盾构地道施工期管片开裂原因和相应对策

盾构隧道施工期管片开裂原因和相应对策1施工阶段管片受力分析盾构隧道在施工过程中管片衬砌受到的主要荷载有千斤顶推力、注浆压力、上浮力、盾壳作用力、拼装荷载等。（1）千斤顶推力千斤顶推力是盾构隧道掘进的驱动力，它反过来作用在管片上，是施工过程中隧道衬砌在轴线方向最大的外力。在目前国内地铁盾构隧道施工中，淤泥质黏土层中总推力一般为8～12MN，细沙土地层中总推力为12～15MN，全断面砂土地层推力则为15～20MN，复合地层推力有时候达到20MN以上，大型跨江海盾构隧道千斤顶推力通常都在30MN以上。（2）注浆压力依据盾构工法的特性：拼装好的衬砌脱离盾尾后，由于盾壳原来占据的空间、为衬砌的拼装操作所留空隙、盾构推进时带走的部分粘附于盾壳上的土体所形成的空隙等，在衬砌环背面与实际开挖洞壁间存在环形空隙，使土体暂时处于无支护状态，该空隙即为盾尾间隙。盾尾间隙的大小是由盾构钢壳的厚度和盾尾操作空间决定的，一般为8～16cm。盾构工法施工中，对盾尾间隙的处理，即壁后注浆是施工的关键。壁后注浆在填充盾尾间隙、加固土体的同时，对管片也产生了一定压力，该压力达到一定程度时，可能引起管片局部或整体上浮、错台、开裂、压碎或其他形式的破坏。（3）上浮力盾构隧道的壁后注入的水泥浆液一般需要5～7h的初凝时间，而通常情况下这期间盾构一直在向前掘进，如果周围地层满足一定条件，一定范围内的土体未能及时握裹住管片，那么在这几个小时内有一段管片是悬浮在注浆浆液中的（或者是水、泥浆等），这就产生了管片上浮力（浆液浮力扣除管片自重）。（4）盾壳作用力管片与盾壳之间存在着一定摩擦力，盾尾密封刷对管片环也存在一较为均匀的环向压力，一般情况下这些荷载不会对管片结构造成影响。但是，当盾构在曲线段掘进、纠偏，或者因其他原因造成盾构长时间停止掘进（造成盾构机“栽头”发生）时，盾壳对管片造成的荷载尤其是挤压荷载就变得不可忽视，如图1所示。图1盾壳作用力（5）拼装荷载拼装荷载主要是管片拼装过程中作用在管片上的装配器荷载。管片拼装器在拼装管片的过程中需要来回调整拼装位置以安装纵横向螺栓，若上一环管片断面不平整，管片位置不精确，会导致下环管片的受力不均匀，在带来螺栓安装困难问题的同时，亦在管片内部产生了不均匀次生应力。盾构隧道管片在施工期受到的其他施工荷载还有诸如后备套设备自重、管片运输车自重以及真圆保持器千斤顶荷载等。2施工荷载对管片结构的影响辫2．霸1忌管片源裂缝漏施工蠢期管饲片裂坡缝原档因分伞析旷（1热）播盾壳割集中苗力作跟用声在前房文创所述主“盾幻壳作妖用力扭”的港情况武，盾绩构机鼓械在惑姿态句调整古过程员中会斧产生致应力完集中能效应真，应理力积期聚到谊一定叼程度恐，即赶会在痛管片山表面故产生弄裂缝瞎，如烧图坑2烛所示档。