淺議盾構隧道施工管片質量存在的問題與對策

王永輝

中鐵一局城軌公司 江蘇 無錫 214105

引言

在隧道施工工程中，盾構法具有許多優點，所以常常被使用。比如，該方法環境友好、施工速度快、適應性強。管片是隧道施工中的重要部件，要幫助隧道成形、阻擋滲水、承擔負載。但是在施工過程中，很容易發生管片質量問題，比如管片滲漏水、管片錯臺、管片破裂等。下面以某工程為例，分析產生管片質量問題的原因，并提出相應的解決方案。

1 工程概況

廣州地鐵某盾構區間，左線長844.920m，右線長為860.940m。區間為單向28‰的下坡，隧道覆土層厚度約為17.8～29.8m，線路設計最小轉彎半徑400m，下穿建構筑物較多。

盾構區間隧道主要穿越地層有：<8C-1>中風化炭質灰巖、<8C-2>中風化灰巖、<9C-1>微風化炭質灰巖、<9C-2>微風化灰巖、<10-1>斷層角礫巖、<0-2>溶洞等地層，巖石強度為60～117MPa，地下水較為豐富。

2 成型隧道質量缺陷情況

截至目前，區間左線已掘進至289環，滲漏水52處，其中K塊27處，占滲漏水52%；右線已掘進至212環，滲漏水41處，其中K塊24處，占滲漏水59%。

2.1 管片選型與安裝

根據線路參數、盾構機的姿態和油缸行程、盾尾間隙，通過管片型號和拼裝位置的選擇，以達到符合隧道線路的管片組合。將已選好的管片按照指定的點位組裝，形成整體的管環，這個過程主要由盾構機管片拼裝機實施。管片選型正確與否、安裝是否規范，直接關系到盾構隧道是否會發生錯臺，并導致滲漏水、管片破損等伴生現象[1]。

2.2 盾構機相關參數

計算管片軸線方向，需要盾構機的軸線方向和油缸行程差。盾構機設定有兩個虛擬參考點：前點、后點。前點在盾構機切口環處、后點在盾構機中盾與尾盾的連接處，盾構自動測量系統會通過測量計算出盾構前點和后點水平和垂直的偏差。通過偏差可以計算出盾構機軸線的方向，即位盾構機姿態。

2.3 隧道質量缺陷種類

2.3.1 管片錯臺時，管片的橡膠止水條粘貼不牢固、松動，影響盾構防水質量。引起錯臺的原因有：盾構機軸線和管片軸線不重合；管片尺寸不合適，拼裝時產生間隙；注漿壓力過大；操作不規范；管片浮動產生位移。

2.3.2 管片破損產生的原因：掘進時推力角度和管片不一致，產生夾角出現擠壓力；盾構后部偏離造成擠壓力；內外推進缸產生不同的力；安裝操作缺少潤滑劑或者蠻力拼裝。

2.3.3 不同部位滲漏水：接縫部位縫隙過大，可能是摻入雜質、操作不當、管片尺寸不標準，造成管片的防水條無法密封；粘貼的楔子過厚，超出了防水條的承受能力；螺栓的防水膠圈一定要有，而且不能摻入雜物，影響密閉性；注意注漿時一定要完全堵住，不能有縫隙和氣孔，以免滲漏[2]。

3 缺陷原因分析和整改措施

針對大間隧道管片錯臺、滲漏水、氣壓輔助掘進模式、刀具配制及更換方案、防噴涌措施等方面進行了分析及幫扶指導，分析原因和相應整改措施如下：

問題一：管片下井前及拼裝前對止水條檢查不到位，存在粘貼不牢固、松動等現象，影響盾構防水質量。措施：嚴格對進場管片防水粘貼質量逐塊檢查，拼裝前再次對管片止水條檢查，對粘貼不牢或松動的止水條重新粘貼。

問題二：單組油缸撐靴位置不正，導致止水條松動或損壞，防水體系失效。措施：采用雙油缸，兩個油缸共同連接一個撐靴，使得兩根支撐桿在結構上互相制約，不會出現撐靴的位置偏移。

問題三：K塊拼裝間隙不合適，導致止水條防水效果不佳。措施：要求拼裝手在K塊管片拼裝前對預留位置進行測量，確保K塊間隙符合要求。

問題四：隧道左線已掘進完成的289環中，滲漏水52處，其中K塊27處，占滲漏水52%；右線已掘進完成212環，滲漏水41處，其中K塊24處，占滲漏水59%。措施：針對成型隧道管片K塊滲漏點較多問題，在K塊外側增設一圈遇水膨脹止水條，加強管片防水效果。

問題五：在該地層中地下水較為豐富，漿液受地下水影響未能密實填充管片壁厚空隙，同步注漿效果不佳，導致管片滲漏水。措施：針對巖溶地層地下水較大，建議采用聚合物進行改良，減少噴涌。嚴格按照每30環施做一道止水環箍，有效隔斷后方來水，以保證同步注漿效果。在盾尾注漿管增加三通注入水玻璃加快漿液凝結時間。對滲漏的管片進行二次注漿，根據注漿效果利用改性環氧樹脂進行二次封堵及嵌縫處理。

問題六：盾尾發生漏氣、漏水等現象。措施：針對這種情況，建議檢查油脂飽和度，可在盾構掘進至1.8～1.9m位置時檢查第三道尾刷情況。

問題七：地質情況中，巖溶地層地下水與溶洞連通，可能產生水壓。措施：建議項目做好頻繁帶壓換刀的準備，若掌子面無較大地下來水的情況下可采用常壓換刀。根據掌子面檢查情況建議將鑿刀坑位置處先裝舊刀，整體磨平掌子面后再將對應的位置更換為新刀具。

4 結束語

通過對某工程的分析，找到了工程存在的問題，并提出了對應的解決措施。往后的盾構施工，要注意周邊的地質情況，不同情況不同分析，使用不同的對策。施工階段容易產生很多問題，不規則裂縫、拼接縫隙造成的管片錯臺，會產生滲漏水，還有彈性密封墊的質量、橡膠止水帶和管片的黏結是否牢靠。

除了施工過程之外，在前期考察時，要注意隧道所在地形，比如是否存在特殊的土壤，是否存在水土流失的情況，這些地質問題都要考慮進去。如果曾經施工時，發生過特殊險情，說明當地的環境比較特殊，要考慮對施工結構的調整。在進行防水設計時，要深刻認識到防水的重要性，盡量做好全面的設計工作，避免產生缺陷，造成不可挽回的后果。

同時，還要加強對管片質量的監控管理，盡量避免尺寸不達標的管片使用。加強培訓，提高操作工人的操作水平，保證操作規范性，才能最大限度地消除人為的工程失誤。出現滲水情況時，要仔細分析產生原因，找到問題所在并及時整改。