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复合式TBM质量通病原因分析及处理方案

案例：重庆轨道交通六号线二期复合式TBM茶园段

摘要：复合式TBM充分吸取了盾构机和敞开式硬岩TBM等多种掘进机的优点而设计的，它能够适应较广范围的地质条件，既能用于粘结性、砂质泥岩、非粘结性、有水或无水的软土或硬岩等多种复杂的地层；同时又能保证较高的掘进速度，能有效的控制地表沉降。经过采取优化的辅助措施，如膨润土、加泡沫剂、聚合物等，可以在松散的砂、砾地层中稳定开挖面，从而确保安全地掘进；

随着复合式TBM在重庆地铁轨道交通建设中的广泛应用,标志复合式TBM隧道质量水平的管片质量得到重点关注。本标段复合式TBM设备选型主要依据本工程地质条件和本工程特点来确定，管片安装机的操作采用无线遥控与有线操作的方式，以便使操作者能轻松、高效的操作，使注意力更多地集中在控制管片安装的质量控制上。尽管施工单位在设备选型、管片生产、管片拼装等方面已经做到精益求精，但从实际施工效果来看，管片拼装后仍存在管片渗水、错台、开裂等通病。为稳定管片质量,对管片质量通病进行研究并采取必要措施很有必要。

一管片渗水

1、原因分析

管片渗水影响因素较多，排除管片材质自身防水因素，导致管片渗水主要原因有：

（1）、管片的接缝防水（防水密封垫）本工程接缝防水主要采取在管片密封垫沟槽内粘贴三元乙丙橡胶弹性密封垫，通过密封垫被压缩挤密来防水，此种材料施工较为方便，短期内防水效果较佳，但此种材料防水原理（密封垫能长时间保持接触面的压应力不松弛）决定了材料性能本身优劣将极大影响接缝的防水效果，另外一点就是密封垫的制作安装误差和粘贴密合程度也会影响到防水的效果。

（2）、壁后注浆防水壁后注浆主要用来控制地面沉降，但客观上是隧道防水的第一道防水防线。壁后注浆实施的好与坏，包括浆液配合比、注浆压力选择将直接影响到隧道的防水质量，同时壁后注浆的注浆量不足也会引起隧道产生较大沉降变形而漏水。

（3）、掘进过程控制不当引起漏水①盾构与管片的姿态控制不好，影响到管片的拼装质量，造成管片间错位，相邻管片止水带不能正常吻合压紧，从而引起漏水；②掘进过程中推力不均匀造成管片受力不均匀而产生裂纹、贯穿性断裂等而渗漏水。③在掘进困难时推力过大也会造成管片产生裂纹而渗漏水。

（4）、其他操作原因由于掘进行程不足导致封顶块插入困难时止水条破坏而漏水。因此拼装封顶块时先量宽度是否足够，否则需要调整，不得强行插入，否则可能导致密封垫破损而引起渗漏水。

2、处理方案：

根据不同的部位及渗漏水情况进行统计分析，先利用管片注浆孔注水泥+水玻璃双液浆进行堵漏，然后再选用固化时间短、膨胀系数大的聚氨酯堵漏材料。

（1）管片环、纵缝封堵方式采用针头高压注浆堵漏的施工方式，所用材料为水溶性聚氨脂堵漏剂；

（2）在管片漏水处的每道环、纵缝上设两个斜向注浆孔，注浆孔距环、纵缝约80mm，两孔间距300～500mm，钻孔时钻头与管片表面呈60度～70度角进入，孔的末端应在管片厚度的1/2处达到两块管片的接逢处；

（3）钻孔完毕后在孔内埋没止水针头并用专用工具将其拧紧，漏水较大处的针头暂缓埋没但埋设塑料管作临时引水，在其相邻针头注浆完毕后将塑料管取出及时埋入针头用高于相邻针头注浆压力1～2MPa进行注浆；

（4）对所需注浆堵漏的纵、环缝在埋设针头前采用微膨胀、快干水泥进行嵌缝处理。嵌缝时要做到平整光滑、线条清晰、整体美观，并在所嵌缝的两端进行封闭处理，预防高压注浆时跑浆；

（5）正式注浆前先用清水对所埋设的每一个针头进行试注，一方面观察所埋设的针头根部是否漏水；若发现漏水要及时进行加固处理。另一方面对缝隙内的灰尘进行清洗，以便在正式注浆时能达到预期的质量效果；

（6）选用施工经验丰富的专业注浆人员，采用高压注浆设备，对所埋设的针头逐一压注油溶性聚氨脂堵漏剂，压力控制在10MPa左右，注浆顺序为以破损面为中心，由远向近依次压注；

（7）注浆时要保证缝隙表面有浆液渗出，同时相临两枚针头之间的缝隙上浆液要遇合，若发生无浆液渗出和不能遇合现象，应及时补设针头重新注浆。

二管片错台

1、原因分析

（1）、操作不当①拼装过程中管片的连接螺栓未拧紧或未及时进行复紧。②在硬岩段且处于曲线段掘进时姿态调整过急过猛易导致错台现象。③进行管片二次补浆的压力过大导致错台的出现。

（2）、壁后注浆壁后注浆是保证管片错台与否的重要原因之一。隧道是一种管片衬砌和地层一体化的结构稳定的构造物，管片上的作用力也是在这个假设的条件下考虑的。这意味着管片背面空隙的均匀填充是确保作用外力均匀的先决条件。所以防止管片因外力作用而引起的错台主要是靠壁后及时、充实的填充,但是注浆的压力过大也会造成管片的错台。

（3）、管片选型因管片的选型不当可能导致盾尾间隙过小，在盾尾前进的过