【中文摘要】根據(jù)深圳地區(qū)4個標(biāo)段盾構(gòu)施工實踐經(jīng)驗，就管片抗裂性和耐久性、管片的安裝質(zhì)量、管片的成品保護及盾構(gòu)防水質(zhì)量等問題進行分析，提出處理辦法和建議。
　　【關(guān)鍵詞】地鐵盾構(gòu)；施工質(zhì)量；問題及對策
　　盾構(gòu)工法是在地面下暗挖隧道的一種施工方法，在大中城市里建造隧道，由于地面交通繁忙，采用明挖法，則很難實現(xiàn)，這種條件下，采用盾構(gòu)法具有明顯有點，近年來發(fā)展很快，但盾構(gòu)施工的質(zhì)量問題仍有一些未得到很好的解決，如管片的滲漏、裂紋、錯臺等。盾構(gòu)隧道的設(shè)計使用年限是100年，百年大計、質(zhì)量第一，為使隧道在施工中出現(xiàn)的質(zhì)量問題得到重視和解決，結(jié)合深圳地鐵一期工程7標(biāo)（華強—崗廈）和25標(biāo)段（華僑城—世界之窗）盾構(gòu)工程，深圳地鐵1號線續(xù)建工程試驗段土建2標(biāo)（白石洲—科技園）和深圳地鐵4號線402標(biāo)（蓮花北站—上梅林站）等盾構(gòu)區(qū)間隧道施工實踐經(jīng)驗，對盾構(gòu)工程施工質(zhì)量問題進行一些探討。
　　1管片的抗裂性和耐久性
　　近年來，隨著盾構(gòu)工程的施工，越來越多的工程技術(shù)人員和管理人員認識到管片混凝土抗裂性的重要。尤其在地下水具有腐蝕的地區(qū)，裂縫改變了結(jié)構(gòu)的整體性和受力狀態(tài)，威脅到耐久性。管片之所以產(chǎn)生裂縫是因為砼的拉伸變形超過砼的極限拉伸值，管片開裂在施工階段有以下兩部分組成：
　　1.1管片生產(chǎn)過程產(chǎn)生的開裂
　　管片生產(chǎn)過程的開裂分為兩個階段，首先是管片脫模以后的養(yǎng)護階段，此階段產(chǎn)生的裂紋主要以表面裂紋為主，且能目測；其次是管片完成28天后在出廠運輸、吊卸及管片在洞內(nèi)拼裝過程中發(fā)現(xiàn)的微細裂紋，這種裂紋出廠檢查不能輕易目測到，但一遇到集中荷載作用下，裂紋就會迅速擴展。管片養(yǎng)護分為自然養(yǎng)護和蒸汽養(yǎng)護，脫模后又分噴淋和蓄水養(yǎng)護。通過我們在深圳幾個標(biāo)段盾構(gòu)管片生產(chǎn)實踐比較得出，蓄水養(yǎng)護的管片因推力原因而產(chǎn)生的開裂要比噴淋養(yǎng)護少很多。
　　1.2盾構(gòu)施工過程產(chǎn)生的開裂
　　⑴管片拼裝前，盾尾清理不干凈，使得管片環(huán)縫加有泥砂，從而造成整環(huán)管片的環(huán)面不平整，盾構(gòu)掘進時因其不均勻受力而產(chǎn)生裂紋；
　　⑵拼裝過程中環(huán)面不夠平整，導(dǎo)致已拼管片受力不均勻產(chǎn)生裂紋；
　　⑶盾構(gòu)在硬巖段或不均勻地層中掘進，因推力過大或推力不均勻?qū)е鹿芷�出現(xiàn)裂紋；
　　⑷管片補漿時，壓力控制過高導(dǎo)致管片開裂；
　　⑸姿態(tài)較難控制時，過于糾偏使得盾尾間隙過小或推力不均勻?qū)е鹿芷�開裂。
　　2管片拼裝質(zhì)量
　　2.1壁后注漿
