盾构隧道管片裂缝产生原因分析及处理措施.pdfVIP

2010年第 3期 西部探矿工程 151 盾构隧道管片裂缝产生原因分析及处理措施 韩士钊 (中铁十九局集团有限公司，辽宁辽阳111004) 摘 要：主要结合南京地铁二号线盾构区间的施工，对盾构掘进施工过程中管片开裂类型及其原因进 行了探讨，对管片开裂的应对措施进行了详细阐述，对同类工程有重要的借鉴意义。 关键词：盾构机；管片裂缝；处理措施 中图分类号：U455．43 文献标识码 ：B 文章编号：1004—5716(2O1O)03—0151一O3 随着盾构在隧道建设中应用的 日益广泛，盾构法施 力不均或受力过大所造成。盾构隧道施工过程中，管片 工过程中出现的一些问题也引起了工程技术人员的普 承受着千斤顶顶力、盾尾密封刷的作用力、衬砌背后的 遍关注，掘进过程中预制混凝土管片出现裂缝的现象即 浆液压力等多种外力的综合作用，管片的受力状态较为 为其中之一，尤其是在地铁盾构区间，这种现象尤为明 复杂 。此外，施工中出现的很多状况与设计所考虑的并 显。管片开裂对盾构隧道的整体防水性能影响较大，并 不完全一致，例如局部位置的衬砌环安装精度、一次纠 最终可能影响隧道的耐久性和安全性，需引起施工、设 偏量以及注浆压力等可能都与设计所考虑的有差别。 计单位的重视。本文对盾构掘进施工过程 中管片开裂 在上述因素的相互影响下，盾构管片出现了不同的 类型及其原因进行了探讨，并结合南京地铁二号线盾构 受力特征，如环向和纵向的轴压及偏心受压、剪切和扭 区间施工的工程实例，对管片开裂的具体原因和应对措 曲等，这就造成不同性状的管片破损和裂缝 。通过对现 施进行 了详细阐述。 场观察了解 ，结合其它地铁工程中的经验 ，认为造成管 1 管片开裂类型 片开裂的主要原因可能有如下几种。 盾构掘进施工过程中，隧道管片在盾构机千斤顶反 2．1 盾构机千斤顶总推力较大 作用力及同步注浆压力和周围土体的压力作用下，部分 作用于管片上的力是造成管片开裂的最基本因素， 管片可能会出现裂缝，根据裂缝出现的部位及方向不 其 中盾构推进过程 中总推力过大是致使管片开裂的最 同，可以分为如下三个大类 ：边、角部局部裂缝；隧道环 直接原因。盾构机在砂层或粘土层中施工时，因土体 自 向裂缝；隧道纵向裂缝。 身的特性，进入刀盘后的土仓后，土体积压形成 “泥饼”， 以上三种裂缝对结构影响最为严重的是隧道 的纵 盾构机继续推进 ，“泥饼”增多造成土仓 内土压变大，刀 向裂缝，它又可分为前开裂、后开裂、全开裂三种。 盘的扭矩增加，进而增大盾构机的总推力。 (1)前开裂 ：裂缝从管片前端开裂并向后延伸，但在 当总推力过大时，管片的环面受到的压力和剪切力 管片宽度方向并不贯通。这类裂缝主要集中出现在隧 相应增大，尤其在隧道的平 曲线和竖曲线段的施工中， 道拱顶位置，且径向为贯通裂缝，故一般伴随有渗漏水 盾构机为了满足结构的曲线要求，一侧的千斤顶推力加 出现。 大，整个管片环面受到的推力大小不一致 。推力较大是 (2)后开裂 ：裂缝从管片后端开裂并向前延伸 ，但在 出现纵向前裂缝及后裂缝的重要因素之一。 管片宽度方向并不贯通。此类裂缝主要出现在隧道 的 2．2 管片环面不平整 两腰部位及腰部偏上位置 ，且径向为贯通裂缝，故一般 造成管片环面不平整的原因主要有：