环面不平整

造成管片环面不平整的原因主要有：管片制作精度误差：管片纠偏时贴片不平整；盾构机推进时各区的千斤顶力大小不等；管片之间的环缝压缩量不一致等。管片环面不平整，盾构机千斤顶作用于管片上将产生较大的劈裂力矩，从而造成管片开裂(见图1)。

图1 管片环面不平整造成开裂示意图

3．3 千斤顶撑靴损坏或重心偏位

盾构机通过千斤顶作用于管片上而向前掘进，在千斤顶与管片接触处设置撑靴以减少管片压力．当撑靴损坏后管片局部压力增大会造成管片损坏或出现裂缝。在盾构掘进过程中，已拼装的管片中心线与盾构机本身的中心线相重合为理想状态，但在实际施工中两条轴线往往存在偏差，千斤顶的中心没有作用在管片环的中心。从而造成管片偏

心受压(见图2)。

图2 管片偏心受压

3．4 盾构机姿态控制与线路曲线段不匹配

管片是在盾构机尾部内进行拼装的，待拼装完成后。隧道管片在盾构机内部的长度约为2．3m，管片外侧的空隙为5em。盾构机在曲线段掘进时其姿态变化与管片的姿态变化不一致，使盾尾密封刷挤压管片从而造成开裂(见图3)。

图3 盾尾密封刷挤压臂片造成开裂细节图

4 管片开裂应对措施

从现场观察分析可知，造成管片开裂的原因不是单一存在的，而是几种原因集中在一起， 因此在防止发生管片开裂问题上要综合考虑。针对上述原因需从以下几个方面采取措施：

a)盾构机在砂层掘进时．应加注泡沫剂以防止土仓内积“泥饼”，从而减小推进扭矩和总推力．同时也能防止推进速度过快：

b)加强管片制作时的质量控制。减少管片的制作精度误差，在施工过程中保证贴片位置的准山区高速公路}f一吾蕊丽唾{ 蠢堡通

王 彪 ，高怀鹏

(1．沪蓉西高速公路指挥部，湖北恩施455000；2．中交一公局桥隧工程有限公司，河北高碑店074000)

摘要：山区高速公路路线方案会受到多种因素的控制，这些控制因素主要是地形、地质、水文、生态等自然条件， 以及复杂的局部工程方案、总体的工程造价，还有越来越被重视的环境保护问题。

确性，待盾构掘进完成后，检查上一环管片的环面平整度：

C)检查千斤顶撑靴，对出现损坏的要及时更换：

d)盾构掘进时要严格控制盾构机的姿态，特别是在曲线段。盾构机应缓慢掘进并控制每环的纠偏量，以防止盾构机轴线与隧道管片轴线间的夹角过大和管片四周盾尾间隙的不均匀。

参考文献

[1]竺维彬，鞠世健．广州地铁盾构施工阶段管片开裂原因初探[J]．广东土木与建筑， 2003，(2)：21-25．

[2]张署辉．盾构隧道管片开裂的原因及相应对策

[J]．建设机械技术与管理， 2007，(6)：73—74．

收稿日期：2009—05—13下载本文