1、中交隧道工程局有限公司 管片破碎現(xiàn)象分析及管片修補(bǔ)方案1.管片破損現(xiàn)象分析1.1.概述隨著城市的日益發(fā)展和擴(kuò)大，城市交通擁擠問(wèn)題也越來(lái)越突出。為緩和交通擁擠的狀況，城市的交通紛紛向空中和地下發(fā)展。 在地鐵 隧道施工工程中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生管片破碎、隧道滲水、漏漿、地面沉降 等一系列問(wèn)題。管片破碎現(xiàn)象是施工中的最普遍現(xiàn)象。由于管片破碎， 不僅會(huì)引起隧道滲水、漏漿，而且會(huì)影響到隧道的使用性能，因此是 隧道施工過(guò)程中較棘手也是必須妥善處理的問(wèn)題之一。1.2常見(jiàn)管片破碎發(fā)生部位管片破碎現(xiàn)象在隧道襯砌的內(nèi)外兩側(cè)均有發(fā)生。 襯砌外側(cè)，一般 發(fā)生在管片與盾構(gòu)機(jī)外殼的接觸部位（以拱底塊、標(biāo)準(zhǔn)塊與鄰接塊接 縫處、封頂

2、塊居多）；內(nèi)側(cè)一般發(fā)生在管片的角部（以標(biāo)準(zhǔn)塊、鄰接 塊和封頂塊居多），管片中部少有發(fā)生。1.3管片破碎原因分析造成管片破碎有多種原因：（1）搬運(yùn)和堆放時(shí)造成的破碎，在搬運(yùn)、堆放過(guò)程中的碰磕，經(jīng)常導(dǎo)致在碰磕位置處產(chǎn)生小塊破裂。（2）管片拼裝操作拼裝時(shí)，由于管片環(huán)面之間及相鄰兩塊管片間接觸面達(dá)不到 理想的平行狀態(tài)，使得襯砌角部先受力而產(chǎn)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致管片 角部破碎。封頂塊安裝時(shí)，由于先行安裝的5塊管片圓度不夠，兩鄰接 塊間的間隙太小，把封頂塊強(qiáng)行頂入，導(dǎo)致封頂塊及鄰接塊接縫處 管片破碎。有時(shí)未按設(shè)計(jì)要求在其兩側(cè)涂刷潤(rùn)滑劑，亦會(huì)導(dǎo)致管片 破碎，破碎部位發(fā)生在鄰接塊上部及封頂塊兩側(cè)。前一環(huán)環(huán)面不平整

3、，塊與塊間有錯(cuò)位，導(dǎo)致下一環(huán)管片拼裝 時(shí)易產(chǎn)生破碎。拼裝時(shí)為搶進(jìn)度，管片就位速度過(guò)快而產(chǎn)生碰磕，以及存在 管片錯(cuò)縫時(shí)，易引起管片邊角的破碎。管片橫鴨蛋隧道襯砌共有六塊管片組成，拼裝成環(huán)后，其外徑為6200mm, 內(nèi)徑為5500mm。實(shí)際拼裝成環(huán)后，襯砌的橫向、豎向直徑均有不 同程度的偏差，設(shè)計(jì)允許偏差值為10mm。一般襯砌拼裝成環(huán)后， 橫向直徑增大、豎向直徑減小，俗稱橫鴨蛋。相應(yīng)地，襯砌與盾構(gòu) 機(jī)殼之間的空隙，橫向縮小、豎向增大。襯砌橫鴨蛋主要造成兩個(gè)方面的影響：一、導(dǎo)致襯砌與盾構(gòu)機(jī)內(nèi)殼之間的凈距減少，特別是盾構(gòu)姿態(tài) 與管片姿態(tài)不一致時(shí)，易造成推進(jìn)時(shí)盾構(gòu)機(jī)殼擦傷管片，破碎部位 一般發(fā)生在管片外

4、弧面，以標(biāo)準(zhǔn)塊與鄰接塊接縫處最為普遍。二、當(dāng)管片拼裝成環(huán)后其直徑為設(shè)計(jì)直徑時(shí)，管片縱縫各槽口 應(yīng)完全吻合。襯砌橫鴨蛋，造成襯砌縱縫略有張開(kāi)，部分槽口已吻 合，而其他槽口仍存在空隙，由于受力不均勻應(yīng)力集中，容易導(dǎo)致 管片破碎。這種情況下，破碎一般集中在管片內(nèi)弧面的角部而且破碎時(shí)間發(fā)生在管片脫出盾尾后。盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)與管片姿態(tài)相互關(guān)系不一致在隧道施工過(guò)程中，為控制好隧道軸線，必須逐環(huán)測(cè)量盾構(gòu) 姿態(tài)和管片姿態(tài)，根據(jù)測(cè)量資料及時(shí)調(diào)整各項(xiàng)推進(jìn)參數(shù)。當(dāng)管片與 盾構(gòu)機(jī)相對(duì)關(guān)系一致，即管片與盾構(gòu)機(jī)基本保持同心，管片法面與 盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)方向基本垂直時(shí)，管片破碎較少。在實(shí)際施工過(guò)程中，管片與盾構(gòu)機(jī)的相對(duì)關(guān)系常常不能保持