　　盾構(gòu)隧道是一種管片襯砌和地層一體化的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的構(gòu)造物，管片上的作用力也是在這個假設(shè)下考慮的，因此，管片背面空隙的均勻填充是確保作用力均勻的前提條件，防止管片拼裝產(chǎn)生錯臺主要靠壁后及時充實的填充，注漿壓力過大亦會造成管片的錯臺。
　　注漿壓力的分布對襯砌管片內(nèi)力等有較大影響，確定注漿壓力時應(yīng)避免過大，過大的注漿壓力會產(chǎn)生“劈裂現(xiàn)象”，即造成注漿層切入地基的情況，特別是在深圳軟粘土地層中，劈裂允許壓力值較低，注漿壓力的非均勻分布容易引起地表有害隆起或破壞管片襯砌。
　　2.2姿態(tài)控制
　　盾構(gòu)在不均勻地層中掘進，會導(dǎo)致千斤頂對管片的作用力不均勻而產(chǎn)生錯臺，在轉(zhuǎn)彎段因千斤頂不對稱作用力而產(chǎn)生的一個偏離軸線向外的分力，導(dǎo)致錯臺發(fā)生。
　　2.3操作不當(dāng)
　　管片二次補漿的壓力過大導(dǎo)致錯臺的出現(xiàn)；拼裝過程中管片的連接螺栓未擰緊或未及時進行復(fù)緊；在硬巖地段且處于曲線段掘進時，姿態(tài)調(diào)整過急過猛容易導(dǎo)致錯臺現(xiàn)象。
　　2.4隧道上浮
　　當(dāng)管片一出盾尾由于浮力的作用，就與在盾殼內(nèi)的管片形成錯臺，隨著掘進的進行，往往還能聽到這種錯臺的聲音，有時這種錯臺是緩慢和逐漸的，也會形成疊瓦式或臺階式。有時左右兩側(cè)連續(xù)幾環(huán)都會出現(xiàn)這種現(xiàn)象。
　　3管片成品保護
　　管片的破損、崩角比裂隙對隧道產(chǎn)生的危害還要大，大多數(shù)管片的破損都不可避免的傷及到鋼筋，盡管這些破損都要進行修補，但修補后的防水性能不如原始混凝土，這樣在使用過程中，經(jīng)過一段時間之后，管片最先損壞的應(yīng)該是這些以往受過損壞的部位，所以管片的損壞對永久結(jié)構(gòu)的使用壽命存在一定影響。管片的損壞、崩角主要有以下幾個方面的原因：
　　3.1操作原因
　　吊運和拼裝過程中的碰撞；吊裝孔附近混凝土被拔脫；管片環(huán)發(fā)生扭轉(zhuǎn)時，千斤頂在兩塊管片接縫處導(dǎo)致管片端面崩角而破壞；千斤頂撐靴頂在管片上不正（盾尾間隙不均勻時）會使管片內(nèi)側(cè)或外側(cè)的混凝土破損。
　　3.2姿態(tài)控制
　　盾構(gòu)機姿態(tài)調(diào)整時，以下兩個因素都可造成管片損壞；⑴急于糾偏造成受力不均勻；⑵千斤頂行程差過大而導(dǎo)致受力不均勻出現(xiàn)管片損壞。
　　3.3管片扭轉(zhuǎn)
　　管片扭轉(zhuǎn)一般在線路轉(zhuǎn)彎段產(chǎn)生，扭轉(zhuǎn)會導(dǎo)致管片端部（千斤頂?shù)淖饔妹妫┑氖軌簠^(qū)混凝土開裂或相鄰兩塊管片接縫處崩角破壞；另一個不利影響就是預(yù)先設(shè)計的管片開口因扭轉(zhuǎn)而與聯(lián)絡(luò)通道之間發(fā)生錯位，導(dǎo)致隧道與聯(lián)絡(luò)通道之間無法順利連接；還有就是會給安裝走道板、通風(fēng)管等帶來一定的不方便，但是扭轉(zhuǎn)并不影響到結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和使用。
