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摘要：管片质量关系到隧道的质量和安全。隧道施工中由于拼装不当、管片上浮及受力不均，容易引起管片破损。结合天津地铁某区间盾构隧道左线出现的管片破损问题，分析了盾构法施工隧道产生管片破损的原因，探讨了应对措施，并提出了管片修补方案，有效解决了管片破损问题。
关键词：盾构隧道；管片破损；修补
目前，我国城市轨道交通尤其是地铁建设正面临史无前例的高潮。盾构法施工具有掘进速度快、对周边环境影响小、施工安全性相对较高等优点，被广泛利用于地铁建设工作中。管片作为盾构开挖后的一次衬砌，它支撑作用于隧道上的土压和水压，防止隧道土体坍塌、变形及渗漏水，是隧道永久性结构物。实际施工过程中常有地铁隧道管片破损问题发生，这一直是困扰实际施工的技术问题。
笔者以天津地铁某区间盾构隧道管片破损为研究对象，对管片破损原因进行分析，并提出了管片修补方案和后续防治措施。
1管片破损情况概述
1.1破损情况
破损区间为左线，设计坡度6.02‰。25环进入缓和曲线，73环进入圆曲线（半径500m），106环出圆曲线，152环出缓和曲线。其中35环至85环穿越河道，覆土10.4～13.5m。
管片拼装过程中无破损，脱出盾尾后第4环管片出现裂缝破损，共破损20环。破损位置主要为L2和封顶块管片内弧面，剥落宽约15cm、深度约8cm到达凹凸槽接口处，长度为0.5m-1.5m（见图1）。从88环后破损情况逐渐好转。
图1管片破损处渗漏
1.2盾构机主要参数及施工参数
该区间采用三菱土压平衡盾构机施工，主要参数见表1。
表1盾构机主要参数
区间盾构推进期间，施工参数如下：
1）土压力过河期间（35环至85环）0.2～0.23mpa，过河后（85环）土压力控制0.24～0.26mpa。
2）推进速度：推进速度控制在0～30mm/min。总推力约1100t，扭矩约1500kn.m。
3）同步注浆量：每环5.0～5.5方，稠度10～12cm。
4）区间施工过程中隧道上浮量平均3cm。
2管片破损原因分析
经现场调查，破损管片主要集中在左线L2和封顶块管片内弧面。根据现场情况，结合施工参数及盾构机参数，对管片破损原因进行了分析。
1）隧道上浮
左线隧道设计坡度为6.02‰上坡，穿越地层主要为粉土和粉质黏土层，掘进过程中隧道上浮量平均3cm。由于盾构机存在整体上浮现象，其垂直姿态较难控制，进入曲线段后，盾构姿态与管片姿态不同步。当管片环面与盾构推进方向存在夹角时，管片外弧面与盾尾内壁间的距离环向分布不均匀，造成一侧间距很小，而另一侧间距较大。盾构机在这种情况下推进，易造成管片破损。
2）管片环面不平
当纠偏、管片拼装质量差、环缝夹泥时，管片环面不平，引起管片受力不均，从而导致应力集中部位管片破碎。盾构推进时推进力通过油泵衬垫传递到管片上，油泵衬垫与管片接触部位是应力集中区，如果衬垫面不平整或者衬垫面与管片环面存在夹角，就会造成管片破碎。
3）管片螺栓连接不规范
在盾尾脱出管片，管片螺栓连接的过程中，存在用铁锤强行将连接螺栓锤进螺栓孔的情况。外力锤击易对管片造成破坏。
4）管片原因
管片凹榫处没有配筋，凸榫处有配筋，凸凹榫接触的混凝土凹榫处受到挤压变形破损，内弧出现裂缝破损。
3应对措施及修补方案
3.1应对技术措施
1）调整拼装机小脚，改善拼装机控制位置及灵敏度，控制管片拼装面的平整；重新固定千斤顶、调整千斤顶与管片的接触力点分布，确保受力均匀；根据施工情况调整盾构铰接，及时调整盾构姿态。
2）控制拼装质量，拼装前检查上环管片内外翻、张角、喇叭、超前量、环面平整度、盾尾间隙及拼装错台、错缝控制。
3）推进过程中根据推进指令及时调整千斤顶编组油压等施工参数及盾构机铰接的调整。
4）注浆点位顶部左侧为主，控制注浆压力和注浆量。做好浆液质量检查，调整浆液稠度、水泥、黄沙骨料的投放量。
采取以上措施后，管片破损情况逐渐好转。
3.2管片修补方案
针对管片破损情况，制定了专项修补方案。修补采用与原管片强度相应的混凝土修补材料进行修补；内弧面有缺损的管片进行修补时，确保强度和减少色差，及修补的平整度。
修补采用快硬早强修补材料，该产品具有凝结硬化快、早期强度高、收缩小、粘结力强、耐磨系数高等优越性。其抗渗性能与抗折强度大大高于普通混凝土，现已广泛用于高速公路、隧道的路面抢修，施工过程中省时、省力、工作性良好。
1）清理基面。将破损管片的破碎混凝土松散部分凿除，将淤泥，粉尘等附着物清理干净。
2）破损处完成松散混凝土凿除和基面清洗后，先打设膨胀螺栓固定，然后在螺栓上固定铁丝。报监理工程师检查合格后开始进行修补。
3）涂抹界面剂。清洗后采用108或302界面剂进行涂刷。
4）修补打底。按照0.13～0.14的水料比搅拌混凝土快速修补材料，用来修补打底，保留0.5-1cm厚度做表面处理。
5）表面修补加入快速水泥、适量白水泥和粉煤灰搅拌均匀调色，然后加入适量的水进行拌合均匀进行抹面，修补表面平顺、色差跟管片基本一致。
4结论
基于天津地铁某区间盾构隧道左线管片破损情况，对破损原因进行了分析，提出有效的应对措施，修补破损管片，得到以下结论：
1）第4环~88环管片破损的主要原因：隧道上浮、管片环面不平、螺栓连接不规范及管片原因。
2）及时调整盾构姿态，使其掘进方向与隧道尽量保持一致，减少姿态不一致造成的管片破损；在曲线掘进段，要控制好盾构姿态，缓慢掘进，慎重纠偏。
3）掘进施工中应严格按照操作规程施工，尽量避免由于千斤顶位置偏移或管片安装过程中敲击螺栓等造成的管片破损和开裂。
4）采用快硬早强修补材料对破损管片进行修补，施工过程省时省力，修补效果好。
参考文献：
[1]冯宝军.盾构隧道管片拼装质量问题分析与对策[J].市政技术，2018，2（36）：84-85.
[2]吴坤.盾构法施工中隧道管片开裂原因分析及应对措施[J].市政技术，2011，2（39）：95-96.
[3]张映根.地铁盾构管片破损原因分析及防治技术[J].山西建筑，2012，38（13）：219-220.
[4]王春征，马赟，李晓超.盾构管片的裂缝防治技术[J].施工技术，2012（Sup1）：266-268.
[5]姚宣德，王梦恕.地铁浅埋暗挖法施工引起的地表沉降控制标准的统计分析[J].岩石力学与工程学报，2006，25（10）：2031-2035.