5、理想狀態(tài)，當(dāng)管片的環(huán)面與 盾構(gòu)推進(jìn)方向存在夾角時(shí)，其合力作用方向部位的管片容易破碎。盾構(gòu)機(jī)軸線與管片環(huán)向軸線間交角偏大盾構(gòu)推進(jìn)過(guò)程也是不斷糾偏過(guò)程。盾構(gòu)機(jī)與管片襯砌環(huán)間的相 對(duì)關(guān)系不可能總是保持理想狀態(tài)，特別是轉(zhuǎn)彎、豎曲線段和糾偏量 大時(shí)，管片外弧與盾尾內(nèi)壁間的距離沿環(huán)向分布不均勻，造成一側(cè) 間距很小，而另一側(cè)間距較大，這時(shí)易產(chǎn)生 卡殼”現(xiàn)象，即兩者碰 在一起。盾構(gòu)機(jī)一推進(jìn)，就會(huì)造成管片一定部位破碎。襯砌環(huán)面不佳造成襯砌環(huán)面不佳有多種原因，如糾偏、拼裝質(zhì)量差、環(huán)縫夾 泥等。管片環(huán)面不佳，引起管片受力不均勻，從而導(dǎo)致應(yīng)力集中部 位的管片破碎。(4 )推進(jìn)時(shí)管片受力不均勻盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)推進(jìn)力通過(guò)油泵襯

6、墊傳遞到管片上，油泵襯墊與管 片接觸部位是應(yīng)力集中區(qū)。如果襯墊面不平整或者襯墊面與管片環(huán) 面存在夾角，就會(huì)造成管片破碎。（5）同步注漿漿量分布不合理同步注漿漿量分布不合理不會(huì)直接造成管片破碎，但會(huì)導(dǎo)致管 片卡殼”而造成破碎。同步注漿后，隧道上部的漿液會(huì)逐漸向下部 流動(dòng)，形成下部漿液多而上部漿液少的狀況，引起隧道上浮，上部 管片（尤其是封頂塊、封頂塊與鄰接塊接縫處）與盾構(gòu)機(jī)內(nèi)殼間隙 減少，推進(jìn)時(shí)造成管片破碎。（6）管片質(zhì)量運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)的管片本身存在質(zhì)量問(wèn)題，如管片的保護(hù)層過(guò)厚、管 片養(yǎng)護(hù)時(shí)間不足、管片裂縫較多、管片修補(bǔ)部位強(qiáng)度沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì) 要求等，在施工時(shí)也容易造成管片破碎。（7）管片破碎原因統(tǒng)計(jì)表

7、1管片破損原因統(tǒng)計(jì)表管片破碎原因百分比搬運(yùn)和堆放5.3管片拼裝操作38.2盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)與管片姿態(tài)相互關(guān)系不一致21.6推進(jìn)時(shí)管片受力不均勻18.5同步注漿漿量分布不合理6.5管片質(zhì)量9.91.4管片破碎的防治措施管片破碎常常是以上一種或一種以上因素綜合作用的結(jié)果，經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析再采取針對(duì)性措施進(jìn)行處理，可以減少管片破碎現(xiàn)象的發(fā)生：1.4.1搬運(yùn)堆放時(shí)的針對(duì)性措施（1）在搬運(yùn)過(guò)程中輕吊慢放，著地時(shí)要平穩(wěn)；堆放時(shí)不宜超 過(guò)3層，并正確擺放墊木。（2）吊放管片的鋼絲繩上纏橡膠條等，在起吊時(shí)，能起到緩 沖作用，或者選用尼龍繩來(lái)代替鋼絲繩。（3）選、擺放好墊木，在管片車上管片擱置部位設(shè)置橡膠條， 以起到緩沖