　　管片的扭轉(zhuǎn)與線路轉(zhuǎn)彎有很大關(guān)系，管片受扭轉(zhuǎn)是普遍存在的，盾構(gòu)推進千斤頂偏離管片軸線和千斤頂對管片環(huán)不對稱的作用力是使得管片環(huán)發(fā)生扭轉(zhuǎn)的主要原因。在施工過程中通過改變刀盤轉(zhuǎn)動和拼裝順序可以減少或克服扭轉(zhuǎn)對管片的影響，同時施工過程中增大管片的穩(wěn)定和抗扭轉(zhuǎn)力來減少或消除扭轉(zhuǎn)，其中加大環(huán)縫間連接螺栓的擰緊力和減小管片背后注漿的凝固時間是最基本的，也是較好的方法。有的盾構(gòu)機盾體上安裝有穩(wěn)定器，來減小在硬巖段掘進時因刀盤扭矩過大而引起管片的扭轉(zhuǎn)。
　　4盾構(gòu)隧道防水質(zhì)量
　　4.1管片自防水
　　管片預(yù)制前，選定混凝土的配合比、水泥用量、入模溫度、澆搗工藝、養(yǎng)護時間和方法以及外加劑摻量等。通常采用摻外加劑來改善混凝土本身的不密實性，補償混凝土因徐變等原因產(chǎn)生的收縮，以增加管片的抗裂性和抗?jié)B性。不能片面提高混凝土的標(biāo)號和抗?jié)B等級，因為混凝土標(biāo)號越高，單位水泥用量越多，水化熱越高，收縮量越大，導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生，必須合理選擇混凝土的標(biāo)號、抗?jié)B等級和外加劑。
　　根據(jù)國內(nèi)外盾構(gòu)隧道施工實踐，采用高精度管模來提高管片精度是很重要的環(huán)節(jié)，如果管片制作精度差，加上管片拼裝累計的誤差，將會導(dǎo)致管片接縫不密貼而出現(xiàn)較大的原始縫隙，此時如果接縫防水材料的彈性變形量不能適應(yīng)縫隙要求就會出現(xiàn)漏水。因此，要生產(chǎn)出高精度的管片就要有一個高精度的鋼模。按照施工經(jīng)驗，通常生產(chǎn)400-500環(huán)管片后就應(yīng)對鋼模進行必要的檢修和保養(yǎng)。要建立一個嚴格的操作制度來確保模具的完好和精度。
　　4.2管片接縫防水
　　管片接縫防水材料主要有兩種：一種是以日本為代表的遇水膨脹橡膠，另一種是多孔彈性橡膠（EPDM）。實踐證明，密封墊材料性能極大的影響了接縫的防水效果，尤其是對防水功能的耐久性，要使密封墊能長時間保持接觸面的壓應(yīng)力不松弛，另外一點就是止水條的制作安裝誤差和粘貼密合程度也會影響到防水效果。
　　盾構(gòu)隧道的防水方式不同于礦山法隧道，管片間隙為2-4mm，縫隙間的防水是靠遇水膨脹橡膠止水條。每環(huán)管片內(nèi)表面積約為20.3m2，橫縱縫總量約27m，遇水膨脹橡膠止水條的質(zhì)量就顯得極為重要。目前管片的外弧面鋼筋混凝土的保護層厚度為50mm,止水槽外緣距外弧面也是50mm，在管片拼裝過程中，止水條粘貼槽外緣附近很容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，從而使該范圍內(nèi)素混凝土產(chǎn)生楔塊狀破裂，對管片受力狀態(tài)、防腐、防水均有不利影響。另外，止水條位置距離管片外弧面太近，在止水條與管片間粘結(jié)不牢固的情況下，管片拼裝時的錯動容易使止水條被擠到管片外側(cè)。