由由图可毫见，拍管片谈在筒堪体内哪时会霞受到病盾壳墙筒炒体约柳束，品但管跟片一唇旦脱蕉离筒辛体，烧应力抵就会稀立刻兼释放锋，所俘以离誉开筒录体最减近丙的一跃环管傍片最醋有可恳能破每裂。欠图桂2段盾平构机菠姿态陷调整辱产生籍裂缝努（2楚）千步斤顶拔的不锡良顶璃力碗盾构么掘进或过程处中最老为理游想的丽状态寒是管谅片环乎中线饥轴线脾与盾妖构砖机中乐心挎轴线娱重合估，而炸实际制掘种过程舟中这砍两轴欢线的棋偏差生时时撇存在舱，从纹某种蹈程度炕上讲沫，盾炒构掘首进的跌过程暖也是妄盾构保机的嗓轴线乔不断指调整崖的过档程。御因为货两轴推线的贡偏差拍，经叛常会茶造成疤千斤洲顶的福中心污没有乡作用袍在管毁片环帝的中桌心上士，造鞭成管掩片偏费心受帐压，蔽产生趴轴向盆弯矩帝，当棵此弯健矩达触到一迅定程暑度，经亦会险产生饶管片湿裂缝叔，如鸽图爬3仗所滨示。朽图泥3滔千毕斤顶测偏心有荷载俘致使椒管片适裂缝柜通常狠情况谁下，抄为加禽大千导斤顶约与管肚片环洒端面求的作紧用面岛积，泉在千运斤顶伍与管射片接帐触处商都设僚置蜻有撑庄靴，勾当撑导靴尿损坏贞或其扬他原尤因桂致使亏撑靴即倾斜茧地作想用在推管片膝的接灭头面肥上时是，会拔对管纲片结阻构造耽成局抖部较析大剪葛应力断，也脾可能倍产生途管片归裂缝折，如定图国4旬所溜示。竿图桌4竿千贡斤顶纠集中谨荷载驳致使抓管片仿裂缝反（3判）管真片错政台所排致袭盾构省隧道弃施工储过程回中，呜管片傍错台垦是经却常发男生的涉现象乒，而原其反小映在租结构容上则河是减夸小了湖该处借的受眼力厚义度，符改变推了管狸片结算构的张受力渣状态欣，造馅成应趁力集赤中，佛通常泡也会厚造成酬管片克裂缝缓，如未图埋5迫所示浪。设图琴5母接峡缝错非台致据使管父片裂锐缝车（4匪）拼满装间毯隙所敢致贷盾构躁隧道糖管片师拼装惭管片沈时，凝一部普分千巩斤顶漂需要鞭缩回吴，即扮产生梨了局依部应坑力释狡放，巴造成监已拼尽装好理的管密片发顷生局渡部位等移，嫂产生语拼装颗间隙棕，使吐得环捏向接煎头面环上的呀不平券整，等在千期斤顶乌作用之下产善生应须力集疫中现耗象，礼进而牌产生相管片帐局部匪裂缝挡，如膜图着6颈所示槽。无图亲6劣管轿片拼兴接间斗隙产笛生裂顶缝剩2.颈2糕管片畜局部炉破损尊盾构咱隧道娃管片注的局耳部破醒损多妖发生越于连耽接螺汤栓的捉手孔姨处、帆定位阅孔边证缘以毯及管骄片周降边位蚊置，掌也是尺盾构谅隧道糟施工纽期经庆常遭久遇的紧一类筑破坏萝形式搬。一帅般是榜因为输在吊窃装、思运输易或拼私装中叔遭受携了冲恳撞、处磕碰秃、摩谱擦、影挤压开所致恋，图谨7丙为某区盾构据隧道帮管片姥在定恨位孔影位置杆的破驳损现寒象。耀图获7畏管射片局叫部破据损角2.熟3略止水枯条损廉坏，哄管片走渗漏汁在盾笋构隧外道施群工过艳程中锋，本解文前或面所积提到痰的管夸片间皮的错胁位（悔错台寇）会破使得刮相邻社管片恼的止释水芝条不妇能笛正常林吻合榜，导跑致管眉片渗迁漏水直。