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摘要：通过对盾构空推矿山法区间隧道发生的管片开裂质量缺陷处理，分析盾构空推矿山法区间形成质量缺陷的原因，并提出针对性的防范措施。
关键词：盾构空推；管片；裂缝修复；施工控制
The technology of recovering fissure segment of the shield tunnel which construct by shield tunneling in mining method tunnel and construction control technology of it
1 前言
盾构法施工因其安全性、施工快速性越来越广泛的应用在城市轨道交通工程隧道施工中，从1994年我国广州地区引进盾构法施工隧道以来，随着技术人员的不断探索、工程机械技术的进步，盾构法施工在实际工程应用中根据施工环境、地质条件的不同，通过与其他工法相结合得到了不断的创新和延伸。盾构空推矿山法是由于地层的不均性，在盾构区间隧道存在起伏的或全断面的硬岩段盾构机无法通过，通过增设竖井、采用矿山法施工隧道后，盾构机空推拼装管片通过的工法。空推过程中由于管片、盾体失去了地层握裹力和开挖面反力，实际施工过程中容易发生拼装后管片质量缺陷，包括管片开裂，管片线形超限等。本文就盾构结合某盾构空推矿山法区间隧道工程质量缺陷处理案例，总结盾构空推的一些技术措施。
2工程案例
2.1工程概况
某盾构区间约中间段约500米硬岩，盾构无法直接通过，故设计在硬岩段采用矿山法施工后，盾构空推通过，在盾构空推矿山法段完成后，检查累计发现约25环处管片12点左右范围内出现裂缝和渗漏问题，主要为管片纵向裂缝，肉眼可见，裂缝宽度0.2m—0.7米，部分出现管片宽度方向通长裂缝。经对管片背后进行二次注浆和堵漏后，大部分裂缝已进行了注浆和表面处理，无渗水；部分裂缝无渗水，可见白色钙化物；个别裂缝仍有湿渍，但管片内壁表面未做处理，裂纹明显可见。经对管片姿态测量，区间隧道管片基本稳定。
2.2缺陷处理
2.2.1对于管片裂缝处理的一般方法
根据《混凝土结构工程施工质量验收规范》、《地下防水工程质量验收规范》、《盾构法隧道施工与验收规范》和地铁管片裂缝处理的相关经验，对裂缝一般的处理方法如下：
（1）对于小于0.2mm的裂缝采用表面涂刷环氧树脂等材料进行补强；
（2）对于大于0.2mm的裂缝采用注射器对裂缝进行低压灌注环氧树脂类材料进行补强。
（3对于大于2mm的裂缝按上述第（2）项方法进行注浆后，还应采用贴片法进行补强，一般采用贴强度极高的碳纤维。
2.2.2现场处理方案
结合隧道线形已经稳定，为确保修复效果，经参建各方认真研究，根据工程实际情况制定了裂缝修复方案，分别针对裂缝和表观修复两方面考虑。
（1）裂缝化学灌浆补强处理
{缺少值}化学密封材料
灌浆材料选用改性环氧浆材。改性环氧树脂浆材是以糠叉丙酮改性环氧树脂为基础，添加塑性改性剂和活性稀释剂调配出的一种系列配方，具有粘度、强度、凝固时间可调，对潮湿、水下或油污的裂缝仍具有较高的粘结强度的特点。
2施工工艺
化学灌浆施工工艺流程：钻孔→埋灌浆咀→清洗与压水→化学灌浆→灌浆嘴切除→外观修整。具体施工方法如下：
1钻孔：根据裂缝分布情况，采取沿裂缝走向钻孔，孔深3cm，沿裂缝约0.2-0.5米布一个孔的原则。
b埋灌浆咀：每个孔清洗干净后，采用快硬膨胀水泥或环氧砂浆材料进行裂缝部位封堵，以每个孔位预埋一灌浆咀作为灌浆孔，灌浆咀直径为1cm，硬塑或铝制品。
c清洗与压水：当快硬膨胀水泥或环氧砂浆材料达到一定强度后进行对灌浆孔进行清洗与压水，其目的一是检查裂缝贯穿情况，二是检验封缝质量是否满足灌浆要求，三是掌握各裂缝的吸浆量及灌浆量，压水压力控制在0.1～0.3Mpa。
d灌浆：灌浆方法采用电动（或气压）灌浆机进行连续灌注，改良环氧树脂的初凝时间定为24小时，开始灌浆时，灌浆孔自低往高施灌，待排气（浆）孔出浆后，关闭排气（浆）孔，全部排气（浆）孔关闭后连续24小时恒压灌注。灌浆压力一般控制在0.3～0.5Mpa，灌浆压力根据裂缝的宽度及通透性进行调整，环氧与固化剂的比例为按照初凝时间调整。
e封孔、外观修整：灌浆达到要求后，切除高出混凝土表面的注浆管，并进行表面修整处理，即管片外观修补处理。
（2）管片外观修补处理
