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第５１卷第７期山西建筑Ｖｏｌ．５１Ｎｏ．７

·１４６·２０２５年４月Ａｐｒ．２０２５

ＳＨＡＮＸＩＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ

１０．１３７１９／ｊ．ｃｎｋｉ．１００９－６８２５．２０２５．０７．０３２

ＤＯＩ：

既有隧道管片破损机理及处置方法研究★

１２１１３

张孝兵，张细宝，蒋文韬，谭智颜，许卓淋

（１．中铁五局集团第二工程有限责任公司，湖南衡阳４１２００２；

２．中铁五局集团有限公司，贵州贵阳５５０００３；

３．中南大学土木工程学院，湖南长沙４１００７５）

摘要：随着城市地面可利用空间逐渐减少，交通拥堵问题日益突显，地铁建设已成为解决城市交通问题的主要手段之

一，通过利用地下空间进行交通拓宽。管片作为地铁隧道的关键组成部分，一旦发生病害，将严重影响地铁线路的正常

运行。因此，依托武汉地铁６号线项目，运用数值模拟方法研究了管片破损机理，并得出以下结论：衬砌背后的空洞是导

致管片破损的常见原因，空洞的存在会导致管片外侧受拉应力超过其抗拉强度，尤其在拱顶和拱腰处，拉应力更为集中，

导致混凝土破损更为严重，因此在运营过程中应予以重点关注；针对管片破损问题，提出了合理的处置措施，可有效延长

管片的使用寿命。

关键词：隧道管片；破损机理；衬砌空洞；管片病害

中图分类号：ＴＵ９９７，Ｕ４５５．９文献标识码：Ａ１００９－６８２５（２０２５）０７－０１４６－０７

文章编号：

０引言采用“多功能盾构隧道结构体试验系统”对３种不同围

压下的错缝拼装的管片衬砌结构进行了原型加载试

隧道衬砌结构由多个环状管片拼接而成，这些管

［１］验，从管片衬砌结构的内力、变形、纵缝张开、螺栓应变

片承担了大部分荷载。随着近年来技术的不断发

和主筋应变等方面研究了围压对管片衬砌结构的影

展，管片的应用更加成熟，对于正常使用状态下的管片

［８］

力学特性的研究也日益增多。然而，由于地下空间利响。Ｆｅｎｇ等以某曲线盾构隧道为例，对施工过程中

用的深度增加以及地质条件的差异，管片出现了各种的管片开裂和损伤等级进行划分，并采用有序多分类

不同情况的损坏［２－３］。目前，国内对管片破损的研究回归方法分析管片开裂和损伤因素的显著性。此外，

主要集中在以下几个方面：１）单块管片破损机制；建立了有限元数值模型研究滚动角作用下管片的损伤

２）施工期间管片破损。此外，已有的研究主要采用室机理，证实了滚动角是影响管片病害的关键因素。

内试验或原位试验，对隧道管片破损机理的研究较少。在管片修复方面，刘恒伏［９］基于填海区盾构区间

国内外不少学者对施工期间管片的情况进行了研联络通道附近管片发生破损的问题，创新性地提出了

［４］联络通道受损管片钢板加固防水控制技术、受损混凝

究。王旭东等基于石家庄地铁一号线中管片出现错

台、变形的现象，开展实验最终得出地质疏松、盾构超管片裂缝修复处理技术以及钢材的防锈防腐处理措

［５］