8、作用。1.4.2管片拼裝時(shí)的針對(duì)性措施（1）按要求貼好角部止水橡膠條、傳力襯墊、糾偏石棉橡膠 板。（2）拼裝前，先測(cè)量前一環(huán)各管片之間的相互高差，包括環(huán) 向和徑向。根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，調(diào)整已粘貼好的糾偏鍥子，以保證拼裝 后環(huán)面的平整度。（3）拼裝前清理前一環(huán)管片上的泥塊及漿液，保證環(huán)面清潔、 無(wú)夾泥。（4）拼裝時(shí)保證襯砌環(huán)圓度，塊與塊不錯(cuò)位。推進(jìn)油泵的伸 縮順序應(yīng)與管片拼裝順序一致。兩側(cè)標(biāo)準(zhǔn)塊、鄰接塊安裝時(shí)油泵應(yīng) 同時(shí)收縮及伸出，以減少環(huán)與環(huán)之間管片錯(cuò)位現(xiàn)象。（5）封頂塊安裝前，實(shí)測(cè)并確保頂部?jī)舌徑訅K間間距，并通 過(guò)推進(jìn)油泵的伸縮來(lái)調(diào)整好鄰接塊間的間距，控制在比設(shè)計(jì)值大 6mm左右，以便順利安裝封頂

9、塊。（6）豎曲線段推進(jìn)時(shí)，在安裝拱底塊時(shí)根據(jù)實(shí)際情況予以落低或抬高，減少管片卡殼”現(xiàn)象143推進(jìn)時(shí)的針對(duì)性措施推進(jìn)前檢查各油泵襯墊的完好情況，發(fā)現(xiàn)有破損的及時(shí) 調(diào)換，同時(shí)應(yīng)仔細(xì)觀察襯墊與管片環(huán)面的吻合程度，對(duì)不吻合處可 增設(shè)石棉或橡膠鍥子來(lái)調(diào)整，確認(rèn)吻合后再開(kāi)始推進(jìn)。在盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)，及時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)要求、盾構(gòu)穿越土層的變 化、上部載荷情況以及測(cè)量資料來(lái)調(diào)整各項(xiàng)施工參數(shù)，將盾構(gòu)姿態(tài) 嚴(yán)格控制在設(shè)計(jì)允許偏差范圍之內(nèi)。同時(shí)，結(jié)合隧道襯砌的實(shí)際情 況，在不超出偏差范圍的情況下，對(duì)盾構(gòu)姿態(tài)作適當(dāng)調(diào)整，使盾構(gòu) 機(jī)與管片盡可能處于同心狀態(tài)。當(dāng)管片與盾構(gòu)機(jī)軸線夾角較大、管片與盾構(gòu)機(jī)殼間隙較 小又必須進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)調(diào)

10、整時(shí)，可以采取以下措施：通過(guò)粘貼糾偏鍥子來(lái)調(diào)整襯砌環(huán)面；推進(jìn)時(shí)，前半環(huán)順著管片原軸線方向推進(jìn)，待管片與機(jī)殼之間 的縫隙增大后，后半環(huán)推進(jìn)時(shí)再對(duì)盾構(gòu)姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整。以上兩種措施結(jié)合運(yùn)用，可以使管片與盾構(gòu)機(jī)之間的軸線夾角 變小，同時(shí)減少管片外部的破碎。同步注漿時(shí)，控制好注漿量的分布和注漿壓力。管片與 機(jī)殼上部無(wú)縫隙時(shí)，增大上部的注漿孔注漿量及注漿壓力，下部注 漿孔不注，通過(guò)漿液將管片往下壓；如管片與機(jī)殼下部無(wú)縫隙時(shí)則 反之。正常推進(jìn)時(shí)，在總注漿量不變的前提下，減少管片下部注漿 孔的注漿量，可以減少管片的上浮。在曲線段推進(jìn)和糾偏時(shí)通過(guò)有 目的地選擇盾尾同步注漿孔，改變各個(gè)注漿孔的注漿量分配和注漿 壓力

11、，來(lái)調(diào)整管片姿態(tài)。144把好管片質(zhì)量關(guān)對(duì)進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)的管片，應(yīng)逐塊進(jìn)行檢查。發(fā)現(xiàn)管片明顯存在 質(zhì)量問(wèn)題的，應(yīng)堅(jiān)決退回生產(chǎn)廠家，不讓一塊不合格管片下井。同 時(shí)派專人負(fù)責(zé)管片的生產(chǎn)，進(jìn)駐生產(chǎn)廠家掌握管片生產(chǎn)情況，將施 工中發(fā)現(xiàn)的管片質(zhì)量問(wèn)題，及時(shí)向生產(chǎn)廠家反饋，督促生產(chǎn)廠家改 進(jìn)生產(chǎn)工藝，提高管片質(zhì)量。管片存在小的質(zhì)量問(wèn)題可以進(jìn)行修補(bǔ) 處理的，應(yīng)在地面進(jìn)行修補(bǔ)、并做好標(biāo)識(shí)，養(yǎng)護(hù)到設(shè)計(jì)規(guī)定強(qiáng)度后 再下井使用。1.5結(jié)論在盾構(gòu)法隧道施工過(guò)程中，通過(guò)采取各種措施，特別是控制好 管片拼裝操作質(zhì)量，管片破碎現(xiàn)象發(fā)生幾率較原來(lái)減少50%左右,尤其是標(biāo)準(zhǔn)塊與鄰接塊接縫部位的破碎大為減少，從而減少了由于 管片破碎

