摘要：随着社会经济的发展、人们生活结构的改变，修建地铁已成为解决交通压力、提高交通效率、保障人们生活品质的有效措施之一。盾构法是一种安全快捷的修建隧道方法，也是修建地铁隧道的主要工程环节。虽然盾构法在国内已有多年的施工实践经验，盾构法施工工艺已逐步被人们所熟识和了解，但盾构法是一种无法返工的施工作业方式，在施工过程中容易发生错台、管片破损等质量问题。因此，盾构法对施工技术以及使用的材料质量要求比较高，采用盾构法进行地铁隧道施工，必须严格做好盾构施工的质量控制。
关键词：地铁盾构；隧道施工；质量控制
在当今地铁建设工程中，盾构法扮演着重要的施工角色。随着越来越越多的地铁项目开工建设，地铁盾构隧道施工由人员应用、地质环境等因素导致的施工质量问题也越来越突出，常见的问题主要有：管片旋转、隧道轴线允许偏差超限、管片错台、隧道渗漏水等。
1盾构施工技术的基本工作原理
盾构机是盾构施工的关键性机械设备。盾构机盾壳对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时文撑的作用，承受周围土层的压力，同时还承受地下水压以及将地下水挡在外侧。在隧道开挖过程中，盾构机刀盘在掌子面进行切削土体（岩体），推进、拼装、渣土运输等系统则在盾壳的保护下工作，各系统相互结合构成完整的盾构掘进循环。盾构法有利于提升地铁施工的工作效率，增强施工的稳定性及安全性，减少人员伤亡及财产损失。
2地铁盾构隧道施工常见的质量问题
2.1管片旋转
盾构机刀盘扭矩过大时或刀盘旋转方向单一都可能会导致盾构机滚动角过大，从而引起管片随之旋转。管片旋转会导致管片拼接面发生改变、环纵缝超限、管片螺栓断裂、管片防水失效等问题。管片旋转过大还会影响人行走道板、高压电缆等铺设位置，制约或限制电瓶列车行车速度，降低运输效率。
2.2隧道轴线允许偏差超限
隧道轴线允许偏差超限的主要原因有：（1）盾构机始发初始姿态不合理、施工参数与实际地层不匹配、洞门未及时封堵等因素导致隧道轴线偏差超限；（2）盾构导向系统数据错误导致隧道轴线偏差超限；（3）盾构姿态纠偏不及时导致隧道轴线偏差超限；（4）同步注浆量不足或浆液质量不能满足现场实际需求，使隧道沉降或上浮从而引起隧道轴线偏差超限。
2.3管片错台
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。错台的形成的主要原因有：（1）负环管片未固定牢固，盾构始发后负环管片错位导致出洞段前几环管片的错台；（2）盾构机推进油缸给管片提供支撑力不足使管片在自重作用下下沉导致管片错台，尤其是进洞段刀盘前方无掌子面提供反作用力时错台现象更易出现；（3）管片背后注浆不饱满使管片上浮或下沉不均匀导致错台；（4）在隧道变坡点盾构机纠偏过大导致错台；（5）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，如管片拼装前盾尾的杂物没有彻底清除、管片拼装完成及管片脱出盾尾后没有及时将螺栓拧紧等。管片错台不仅影响隧道的外观质量，而且会随之出现管片破损、隧道渗漏等一系列问题。
2.4管片破损
管片承受压力不均匀造成管片崩角、崩边和螺栓孔位置破损等。管片破损的主要原因有：（1）推进油缸撑靴损坏、重心偏位和碰撞等原因造成管片破损；（2）盾构机在曲线段掘进时盾构机的姿态变化与成型隧道管片的姿态变化不一致，尾盾挤压管片造成管片破损；（3）注浆不均匀等原因使管片不均匀上浮或下沉，管片接缝处发生挤压导致管片破损。
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2.5隧道渗漏水
隧道渗漏水是地铁盾构施工中最常见也是最难解决的问题，其产生的原因主要有：（1）盾构机始发、接收过程中洞门防水措施未做好，环梁施工质量不到位导致洞门处漏水；（2）管片自身存在质量缺陷，如管片在生产过程有裂纹、空洞等缺陷，管片拼装完成后地下水沿裂纹、空洞处渗漏进来；（3）同步注浆不饱满、不连续导致密封效果差，在密封垫压实比较薄弱的地方产生渗漏；（4）管片错台、破损等导致管片密封条破损或失效，从而引起渗漏水现象；（5）盾构推进反作用力不足导致管片接缝不严，从而引起管片渗漏。（6）二次注浆孔封堵不严造成管片渗漏。
