地鐵隧道盾構法施工質量控制重點及措施

常富貴

摘要：文章對盾構技術進行了概述，并重點分析了地鐵隧道盾構法施工中出現的質量問題以及相應的控制措施，以供參考。

關鍵詞：地鐵隧道;盾構法;施工質量

一、盾構技術概述

盾構法施工，就是利用有特定形狀的盾構掘進機鋼制構件，按照設計的隧道軸線通過挖掘土體向前掘進，完成隧道土體開挖和管片拼裝，進而完成隧道開挖支護的施工技術。在刀盤開挖土體階段，鋼制構件用來維持土體穩定、保護作業人員安全施工。當使用盾構機修建地下隧道時，盾構法施工基本原理是根據隧道埋深和地質情況，在土倉建立一定的土倉壓力，利用土艙壓力或者泥水壓力來平衡掌子面的水土壓力，以此保證掌子面穩定;選取合理的掘進參數，進行隧道開挖，確保刀盤開挖土體和推進施工時掌子面穩固，力求把對巖體的擾動降到最低，盡最大可能降低對地面建構筑物和地下管線等設施的影響。盾構施工過程中，通過同步注漿和二次注漿，填充施工空隙，控制沉降，確保施工安全和質量。

隨著盾構施工技術發展，盾構機的種類和開挖直徑呈現多樣化，如盾構有土壓平衡式、泥水平衡式、雙護盾、矩形盾構機等。在城市地下隧道施工中，目前主要使用土壓平衡和泥水加壓平衡盾構，在一些地質情況復雜的地層中，也能夠很好地滿足施工技術規范要求。

二、地鐵隧道盾構法施工質量控制重點及措施

1、管片滲水的原因及處理措施

目前，在建和已投入運營的軌道交通隧道結構均普遍出現管片滲漏水病害。通過調查發現，滲漏水主要集中在管片的環、縱拼接縫處，手孔螺栓處，以及管片貫穿裂紋處。在建設過程中若出現下列問題，則管片會出現不規則裂縫和止水帶破壞，地下水通過止水帶間隙從管片拼接縫、螺栓手孔及裂紋處滲出。

1.1 管片滲水的原因分析

①管片自身質量缺陷

在管片生產過程中，設置密封墊的溝槽部位混凝土不密實有蜂窩、氣泡等缺陷，管片拼裝完成后，地下水繞過密封墊，從蜂窩、氣泡孔處滲漏進來。

②管片止水條脫落

在拼裝過程中，管片發生了碰撞，使止水條脫落或斷裂，使密封墊沒有形成閉合的防水密封圈。

③ 管片背襯注漿不飽滿

盾構掘進中盾尾同步注漿量不足或注漿不及時，會造成管片背襯空隙填充不密實，管片與地層間隙積水，若管片密封條貼合不緊密，水壓使密封墊壓實較薄弱的位置出現滲漏現象。

④盾構與管片的姿態不好

盾構與管片的姿態不好，與軸線偏差大，會影響管片拼裝質量，造成管片錯臺，止水帶錯位，相鄰管片止水帶不能正常吻合壓緊，從而引起漏水。

⑤掘進過程中推力控制不當

掘進過程中姿態糾偏過快，推進油缸液壓千斤頂推力差過大，易造成管片受力不均勻、局部受壓過大，導致管片產生破損、裂紋、貫穿性裂縫等，以致產生滲漏水。

⑥ 管片拼裝質量控制不嚴格

管片拼裝時，盾尾積水積渣未清理干凈，管片止水條區域存在破損，管片止水帶錯位、斷裂及遇水膨脹止水條失效等，均會導致拼裝出現空隙形成漏水;管片螺栓緊固不到位，管片防水圈沒有壓實，或過早緊固管片螺栓，都會導致管片整體出現空隙，也會造成滲水。

1.2 滲水質量缺陷預防及滲水堵漏措施

1.2.1 掘進和管片拼裝過程嚴格把控

盾構掘進過程中，選取合理的推力等掘進參數，控制姿態與隧道軸線擬合，做好同步注漿壓力和注漿量滿足要求，嚴格把關管片生產質量和拼裝過程，能夠有效的防止管片拼裝完成后產生滲漏水。

1.2.2 二次補漿

對存在漏水的管片首先進行二次補漿，二次補漿能夠在根本上堵住滲水通道。二次補漿首先采用單液漿，注漿壓力控制在一定范圍內，觀察堵漏效果;效果不明顯后注雙液漿，注漿壓力可以稍微提高。

