摘要：盾构法施工法对传统施工方法而言，具有无可比拟的优勢，它具有保证施工过程安全性，拥有比较高的自动化程度，在地铁建设中被广泛应用。然而，盾构法施工过程中也会存在各种各样的质量问题，笔者结合工作实践，对地铁盾构施工中常见的质量问题进行分析，并提出相关的防治措施。
关键词：地铁；盾构；沉降；盾尾；错台；渗漏；上浮
前言
地铁盾构区间施工过程中，经常会遇到地表沉降、盾尾泄漏、同步注浆管堵塞、管片拼装错台、破损、渗漏等问题，怎样防治这些质量常见问题。
地表沉降
（一）原因分析
（1）推进过程中土压过大或过小未能平衡刀盘前土体土压，从而造成地表的隆起与沉降。
（2）在推进过程中同步注浆量较少或未及时同步注浆，未能有效填充管片外壁空隙而产生地表的沉降。
（3）盾尾密封效果不好，注浆压力又偏高，浆液从盾尾渗入隧道，造成有效注浆量不足。
（4）浆液质量不好，强度达不到要求，不能起到支护作用，造成地层变形量过大。
（5）注浆过程不均匀，推进过程中有时注浆压力大，注浆量足，有时注浆量少，甚至不注浆，造成对土体结构的扰动和破坏，使地层变形量过大。
（二）地表沉降防治措施
（1）在推进过程中平稳推进减小对周围土体的扰动，并保证适当的土量做到与推进速率相符；通过地面监测情况调整注浆量和注浆压力。
（2）注浆应均匀，根据推进速度的快慢适当地调整注浆的速率。
（3）提高浆液的质量，保证压注的浆液的强度。
（4）推进时同时、均匀、经常地压注盾尾密封油脂，保证盾尾钢丝刷的使用功能。
（5）及时对损坏的盾尾进行更换，或采用在盾尾内垫海绵的方法对盾尾进行堵漏。
二、盾尾泄漏
现象：地下水、泥及同步注浆浆液从盾尾的密封装置渗漏进入盾尾的盾壳和隧道内，严重影响工程进度和施工质量，甚至对工程安全带来灾难。
（一）原因分析
（1）管片与盾尾不同心，使盾尾和管片间的空隙局部过大，超过密封装置的密封功能界限。
（2）密封装置受偏心的管片过度挤压后，产生塑性变形，失去弹性，密封性能下降。
（3）盾尾密封油脂压注不充分，盾尾钢刷内侵入了注浆的浆液并固结，盾尾刷的弹性丧失，密封性能下降。
（4）盾构后退，造成盾尾刷与管片间发生刷毛方向相反的运动，使刷毛反卷，盾尾刷变形而密封性能下降，严重影响盾尾密封寿命。
（5）盾尾密封油脂的质量不好，对盾尾钢丝刷起不到保护的作用，或因油脂中含有杂质堵塞泵，使油脂压注量达不到要求。
（二）防治措施
（1）严格控制盾构推进的纠偏量，尽量使管片四周的盾尾空隙均匀一致，减少管片对盾尾密封刷的挤压程度。
（2）及时、保量、均匀地压注盾尾油脂。
（3）控制盾构姿态，避免盾构产生后退现象。
（4）采用优质的盾尾油脂，要求有足够的粘度、流动性、润滑性、密封性能。
（5）及时从盾尾内清除密封装置钢刷内杂物。
三、同步注浆管堵塞
（一）原因分析
（1）停止注浆的时间太长，留在浆管中的浆液结硬，引起堵塞。
（2）浆液中的砂含量太高，沉淀在浆管中，使浆管通径逐渐减小，引起堵塞。
（3）浆管的三通部位在压浆过程中有浆液积存，时间长了就沉淀凝固。
（二）防治措施
（1）停止推进时定时用浆液打循环回路，使管路中的浆液不产生沉淀。长期停止推进，应将管路清洗干净。
（2）拌浆时注意配比准确，搅拌充分。
（3）定期清理浆管，清理后的第一个循环用膨润土泥浆压注，使注浆管路的管壁润滑良好。
（4）经常维修注浆系统的阀门，使它们启闭灵活。
四、管片拼装错台
管片错台是指管片拼装后同一环相邻管片或者相邻环管片之间内弧面不平整的现象，前者称为环向错台，后者称为径向错台。《地下铁道工程施工及验收规范》及《盾构法隧道施工与验收规范》均要求成型管片环向错台不能超过 15mm；径向错台不能超过10mm。管片的错台，一般是由于受力不均匀造成的，当某点的集中荷载超过了设计极限后，必然会导致管片的相对位移。管片错台不仅影响隧道的外观质量，而且会导致以管片破损、隧道渗漏、盾尾刷损坏等一系列严重问题。
（一）原因分析