①采用胶皇拌合的水泥砂浆修补，水泥砂浆配制需进行试配，适配时掺入适量白水泥调色，砂浆硬化后色泽尽量接近管片本体原色，试配的水泥砂浆要制作抗压试件，标准养护后进行3天、7天、28天抗压试验，确定强度符合设计要求方能进行大量的配制使用。胶皇拌制的水泥砂浆与破损处混凝土基面有良好的胶着力，且有一定的保水防收缩的作用，7天强度能达到50MPa以上（见图一）。
②胶皇拌合的水泥净浆、砂浆的配比如下（重量比）：
净浆 PII42.5R水泥：水=1：0.27
砂浆 PII42.5R水泥：水：胶皇：细砂=1：0.22：0.1：1
③修补工艺如下：
修补前应先将修补部位的疏松层剔去，擦去粉尘污物，用水冲洗干净，用灰匙把拌制好的水泥砂浆，逐层压实、敷盖于缺损部位，视缺损部位的大小，进行逐次的修补，直到缺损部位完全修补完整，边角棱分明平滑。在用已拌好的浆料修补的过程中，不得重新加入水分。在炎热或干燥天气条件下，在修补层终凝后数小时内，需适当淋水或用湿物覆盖养护。
所有缺陷的修补在混凝土达到一定强度后要进行表面打磨，尽量消除修补痕迹，保证修补面的平整，保证色泽与管片本体一致。
修补完成后，委托有资质的检测单位对采用超声波检测方法对修补后结构裂缝进行抽检，修复后结构完整性符合要求。
2.2.3管片缺陷修复过程中注意的问题
1裂缝修补注浆材料严禁使用发泡型的聚氨酯类材料，该类材料遇水发泡后能起到堵水、防渗漏的作用，但是其发泡后容易造成结构裂缝的发展，特别是在结构表面浅层埋管注浆后（埋深≤5cm），极易造成结构表面混凝土疏松、破裂，甚至脱落。
（2）在管片外观修复过程中应通过不断调整配合比，在确保初凝时间、强度的同时，还应尽量减少与原管片色差；
（3）对于管片12点位置裂缝外观的修复应确保修复一次到位，修复面应一次到位，保证砂浆与原管片的粘结强度和密实度，防止在列车运营过程中振动及受电弓与接触网的作用造成修补处砂浆脱落砸中列车。
3原因分析
根据对某城市多个盾构过矿山法隧道施工来看，盾构空推通过矿山法隧道，因为管片、盾体失去了地层握裹力、开挖面反力，容易发生轴线偏移、管片开裂和崩裂、渗漏水、错台等质量缺陷。出现以上质量问题的原因包括盾构操作控制、注浆、施工组织等，各方面因素相互作用、相互影响，具体原因包括：
（1）空推矿山法段盾构掘进速度较快，在追求施工进度时，管片背后注浆的速度不能与掘进速度同步，且空推段矿山法隧道与管片之间的间隙达20cm（不含施工单位外放和超挖），每环管片理论计算充填量在5.9方以上，一般采用豆砾石+注浆充填，壁后充填及注浆时间远远大于正常掘进时的注浆时间，更加导致壁后注浆不及时、不饱满。注浆不饱满直接导致管片上浮、下沉或轴线偏移，同时还会造成管片变形，螺栓手孔拉裂和拱顶裂缝。
（2）由于空推过程中盾构机刀盘受到的反力不足，盾构千斤顶作用在管片上的推力不足以将各环管片之间的橡胶止水带挤压密实，造成环缝橡胶止水带接触不严，环缝渗漏水。
（3）由于掘进速度较快，同时受注浆不饱满，管片变形影响，一是会造成固定在管片上的后视点移动，盾构机自身测量轴线和姿态不准确；二是没有时间安排人工复测盾构机和管片姿态，导致盾构测量系统上反应的不是盾构机的真实姿态。以上两个原因直接导致隧道轴线发生偏移。
（4）由于盾构过空推段采用在矿山法隧道仰拱浇筑导台后铺垫砂砾、砂质土，盾构机受到的约束力较小，在掘进速度过快后容易发生偏离轴线，在发现轴线偏移后，盾构机纠偏过猛、过急，盾构机千斤顶行程差过大造成管片崩裂、或盾尾间隙过小，盾尾压迫管片，造成管片内表面开裂。
4 结语
因此，盾构过矿山法隧道施工质量控制，对合理的掘进速度和盾构机操作技术、良好的施工组织以及注浆、测量等辅助措施要求很高，否则极易出现诸如上述质量缺陷，甚至造成不可估量的后果。在盾构法施工前，应对工期、地质条件、盾构机及辅助设备状态、施工单位技术和施工组织管理水平等进行充分调研和准备，加强施工过程动态控制，才能确保工程质量、工期。
参考文献：
[1]住房和城乡建设部，混凝土结构工程施工质量验收规范[S].北京.中国建筑工业出版社.2011
[2]住房和城乡建设部，地下防水工程质量验收规范[S].北京.中国建筑工业出版社.2011
[3]深圳地铁集团有限公司，深圳地铁钢筋混凝土结构质量缺陷修补技术规程[S].深圳.2010
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[5]刘恕全，盾构隧道施工质量缺陷浅谈[J].隧道建设.2006.26：59-61
论文作者:胡志光
论文发表刊物:《基层建设》2015年24期供稿
论文发表时间:2016/3/16
标签：管片论文; 盾构论文; 裂缝论文; 隧道论文; 砂浆论文; 矿山论文; 注浆论文; 《基层建设》2015年24期供稿论文;