1.2.3 環縱縫注漿堵漏

當二次補漿后環縱縫仍然存在漏水時，采用注漿進行封堵。注漿措施如下：對環向縫和縱向縫全部采用快干高強度砂漿（含環氧樹脂類成分）封閉，為后面灌漿做準備，封閉的時候向內凹進去1-2厘米深的弧形;再在漏水縫上垂直鉆孔到止水條處，鉆孔間距每米2-3個，同時裝上專用注漿嘴，用高壓灌漿設備向接縫內灌漿，漿料優先采用環氧樹脂，灌漿壓力控制在一定范圍內，以壓滿整個接縫為準。

2、管片錯臺的原因及處理措施

管片錯臺是拼裝好的管片同一環各片，或者是相鄰環管片之間的內弧面不平整。人為操作控制不當和管片受力不均勻等都會產生管片錯臺。

2.1 錯臺產生的原因

管片錯臺產生的原因主要有以下幾個方面：管片拼裝手在拼裝過程中未按照標準流程操作，未控制好平整度;管片點位選取不當，選擇的管片型號不合理;管片拼裝的中心不與盾構機軸心一致;在安裝管片時，人為的偏移管片的徑向，出現錯臺;盾尾底部積水積渣清理的不干凈，造成此處的管片安裝難以就位、不能插入螺栓;在管片完成安裝后，未對管片螺栓進行規定的復緊工作;同步注漿時注漿量太大，注漿壓力太高，也會造成錯臺;在掘進施工時，圍巖或隧道軸線、轉彎半徑變化，盾構機的姿態調整不及時或控制不當，造成盾構機姿態大幅度的變化，管片的錯臺也會造成連鎖反應，比如完工后管片的錯臺，由于管片上浮，也能造成錯臺現象。

2.2 錯臺防止措施

選擇合理的管片類型和點位以適應設計線路，保證轉彎管片的比例和管片螺栓的質量可以滿足施工的要求。在工程施工的過程中，選擇管片的類型要以設計參數為依據，確保管片中心與盾構機的軸心同心。施工過程中主要依據的是千斤頂形程差，和盾尾間隙等。管片安裝的過程必須要以規定的施工規范為標準，嚴格執行。同時也要管理好注漿過程，根據實際地層的情況，選用最合理的注漿方式，并控制好注漿的壓力。

3、管片破損的原因及處理措施

3.1 管片破損產生的原因

①吊運和拼裝過程中的碰撞，邊緣部分混凝土的脫落。②千斤頂撐靴頂在管片上不正（盾尾間隙不均勻時）會使管片內側或外側的混凝土破損。③盾構機姿態調整時，急于糾偏造成受力不均勻、千斤頂行程差過大而導致管片損壞。

3.2 管片破損防治措施

①在吊裝、運輸、安裝過程中應做好防護措施，做好保護工作。②盾構機姿態調整不宜過急，適當調整千斤頂壓力差和行程差。③根據隧道曲線走向、盾構姿態和盾尾間隙，選擇最恰當的管片類型和拼裝點位。

4、盾構法施工精度控制及糾偏

盾構機自身的導向測量系統就可以進行掘進工作中盾構機的定位、管片定位和管片安裝順序的測算工作。但導向系統自身也會出現問題，造成施工誤差，所以就需要在盾構機零位測量時設置人工測量標志，便于對系統進行定期或不定期的檢查，以確保系統的準確性。一旦出現盾構機操作失誤或地質條件突變，造成線路偏移時，要及時糾正。

盾構機糾偏工作中要注意以下幾點：在進行刀盤轉向變更時，按照一定的間隔進行切換，并且不宜太快;結合掌子面地層情況對掘進參數進行調整，以免再出現偏差;蛇形修正速度不宜太快，要長距離的慢慢修正;測量轉站時，確保精度;在進行直線推進時要選擇新的基準即當前位置與設計線遠方位置上任一點所成的線，以此為據進行線形管理。而對于曲線推進，則要求盾構機的位置點與遠點之間的連線與設計曲線相切。

結束語

城市地鐵隧道盾構法以其地層適應強、速度快、施工質量有保證等顯著的優點被廣泛地應用，是一種具備安全性和高速度的城市地鐵施工方法，文章對盾構法施工技術及質量控制措施的分析，目的在于提高城市地鐵盾構法施工的技術應用質量，促進城市地鐵建設的快速發展。

參考文獻：

[1]李鴻威.地鐵工程中盾構法隧道的質量缺陷和改進辦法[J].西部探礦工程，2003（12）：88-86.

[2]周文波.盾構法隧道施工技術及應用[M].中國建筑工業出版社，2004，11.