（1）管片选型不当，管片拼装的中心与盾构机中心不同心，管片与盾尾相碰，为了安装管片，人为将管片径向偏移，造成错台。
（2）管片拼装过程是控制管片错台至关重要的环节，管片拼装工人的操作熟练程度及责任心直接影响管片拼装完的成型质量。例如：管片拼装前盾尾的杂物没有彻底清除；管片拼装顺序没有按照由下至上左右交叉的顺序；管片拼装没有均匀摆布，螺栓难以插入；管片拼装完成及管片脱出盾尾后没有及时将螺栓拧紧；K 块强行插入；管片内翻外翻等不规范的管片拼装作业，是导致管片错台不可忽视的直接因素。
（3）盾构机姿态控制不佳
盾构机的掘进姿态控制是盾构施工技术的重点，盾构机的姿态变化直接影响到盾尾间隙的变化。实际掘进时，如果盾构机的姿态控制不好，盾构机的运动轨迹波动幅度过大，盾尾因急纠、猛纠而产生较大的径向位移，而在连接螺栓的作用力下管片的空间形态已基本由上环管片所决定，这就必然导致管片与盾尾之间的间隙不均匀，甚至某个方向无间隙。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆若盾尾间隙过小，盾尾的径向运动趋势将以力的形式通过盾尾刷传递给管片，从而导致盾尾前后的管片产生错台，甚至导致管片迎水面被盾尾刷挤压刮坏、盾尾刷磨损变形等一系列质量问题。
（二）防治措施
（1）合理配置各种类型的管片，转弯管片的比例必需达到实际施工的需求，严格控制管片螺栓的质量。
（2）在施工过程中，依据实际施工情况，根据不同类型的管片设计参数，选择合理类型的管片，保证管片轴心与盾构机轴心一致。施工时主要以千斤顶形程差，和盾尾间隙等为依据。
（3）安装管片时，必须严格执行操作规范。
（4）不应对盾构机姿态作过急的调整。实际掘进时盾构机姿态控制应做到，勤纠、缓纠，通过千斤顶分组控制、仿形刀适量超挖及铰接灵活运用等方式，在隧道轴线控制在设计允许偏差范围内前提下，尽量使盾构机掘进轨迹保持平顺，避免盾构机姿态突变。
五、管片拼装渗漏
（一）原因分析
（1）管片拼装的质量不好，接缝中有杂物，管片纵缝有内外张角、前后喇叭等，管片之间的缝隙不均匀，局部缝隙太大，使止水条无法满足密封的要求，周围的地下水就会渗漏进隧道。
（2）管片碎裂，破损范围达到粘贴止水条的止水槽时，尤其是管片角部碎裂，止水条与管片间不能密贴，水就从破损处渗漏进隧道。
（3）纠偏量太大，所贴的楔子垫块厚度超过止水条的有效作用范围。
（4）止水条粘贴质量不好，粘贴不牢固，使止水条在拼装时松脱或变形，无法起到止水作用。
（5）止水条质量不符合质量标准，强度、硬度、遇水膨胀倍率等参数不符合要求，而使止水能力下降。
（6）对已贴好止水条的管片保护不好，使止水条在拼装前已遇水膨胀，管片拼装困难且止水能力下降。
（二）防治措施
（1）提高管片的拼装质量，及时纠环面，拼装时保证管片的整圆度和止水条的正常工况，提高纵缝的拼装质量。
（2）对破损的管片尤其是管片角部及时进行修补，运输过程中造成的损坏应在贴止水条以前修补好。对于因为管片与盾壳相碰而在推进或拼装过程中被挤坏的管片，也应原地进行修补，以对止水条起保护作用。
（3）控制衬垫的厚度，在贴过较厚衬垫处的止水条上应按规定加贴一层遇水膨胀橡胶条。
（4）应严格按照粘贴止水条的规程进行操作，清理止水槽，胶水不流淌以后才能粘贴止水条。
（5）采购质量好的止水条产品，在施工过程中定期抽检止水条的质量，产品须检验合格方能使用。
（6）对渗漏部分的管片接缝进行注浆。
（7）利用水硬性材料在渗漏点附近进行壁后注浆。
（8）对管片的纵缝和环缝进行嵌缝，嵌缝一般采用遇水膨胀材料嵌入管片内侧预留的槽中，外面封以水泥砂浆以达到堵漏的目的。
六、管片破损
现象：管片承受压力过大造成管片崩角、崩边破损，短边通长破损和螺栓孔位置破损。
（一）原因分析
（1）千斤顸撑靴损坏、重心偏位和碰撞造成破碎。
（2）盾构机在曲线段掘进时盾构机的姿态变化与管片的姿态变化不一致，盾尾密封刷挤压管片造成开裂。