12、引起的滲水、漏漿現(xiàn)象，對(duì)于提高隧道的質(zhì)量，保證隧道 的安全運(yùn)行，具有一定的意義。2管片修補(bǔ)方案管片運(yùn)輸、吊放和拼裝過(guò)程中，不可避免地會(huì)產(chǎn)生管片碎裂， 從而導(dǎo)致隧道滲漏水。主要采取措施可分為以下方面，即：管片出廠前修補(bǔ)、工地現(xiàn) 場(chǎng)地面修補(bǔ)、工地現(xiàn)場(chǎng)井下修補(bǔ)、拼裝結(jié)束后的碎裂再次修補(bǔ)、滲 漏水的封堵等。2.1、管片出廠前修補(bǔ)我們要求管片生產(chǎn)廠家在管片出廠前，必須對(duì)成品管片的外觀 進(jìn)行檢查。發(fā)現(xiàn)管片有缺邊少角等情況時(shí)，由專業(yè)修補(bǔ)人員進(jìn)行修 補(bǔ)，待修補(bǔ)處具有一定強(qiáng)度時(shí)，方能運(yùn)輸出廠，同時(shí)做好管片修補(bǔ) 記錄，以備核查。2.2、工地現(xiàn)場(chǎng)地面管片修補(bǔ)與止水材料、傳力材料的粘貼由于管片吊運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)管片堆場(chǎng)時(shí)，經(jīng)

13、常會(huì)造成管片缺邊掉角現(xiàn) 象。因此，在管片卸車和翻運(yùn)中，必須細(xì)致認(rèn)真。一旦發(fā)現(xiàn)管片有 碎裂現(xiàn)象，由專人對(duì)碎裂部位進(jìn)行及時(shí)清理，同時(shí)，采用雙快水泥 予以修補(bǔ)，待修補(bǔ)部位具備一定強(qiáng)度時(shí)再吊入隧道使用。在止水材料和傳力襯墊粘貼時(shí)，必須按照規(guī)定進(jìn)行粘貼，防止 由于粘貼不正確造成管片在拼裝時(shí)受力不均而碎裂。2.3、井下管片修補(bǔ)對(duì)已經(jīng)拼裝完成，造成管片有碎裂的部位，在管片脫出盾尾并 具備修補(bǔ)條件時(shí)，對(duì)碎裂部位進(jìn)行清理，鑿除碎裂的部分，并由專 人進(jìn)行修補(bǔ)，為保證管片的外觀質(zhì)量，必須消除由于修補(bǔ)造成的色 差。2.4、管片滲漏水的封堵（1）環(huán)、縱縫及手孔滲漏水封堵對(duì)環(huán)、縱縫滲漏水現(xiàn)象，我們主要采用嵌入海綿條，同時(shí)

14、用雙 快水泥予以封堵。手孔滲漏水一般為橡膠密封圈損壞造成的，主要 采用更換密封圈的方法進(jìn)行消除滲漏水。如以上方法均無(wú)法有效封 堵滲漏水，則米用下面的方法進(jìn)行。咼壓灌注堵漏高壓灌注堵漏工藝，主要為在管片裂縫內(nèi)注入水溶性聚氨酯堵 漏劑，使其遇水分散乳化，進(jìn)而凝膠固結(jié)，與周圍混凝土粘接，起 到止水和加固補(bǔ)強(qiáng)的雙重功能。施工工藝尋找裂縫對(duì)潮濕的部位，先清掃結(jié)水，待潮濕部位全部清理干凈、表面 稍干時(shí)，仔細(xì)尋找裂縫，用色筆或粉筆沿裂縫做好記號(hào)。鉆孔按混凝土結(jié)構(gòu)厚度，距離裂縫約150350m m,沿裂縫方向兩 側(cè)交叉鉆孔?？拙喟船F(xiàn)場(chǎng)情況而定，以兩孔注漿后漿液在裂縫處能 交匯為原則，孔徑采用非標(biāo)的13mm針頭

