盾構施工時管片產生裂縫的原因及對策

盾構施工時管片產生裂縫的原因及對策摘要:管片作為盾構隧道的主體結構，其開裂必將造成隧道的質量問題，并最終影響地鐵隧道的使用壽命。本文通過對隧道管片在盾構掘進施工時產生裂縫原因的分析，并提出相應的對策對指導施工具有重要意義關鍵詞:盾構隧道 管片開裂 防治措施 隨著社會經濟的發展城市人口增多、規模變大現有的城市交通已經不能滿足城市發展的需要.經濟發達的城市開始修建地鐵工程盾構施工技術普遍應用于地鐵工程中。盾構法施工的隧道襯砌方式有兩種:單層裝配式襯砌和多層混合式襯砌。在盾構施工中.主要采用單層裝配式襯砌.襯砌為鋼筋混凝土管片構成盾構隧道的主體結構承受四周土體的荷載。1盾構施工過程中出現的管片開裂 盾構掘進施工過程中隧道管片在盾構機千斤頂反作用力及同步注漿壓力和周圍土體的壓力作用下部分管片出現裂縫裂縫的位置主要位于隧道中部以上其中隧道拱頂占多數。管片裂縫為縱向裂縫有兩種類型:1 .1前開裂 裂縫從管片前端開裂并向后延伸(見圖I) ，主要集中在隧道拱頂位置。1.2后開裂 裂縫從管片后端開裂并向前延伸(見圖2)，此類裂縫主要在隧道的兩腰部位或偏上位置。2管片開裂的原因分析 盾構隧道管片為鋼筋混凝土結構其開裂主要為受力不均或受力過大所造成。在施工過程中，管片的受力狀態與設計所考慮的不完全一致盾構機掘進過程中管片承受著千斤頂頂力盾尾密封刷的作用力和襯砌背后注漿的漿液壓力等在這些荷載的相互作用下使盾構管片出現了不同的受力特征。通過對現場觀察了解結合其它地鐵工程中的經驗造成管片出現上面開裂現象的主要原因可能有如下幾種:2 .1盾構機千斤頂總推力較大 作用于管片上的力是造成管片開裂的最基本因素其中盾構推進過程中總推力過大是致使管片開裂的最直接原因。目前，國內地鐵盾構隧道施工中，淤泥質粘土層中總推力為8000 ~12000kN;細砂土地層中總推力為12000 ~15000kN，當總推力過大時，對于養護不好并且配筋小的管片則有可能開裂。2 .2管片環面不平整 造成管片環面不平整主要有:管片制作精度誤差管片糾偏時貼片不平整;盾構機推進時各區的千斤頂推力大小不等管片之間的環縫壓縮量不一致等原因。因管片環面不平整盾構機千斤項作用于管片上將產生較大的劈裂力矩造成管片開裂(如圖3所示)。2 .3千斤頂撐靴損壞或重心偏位 盾構機通過千斤頂作用于管片上向前掘進.在千斤頂與管片接觸處設置撐靴以減少管片壓力，撐靴損壞后管片局部壓力增大造成管片損壞或出現裂縫。 在盾構掘進過程中已拼裝的管片中心線與盾構機本身的中心線重合為理想狀態但在實際施工中兩條軸線存在偏差千斤頂的中心沒有作用在管片環的中心上，造成管片偏心受壓(見圖4)。2.4盾構機姿態控制與線路曲線段不匹配 管片是在盾構機尾部內進行拼裝，拼裝完成后隧道管片在盾構機內部的長度約為2.3m管片外側的空隙為5cm，盾構機在曲線段掘進時盾構機的姿態變化與管片的姿態變化不一致，盾尾密封刷擠壓管片造成開裂(見圖5)。3管片開裂應對措施 從現場觀察分析，造成管片開裂的原因不是單一存在的而是幾種原因集中在一起.因此在防止發生管片開裂的措施要綜合考慮。針對上述原因需從以下幾個方面采取措施: （1）盾構機在砂層掘進時.應加注泡沫劑.防止土倉內積“泥餅“減小推進扭矩和總推力同時防止推進速度過快。 (2)嚴格管片制作時的質量控制，減少管片的制作精度誤差。在施工過程中保證貼片位置的準確性盾構掘進完成后，檢查上一環管片的環面平整度。 (3)檢查千斤頂撐靴對出現損壞的及時更換。 (4)盾構掘進時嚴格控制盾構機的姿態特別在曲線段盾構機應緩慢掘進控制盾構機的每環糾偏量，防止盾構機軸線與隧道管片的軸線間的夾角過大和管片四周盾尾間隙不均勻。參考文獻 1.竺維彬.鞠世健.盾構隧道管片開裂的原因及相應對策fJl.現代隧道技術2003 2梁仲元、陳俊生、莫海鴻、竺維彬.廣州地鐵盾構施工階段管片開裂原因初探[J].廣州土木與建筑2004