各驻种裂尝缝，短尤其孝是贯筋穿性炕裂缝盖，也睡会引绸起管暮片渗泳漏水围。连抵接螺供栓未粒拧紧娘会使败得管盛片在漫停止卡掘进遍后呈付松弛浩状态吗，造池成接您缝的食扩张国，让慰止水调条无蚂法扮紧密夹结合案，也擦是造桨成管剩片渗虾漏的仗原因桌。掘阔进中绍千斤柳顶撑聪靴摆掘放勺位置嫂不对啄，致左使止阻水条校损坏库，也博是管证片渗壤漏的衫潜在讨因素俱。此救外，谨拼装于过程捞中不妨慎将坊止水概条擦外挤乱错位肌或脱且落，等也会凝造成蔬管片磨的渗跃漏（和尤其愧是在胆插入婚封顶超快时稠）。舱图胆8赚为言管片腰拼装厕过程现中止变水条滑脱落示的图按片，雄图姓9甘为拼附装好阴的溜管片肿发生需较大脉面积浪的渗妄漏水或现象潜的图福片。俱图督8居拼尽装封杂顶块扎时止卧水条按脱落陕图渐9蹈管冷片渗京漏水御2.挨4陶管片宁错台狮前已洗提及臂，管渠片错族台是省盾构视隧道俗施工沉中常锁见的紫一种嫂现象彼（图累10嗓），持错台漫和本眨文前迁面所阳分析域的管很片裂恳缝往栽往相薄伴而轧生，锹发生头大的帮错台袍的时部候，悄往往奖会产渡生管唤片裂袖缝或槐破损蚁。对典于管脂片错集台的狡原因撕，注熔浆压览力、吐上浮城力、零拼装暑荷载袖、千钢斤顶狂荷载曾、盾田构机铲的姿边态调如整以鼓及管壳片的句制造包误差两等，及都可求能造淹成管你片错镰台。循图脆10旨管蚕片错跟台溜3危施工购期管缩片破萌损保劳护简3.显1候掘进普千斤挎顶控返制质3.溉1.碍1谁盾构标掘进廉姿态厨的合弦理纠举偏吃盾构肯姿态辜是指鹅盾构剑机在锐掘进旅过程炒中盾波构机盏与设馅计隧瞧道的卵相对羊形态蔑，片陷姿态凤是指娱在掘减进过斧程中欣，所狐拼装夕的管云片与罚设计枯隧道催的相返对形炼态。识二者器主要蹦表现政为左权右偏党移和坝上下居偏移仇4牲种形糟态，支具体挣表现朴在盾拘尾间缩隙犬、盾矩构掘丈进时良油缸括行程紫差、劲管片满错位肃以及债盾构淡轴线蚕偏移红等。肆纠偏嚼时，践纠偏谈半径缎一定举要大腥于偏通移半之径，替即R纠>R偏兴，即远盾构纠机的谣纠偏激角必胶须赔小于蹲已偏死移的挨角度苍，如枪图荣11慕图竿11范盾殿构纠辩偏示钞意图感盾构留机纠巨偏不诵能很表快地织把盾栏构机拖调整箩到正马确的钩姿态心上去串，一钓般要歌通过避数环仍管片耐的渐及进性禽修正狮。纠葵偏时籍，先育将盾搁构机寻偏角弯缓慢已变小乳，但离盾构仇机仍肢为偏抄离状寺态，随控制休盾尾次间隙唤为微而小变壶化，乔经过犬一段炭距离慰后，撕盾构诚机姿妄态才跨纠偏何完成狮。切铅忌一技次性搬纠偏伶到位首，如躬果采雅用一抚次性则纠偏巷到位久，首笔先管轮片可沸能无糟法拼驼装，冒即使练能够时拼装冰，一科定会涝造成预管片碎上应只力集毛中，炎从而雁使管造片推锻出盾阅构筒叛体后狸产生毫爆裂乌；其比次，惩若急著剧纠陡偏，露盾构枝机将陷立即乱出现稍另一拾个姿连态偏正移。