（3）因注浆不均匀或漏浆而使管环在土体不均衡力作用下发生变形，垂直方向直径变小，两侧管片接缝处发生挤压，导致管片碎裂。
（4）螺栓孔碎裂的产生主要是因为管片上浮。
（二）防治措施
（1）检查千斤顶撑靴，出现损坏时应及时更换。
（2）盾构掘进时严格控制盾构机的姿态避免频繁的纠偏，特别在曲线段，盾构机应缓
慢掘进以控制盾构机的每环纠偏量，防止盾构机轴线与隧道管片轴线间的夹角过大和管片四周盾尾间隙不均匀。
（3）对盾尾刷进行检查、更换，重新涂抹盾尾油脂，防止漏浆；加大注浆量，发现漏浆情况及时补浆，保证管片外与土体间的间隙填充饱满；检查盾尾油脂注入设备，并认真记录注入量，发现问题及时解决；选择注入率高、流动性好的油脂。
七、管片上浮
管片上浮是指管片脱离盾尾后，在受到集中应力后产生向上运动的现象。《规范》规
定盾构掘进中线平面位置和高程允许偏差为±50mm。管片拼装偏差控制为 ±50mm。隧道建成后，中线允许偏差为高程和平面为±100mm，且衬砌结构不得侵入建筑限界。由此推算管片上浮允许值与盾构姿态、管片姿态密切相关，因此均应限制在 ±30mm 以内才能保证不侵限，并使管片外侧得到均匀的注浆回填。
（一）上浮的原因及分析
结合地铁盾构区间的施工经验，可从以下四个方面来分析管片上浮的原因。
（1）同步注浆不饱满，从而存在上浮空间盾构区间圆形隧道管片外径 6.0m，内径5.4m，管片厚度 300mm，管片宽度 1.5m，分块数为 6 块，管片由一块封顶块、两块邻接块、三块标准块构成。岩土体与管片之间存在着 150mm 的环状空隙，如果同步注浆不饱满，使管片外侧与岩土体之间的间隙没有及时有效地充填，就必然出现管片上浮的可能。
（2）过量超挖盾构机在掘进过程中的隧道轴线与理论轴线有一定的差值，在掘进过程中时时在调整盾构机的姿态。当盾构机刀盘处于几种地层交错界面时，盾构机很容易产生“爬坡”和“栽头”现象。同时，掘进过程中遇到上软下硬地层时，刀盘受到的阻力下部大于上
部，刀盘转动切削土体过程中，极易造成上部相对软弱的土层过量切削甚至坍方，也会扩大管片与围岩间的空间。
（3）同步浆液凝结时间较长同步注浆凝结时间较长，使管片有足够的上浮空间和时间。
（4）盾构机的施工参数控制掘进速度的控制也直接影响到管片上浮的程度。一般情况下在粘土层等较软的地层中掘进时，推进速度很快，同步注浆浆液就跟不上推进的步伐，造成管片外的建筑空隙充填不密实。浆液也不能及时的提供一定的强度限制管片位移。盾构机在掘进过程中，特别是下坡段时，下部千斤顶推力大于上部千斤顶推力时，会出现向上的分力，该分力对管片上浮有很大的影响。
（二）上浮的控制措施
（1）及时优化同步注浆及二次注浆。
（2）合理控制好盾构姿态。在上坡段掘进时，适当增大盾构机下部油缸的推力；在下坡段掘进时，适当增大盾构机上部油缸的推力；在左转弯曲线段掘进时，适当增大盾构机右部油缸的推力；在右转弯曲线段掘进时，适当增大盾构机左部油缸的推力；在直线段掘进时，尽量消除各组千斤顶的推力差。
（3）对螺栓及时进行二次复紧，提高管片整体抗拉浮能力。
（4）及时测量，做到早发现，早处理。
八、结束语
综上所述，地铁建设采用盾构法进行施工具有对建筑物、地面交通影响小等优势，我们应该对盾构法施工中所存在的问题原因进行深入解并进行预防，减少施工过程中的损失，相关管理人员需要不断学习实践，熟悉相关的施工技术，掌握盾构法施工质量监控重点，才能为保证盾构法施工顺利的进行。
参考文献
[1]崔玖江.隧道与地下工程修建技术[M]，2011
[2]侯艳娟，张顶立，李鹏飞.北京地铁施工安全事故分析及防治对策[J]，2011
论文作者:朱磊
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第13期
论文发表时间:2018/9/25
标签：管片论文; 盾构论文; 注浆论文; 浆液论文; 过程中论文; 姿态论文; 隧道论文; 《建筑学研究前沿》2018年第13期论文;