3地铁盾构法施工过程中相关质量问题的解决对策
3.1严格控制盾构设备进出洞施工质量
（1）严格控制始发托架、反力架焊接及定位质量，确保盾构机始发过程中不出现位移、变形。（2）对于不同地区、不同地质、水文特征采用不同的始发端头加固方法，如三轴搅拌桩加固、高压旋喷桩加固、冻结法加固等达到加固效果，保证盾构机成功始发。（3）盾构机进出洞在满足条件时及时封堵洞门，如盾构机盾尾脱离正环第三环时必须采取措施封堵始发洞门，盾构机盾尾脱离最后一环管片后在洞门环梁位置先行砌砖保证接收洞门封堵效果。（4）盾构机进洞段采取有效加固方式解决盾构机油缸反作用力不足的问题，防止管片错台、破损、环缝过大等问题的出现。
3.2严格控制盾构姿态
（1）盾构姿态除导向系统测量外，必须由测量人员定期进行复测校准，避免导向系统出现错误（2）根据盾构机姿态变化趋势及地层变化及时进行纠偏，并严格控制单次纠偏量。（3）控制好同步注浆量及浆液的质量，确保管片与土体间隙填充密实，同步注浆量不足时及时进行二次注浆。（4）长时间停机时应提前做好应急预案，防止盾构机沉降过大或土体包裹盾构。
3.3管片拼装错台控制
（1）合理配置各种类型的管片（或合理选取管片封顶块点位）确保推进油缸形程差、盾构间隙合理、可控。（2）安装管片时严格执行操作规范，按规定扭矩对管片螺栓进行预紧和复紧（3）盾构机姿态控制应做到勤纠、缓纠，通过千斤顶分组控制等方式，尽量使盾构机掘进轨迹保持平顺，避免盾构机姿态突变。（4）加强管片拼装作业人员的责任心和操作技能培训，减少管片拼装过程中出现错台。
3.3管片破损质量控制
（1）检查推进油缸撑靴板，出现损坏时及时更换。（2）盾构掘进时严格控制盾构机的姿态避免频繁的纠偏，防止盾构机轴线与隧道管片轴线间的夹角过大和盾尾间隙不均匀。（3）选择注入率高、防水性能好的盾尾密封油脂，并定期检查盾尾油脂注入设备，保证盾尾密封油脂注入效果，必要时对盾尾刷进行检查、更换。
3.4优化防水技术
（1）加强管片生产过程中的质量控制及现场验收，不使用有质量缺陷的管片。（2）避免因管片错台、破损等问题引发的管片防水失效。（3）在隧道开挖之前，防水问题是客观存在的，通过加强管片自身结构防水，以及采取管片外防水涂层、管片修补、管片堵漏、二次注浆等多种防水措施，达到防水、止水效果。（4）拼装管片时，将盾壳及管片间清理干净，保证管片防水胶条效果。（5）保证管片防水胶条的粘结效果，避免管片防水胶条暴晒，管片防水胶条出现破损或脱落时应及时更换。
结语
地铁盾构法隧道施工由来已久，通过多年的探索与实践已经逐渐形成了完整的盾构法隧道施工技术要则，在当前的地铁交通建设中得到了广泛的运用。以上提到的管片旋转、隧道轴线允许偏差超限、管片错台、隧道渗漏水等主要质量问题，有的甚至可能引发安全事故。因此必须对地铁盾构法隧道施工的每个环节都重视起来，还需要从提高工程质量控制意识、完善人员培训体制、健全工程质量控制体系以及加强工程质量控制力度等多方面做起。熟练掌握地铁盾构法隧道施工的工程技术，才是盾构法隧道施工质量、施工安全提供有力的保证。
随着信息技术的发展和在盾构行业的应用，越来越多的盾构施工中开始运用盾构远程监控、大数据分析、盾构操作智能机器人等技术，相信地铁盾构隧道施工的质量将会得到更大的提升。
参考文献
[1]张原平.浅析地铁盾构法施工技术要点及质量控制措施[J].中国新技术新产品,2010(23):116-117.
论文作者:岳琳辉
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第26期
论文发表时间:2018/12/15
标签：管片论文; 盾构论文; 隧道论文; 地铁论文; 轴线论文; 渗漏水论文; 偏差论文; 《建筑学研究前沿》2018年第26期论文;