躲而且婚，在架盾构雨掘进装过程券中，腥当盾助尾间家隙县和行通程器蔬出现且偏差射时，场应愁先及泪时佣测量胡监控携，确学定是层管片惜姿态糠出现傅问题每还是旅盾构扔姿态族出现纹问题愿，然宪后再日考虑纠纠偏不。常盾构薄纠偏扁时为畜防止穗纠偏鸣过急助及产共生内潜裂，众应采点取如从下措泪施：初盾构宪机偏惹移方汁向使蔑用较贩多油刮缸的把同时遣，在田纠偏贺方向玉使用甜适当天数量煤的油伍缸，睛用以狐防止连纠偏异角度绘过大冤，减素小应范力集亭中益适当碑调节亚油压赌，形志成合乏适的熊油压治差以伯防止上应力娱过于摊集中龙。催3.染1.冒2饱逐步滑应力蹈释放奏及时挎将千趁斤顶翻顶岂进过脱程穗中施掌加给奥管片吸的预劈应力愈予以捞释放挠，通薄过在派应力励集中杆部位攻发生始一定但位移矩，让赠应力瞒在拼渔装好造的管肤片中泰再次枕调整钞，重侄新分云布，娇在一怕定程厦度上钳也会壮起到诞一定永预防亩施工接期管刊片破我损的同作用捎。俗3.条1.遍3捏地层昏对应禾不同福的地缠层对校油缸槽的选拉择反摩应灵猫敏程劝度有赛所不兴同。燥比如疏，在怒软地租层中困掘进盛时，酷加上戏一支攀顶进怎油缸哭盾构拴姿态颗就会控有很闸明显辣的变蛇化，准而在艰围岩昏情况砍较好细的风呜化岩蔬层中港掘进月时，确由于辟盾壳冠筒丘体受铸到较场大的稀径向狂摩擦被，即猫便是糟加上忆几支篮油缸贤，盾婆构旅机整虎体当反应气程度族也比踪较小侧。所摊以，雾盾构忆机的洽姿态池控制寇是经树验性烫较强恐的一袄门技课术，把不光火需要袜操作强手高垄度的衰责任凉心、充较好嗓的业予务素每养，赔还需琴要果朵断而值灵敏师的判赚断和付反应痛能力竿。蜡3.易2交注浆需压力酱控制罩注浆挣压力唤是施驼工过姨程中缠管片慎所受思到的卸一营重要掏施工训荷载修，若僵该压壁力过鉴大，宜经常恒会造捆成管惰片的久变形哀和错俘台，返严重嫁时甚葬至会绘剪断天连接布螺栓监，尤蚀其是恢封顶广块，主注浆革压力缺经常清会使辟得封乖顶快某有向系隧道政内部炉空间享发生抛位移蜓的趋失势。螺所以雨，施用工过玩程中阀对注垂浆压非力的辨控制苦显得忆尤为欧重要画。笼3.川3阔螺栓松二次嗓预紧滨管片逆拼装情时，软每拼稻装一赴块管喷片都务会立骑即安研装上屈连接丛螺栓刺，一堤环拼去装完携成时呈，一求般该鲜环能炮够侮安装倘的螺海栓也神会安胜装完丰成。扣值得黄注意宝的是蕉，随篇着盾丰构机殖不断迟向前协推进熔，已层拼装吼好的慨管片快由于话受千生斤顶揉荷载她作用降，会贿发生兴沿盾赠构轴驶线方系向向京后的惩位移减，该骡位移斜的发瓦生会耍使得仓已安晌装的蛙螺栓凑出现走松弛汤现象洲，随案着盾缘构机雪的持炮续推渐进，信千斤西顶推席力对斗后方宰已拼哑装好壳的管涉片的式荷载轿效应讯会越御来越搏小，福此时哭，螺贴栓的航松弛龄效应拜即显粪现出照来，型便会练出现催管片廉错台震、接解缝位纵置渗限漏水抽等现王象。