15、。孔與裂縫斷面成45度 60度傾角交叉，并交匯與外側(cè)向內(nèi)1/3范圍。埋設(shè)止水針頭止水針頭是漿液注入裂縫內(nèi)的連接件，埋設(shè)時(shí)用專用工具緊固，并保證針頭的橡膠部分及孔壁在未使用前干燥，否則在緊固時(shí) 容易引起打滑。裂縫修補(bǔ)灌注漿液從第一針頭開(kāi)始，當(dāng)漿液從裂縫處冒出，應(yīng)立即停止 灌注，移入下一枚針頭，以此類推，直至全部灌滿為止。為使裂縫完全灌滿聚氨酯漿液，應(yīng)進(jìn)行二次注入。第二次注入應(yīng)與第一次注入間隔一段時(shí)間，但必須在聚氨酯漿液完全凝固前完 成。表面清理待聚氨酯漿液凝固后，管片表面應(yīng)及時(shí)清理，保證隧道外觀良 好。2）施工用材料水溶性聚氨酯堵漏劑；雙快水泥；泡沫條；高壓注漿泵專用止水針頭；3）施工設(shè)備；高壓

16、注漿泵；電錘、沖擊鉆；鋼絲鉗等零星工具。管片修補(bǔ)材料粘結(jié)劑選甲苯乙烯-丁二烯共聚物（麥斯特BARRAEMULSLON57 乳液）；107#膠粘劑（可以粘結(jié)劑代用）；管片生產(chǎn)用同品種水泥和 42.5白水泥；修補(bǔ)用的砂應(yīng)先過(guò) 0.9 mm篩；修補(bǔ)用的石子選用5-16 伽細(xì)石（需沖洗）；管片修補(bǔ)劑：將粘結(jié)劑與水泥按體積1:2配置， 攪拌均勻，制成乳狀稠度粘結(jié)漿體。.管片修補(bǔ)方法（1 ）龜裂及寬度小于0.2 mm的裂縫直接用細(xì)砂皮把裂縫周圍磨平即可。（2）氣泡的修補(bǔ)1）管片拆模后由專人負(fù)責(zé)檢查，管片四周包括密封墊溝槽兩側(cè)，底面的氣泡采用107#膠結(jié)劑加水泥混合膩?zhàn)樱ㄒ詽M足操作要求 的稠度）2）進(jìn)水池養(yǎng)

17、護(hù)前用細(xì)砂皮打磨平整光滑。3）管片凹槽側(cè)面的氣泡填補(bǔ)于出廠前進(jìn)行，修補(bǔ)前需清潔管片表面。（3）缺棱掉角的修補(bǔ)1）修補(bǔ)前將混凝土基層上的松散顆粒、油脂或其他污物清理 干凈，再用水浸透基層。2）將管片修補(bǔ)劑與（快硬）水泥混合成漿體（以滿足修補(bǔ)操作要求的稠度），用抹刀涂于準(zhǔn)備好的潮濕（面干）混凝土表面， 表面的空隙要涂滿，一次修補(bǔ)厚度不超過(guò)5伽，等漿體干后馬上再 抹一層，直至抹平，將多余的漿體清理干凈。3）缺棱掉角深度大于1 cm可采用修補(bǔ)砂漿修補(bǔ)，修補(bǔ)砂漿配比：管片修補(bǔ)劑：（快硬）水泥：砂=1: 2: 1.5,須二次修補(bǔ)。4）修補(bǔ)好以后應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)養(yǎng)護(hù)，保持潮濕狀態(tài)，不少于 3天5）用砂皮打磨光滑。

18、（4）當(dāng)管片破損深度5mm時(shí)先用鑿子刮去表面微細(xì)裂痕，用水清洗基面，清除所有的浮漿、 油跡、粉塵等雜物，然后裝上木模板，用管片修補(bǔ)劑進(jìn)行修補(bǔ)填平， 干透后再用砂紙將表面打磨平整。當(dāng)管片露筋時(shí)基層處理，用刀刮去鋼筋表面的污垢，再用高純度酒精清洗鋼 筋，并清除表面所有雜物。待干透后，在管片周邊裝好木模板，再 用管片修補(bǔ)劑將修補(bǔ)部位填平，干透后再用砂紙將表面打磨平整。當(dāng)管片邊角崩塊時(shí)基層處理，用鑿子刮去表面微裂痕，并清除表面所有雜物。然 后在管片周邊裝好木模板，再用管片修補(bǔ)劑將修補(bǔ)部位填平，干透 后再用砂紙將表面打磨平整。2.7.其它注意事項(xiàng)白水泥用來(lái)調(diào)控修補(bǔ)混凝土的色差，摻加比例一般需大 于總水泥用量的5