　　根據(jù)施工經(jīng)驗，建議管片止水槽的位置內(nèi)移20-30mm，止水條內(nèi)移后，可以在很大幾率上避免管片外弧面得楔狀破損和因破損對管片防水造成的影響，同時也能防止止水條被輕易擠出管片外。
　　4.3壁后注漿和注漿孔封堵
　　注漿作用是填充圍巖與管片之間的間隙，并具有一定強度，從而防止地層的沉降。但注漿實際上也起到了第一道外防水措施的作用，飽滿、密實的漿體可以消弱地下水的滲透壓力，對管片防滲有利。一旦管片間的橡膠止水條失效，由于有注漿體的保護，堵漏維修工作的難度大大降低。
　　漿體材料的質(zhì)量、注漿的及時性和注漿的飽滿密實性的好與壞，直接影響到盾構(gòu)隧道的施工質(zhì)量，這一情況已被諸多工程實際所證實。雖然它主要用來控制地面沉降，但客觀上是隧道防水的第一道防水防線，同時，由于注漿量不足也會引起隧道后期產(chǎn)生較大沉降變形而漏水。
　　注漿孔的滲漏水是盾構(gòu)隧道防水中的一個薄弱環(huán)節(jié)。為有效封堵注漿孔處的滲漏水，建議在封堵塞前端增設(shè)一道遇水膨脹條溝槽，在管片所有補壓漿結(jié)束后并確認不再拆卸堵頭后，將遇水膨脹橡膠止水條安裝上，止水條的材質(zhì)與管片止水條相同。
　　4.4姿態(tài)控制不當(dāng)引起漏水
　　盾構(gòu)與管片的姿態(tài)不好，影響到管片的拼裝質(zhì)量，造成管片間錯位，相鄰管片止水帶不能正常吻合壓緊，從而引起漏水；掘進過程中推力不均勻造成管片受力不均勻而產(chǎn)生裂紋、貫穿性斷裂等滲漏水；在掘進困難時推力過大也會造成管片產(chǎn)生裂紋而漏水。
　　4.6其他操作原因
　　⑴盾構(gòu)掘進行程不足導(dǎo)致封頂快插入困難時止水條破壞而漏水。因此拼裝封頂塊時先量寬度是否足夠，否則需要調(diào)整，不得強行插入。一般是掘進到一定的行程后先量插入塊的間隙來保證足夠的空間，也不是空間越大越好。同時在止水條上涂抹一定的潤滑劑防止拉脫，但要注意使用的潤滑劑不得對止水條的性能產(chǎn)生改變。
　　⑵連接螺栓沒有擰緊在一定程度上引起接縫的擴大，使得管片在掘進停止后呈松弛狀態(tài)，在掘進過程中要及時對后續(xù)幾環(huán)進行螺栓的復(fù)緊。
　　⑶千斤頂撐靴在頂至管片時擺放不正使得止水帶損壞而漏水。
　　⑷管片在運輸和吊運過程中造成掉角損邊等。
　　5結(jié)語
　　盾構(gòu)隧道施工的質(zhì)量問題大多數(shù)可以在施工過程中得到控制，需要采取相應(yīng)的質(zhì)量控制措施并嚴格執(zhí)行，針對每一盾構(gòu)工程的具體特點制定有針對性的技術(shù)措施，研究針對可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題的對策，以便在施工過程中確保工程質(zhì)量。
　　參考文獻
　　［1］李鴻威，劉樹亞.地鐵工程中盾構(gòu)法隧道的質(zhì)量缺陷和改進辦法［J］.西部探礦工程，2003，91-120.
　　［2］（日）土木學(xué)會，朱偉.隧道標(biāo)準規(guī)范（盾構(gòu)篇）［M］.中國建筑工業(yè)出版社，2001.
　　［3］吳中偉.高性能混凝土（HPC）的發(fā)展趨勢與問題［J］.建筑技術(shù)，1998，1-3.
　　［4］劉恕全，盾構(gòu)隧道施工質(zhì)量缺陷淺談［J］.山西建筑，2007，3-4.