凭实践卡证明第，在扬盾构喊机掘伏进过以程中理，及新时对责已拼忙装好俘的管致片的梢连接镇螺栓岸进行雷二次拾预紧勺（甚罢至多呼次预微紧）速，对迁保证诱拼装罩精度处、防会止管鼓片错剪台、蓄渗漏拾等问摊题都圈有积竹极作届用。蹲4喊管片迫的修扮补客4.爆1负材料慕的选幸用计水泥扑：采粘用硅思酸盐革水泥宣或普丰通硅闪酸盐慕水泥租，强冲度等牵级香≥3奥2.眯5M监pa繁,黑质量恶要符格合《勾硅酸爽盐水棕泥，拼普通宫硅酸革盐水扰泥》芹（师GB饺17狠5-封19录99田）质漏量标让准。多本工隙程采语用秀42畅.5对号二栏级白砌色硅举酸盐害水泥阻，丧42味.5叮号普辟通硅狡酸盐贿水泥慕。幻细骨三料：展洁净弄无污长染的眠中砂滤，细低度模踢数翅2.扛3-卷3.热0墓，含粗泥量娱≯煮3%刊，其绪他技绣术指乎标符母合摆TB芒10芝21漏0-狗20霸01会标准香要求咸。碍外加串剂：气胶黄丢粘补辣剂由、转“疾丙乳菊”热液悟(致二烯铺、苯怕乙烯仔共聚夏勿部乳液偿)啦。精4.诸2仿配合候比设累计遗配合奸比的抄设计灵不仅叼要求亮砂浆妇的强胁度，贯还要沿要求燥修补哈后的武砂浆全颜色讲于管企片的伤颜色柳一致克。配寇合比扩经试寄验室泳试配福和现谢场反租复试统验来烟确定箭较为漠理想轰的配存合比脚，实貌际施愿工可胜跟据慨现场呆原材明料的搂实际峰情况捕作适素当的见试配器调整检，一灾般可棵分为医水泥浪浆和蛋水泥赔沙浆悬两种胞。水娇泥浆偷主要啄用于为修补窃管片赵小蜂宋窝，链小气蝴泡；干水泥指沙浆膛主要齐用于铁修补槽裂缝姑及大猾于酿2住毫米旗的气伯泡、理气孔盼、蜂母窝、墨孔洞胀、缺忆角等鼓。水药泥浆弊和水滥泥沙辉浆配鸟合比群如下浑所示鉴：捎水泥棒浆配途合比仙材料禁原色汗水泥华白色崖水泥舟水在粘接和剂脉比重辞1晨1奇0.朱54陶0.件48县注：称水泥宿浆掺拢入适谊量的史“漠丙乳穿”摸液（指“筑丙乳途”节液为摄：丙描乳坟:根水营=1蓝:1栋）捆水泥砍砂浆滴配合光比宜材料脑原色霉水泥牙白水闹泥伴砂抗水运粘接羞剂敏比重摩1抬1耻7.旁5稻0.田72失0.轻3骡注：倦水泥棋砂浆愿掺入胶适量饿的趟“唤丙乳昨”忌液（士“悄丙乳燕”修液为震：丙坛乳勒:语水首=1从:1荐）语4.坝3汗材料嘴的运轰输躁由于绳所用制材料举的量抵较少品，不煮需要残用电果瓶车叠运输咳，只克须在织地面罚人工嫌拌合其好修吓补材抬料后刺，人可工搬兰运脆至施裕工传点即志可，积如遇辩须高锄空作梨业迅，可葵搭设塑能移愁动的锤简易播脚手幕架及宝施工径平台鸡。工朱具、多设备列的运寺输必京要时度利用姐隧道恒内电么瓶车今运输锣。会4.非4经主要沈方法仗与步耍骤最1新、对文管片澡外表座面的狼少量甲裂缝雄或表堆面少忧许破俗损均中可采男用割“鄙丙乳性”浴液拌甚合的歪水泥醋浆填另补，更用灰雕匙税压平汁，且中使用牲厚泡眉沫呢海棉约块蘸舞浆表比面抹来平。扣2郊、幕对管省片外盐表面帝有裂高纹的浇，要约沿缝愿凿程狮“V络”照形斜奏坡槽已，槽染深智10这毫米附