地铁盾构管片破损原因分析及防治技术的研究

地铁盾构管片破损原因分析及防治技术的研究

摘要：随着近些年来我国各城市地区对地铁建设的高度重视，目前我国已经有至少25个城市拥有地铁，运营线路多达40余条，但由于受到地铁的长期通车运行以及在拼装、运输等过程中存在问题的影响，导致目前在我国部分地铁工程当中出现了盾构管片破损的问题，如果无法对其进行有效防治处理，势必会影响地铁的长久、安全运营。因此在这一背景下，本文将通过在分析地铁盾构管片破损原因的基础上，尝试为如何防治地铁盾构管片破损提供相应的技术手段以供参考。

关键词：地铁盾构管片；破损原因；防治技术

引言

通常情况下，在管片和地铁盾构机外壳相互接触的位置以及隧道衬砌的内侧、外侧，拱底及拱顶等位置处比较容易出现地铁盾构管片破损的情况，包括管片上出现数量不等、大小不一的裂缝、管片崩角和崩边等问题，因此需要通过对地铁盾构管片进行有效防治，以避免其出现破损问题而影响地铁的正常通车运行。基于此，本文将对地铁盾构管片破损原因和防治技术展开初步探究。

一、工程概况

在某地铁施工工程当中，施工人员在将0环管片拆除之后出现了漏水涌砂的情况，导致这一地铁区间当中一共有6环盾构管片出现了大面积形变以及错台的情况。左右线隧道中心距为14m，管片破损位置同端头加固区域距离较近。隧道断面为单线圆形隧道，管片外径和内径分别为6m和5.4m，由一块封顶块和两块邻接块以及3块标准块共同组成整个

全环。管片厚度为0.4m，环宽度为1.5m，环、块之间均采用弯螺栓相互连接和错缝拼装的方式。在后期的现场检查过程中，有工作人员发现在管片的接头处边界混凝土出现了小块破损，比如说在614、615环管片的部分螺栓孔位置处出现了纵向裂缝以及破碎等现象。缺损块的平均尺寸为30cm×8cm×5cm，同时还有局部螺栓屈服以及拉出等现象。

二、地铁盾构管片破损原因

（一）管片运输不当

通过笔者对地铁盾构管片的长期观察，发现导致地铁盾构管片出现破损问题的一大重要原因便在于盾构管片在运输过程中存在运输不当的情况，导致管片磕碰，进而产生裂纹以及破损现象。这主要是由于工厂在完成管片制备之后需要通过水平或垂直搬运的方式将其送至施工现场进行拼装，但如果在管片运输的过程中，施工人员未能有效控制搬运和吊装管片的力度，或是由于其操作不熟练等原因，则极有可能导致管片相互碰撞甚至出现小块破碎的问题。

（二）管片拼装错误

在拼装管片的过程中，如果管片环面或相邻块间接触面比较粗糙不平，则比较容易导致应力集中在衬砌角部，从而使得管片角部出现破损的情况。此外，因前一环环面缺乏足够的平整性，导致相邻块间出现错位情况，从而在拼装下一环管片时比较容易产生环面纵向错台的情况，此种情况也比较容易导致应力集中，进而加速管片角部破损[1]。在安装拱顶块的过程中，如果先安装的管片缺乏足够的圆度，则容易导致拼装间隙过小，此时如果有拱顶块被强行顶入，则势必会导致其和邻接块接缝出管片出现破损问题。一般在封顶块、邻接块接缝的两侧位置处容易出现破损现象。在将隧道管片实际拼装成环后，横向以及竖

向的衬砌直径将会出现一定偏差。此外，如果在施工过程中，管片环面和盾构推进方向有夹角存在，则受到合力作用的影响，管片也比较容易出现破碎问题。

（三）施工渗漏原因

事实上，在地铁盾构隧道施工过程中，往往存在诸多的施工风险，而受各种风险因素的影响，也比较容易出现地铁盾构管片破损问题。比如说曾经在上海某地铁盾构隧道施工过程中出现了大面积渗漏水的情况，受此影响，其部分盾构管片出现了裂缝和破碎问题。而在南京明故宫站的地铁盾构施工当中，因施工人员出现旋喷施工操作不当的问题，从而破坏了相邻隧道管片。

三、地铁盾构管片破损的防治技术分析

（一）预防管片破损

1.妥善运输

为了能够有效避免地铁盾构管片出现破损问题，在运输管片的过程中需要格外注重防止其出现相互碰撞和局部撞击的问题。因此本文认为，在实际进行管片运输的过程中，一方面需要重点加强对吊装运输人员的技能管理和安全意识的强化培训，使其能够严格按照相关标准要求规范完成地铁盾构管片的运输，另一方面施工人员可以通过将适量的缓冲垫木放置在层间，进而在运输过程中起到一定的缓冲和保护作用，以避免盾构管片出现破损问题。

2.拼装管理

在进行管片的拼装过程中，通过前文的分析研究可知由于管片失圆，比较容易导致其出现崩角、裂纹的情况[2]。因此在工程当中，除了需要从安装人员的管理角度入手，督促其不断提高自身的操作技能与职业素养下，还可以通过粘贴柔性衬垫的方式对环面的平整度进行相应调整，并在推进时通过切实结合实际地质情况与工艺条件，合理设置相应的推进参数。由施工人员严格按照既定的设计轴线拟合盾构机姿态及制备完毕的管片，在保障控制盾构坡度同设计轴线之间的偏差始终控制在1%以内下，进而使得地铁盾构管片具有较高的完整性。

3.风险管控

考虑到施工中各相关风险因素也会在不同程度上影响地铁盾构管片，因此对于成品管片，施工人员需要结合工程实际情况将其统一放置在指定位置并做好相应的保护处理，同时在施工过程中需要注重加强对施工环境等巡视和检查力度，一方面切实保障施工人员可以严格按照相关技术标准要求进行规范操作，以防止因操作不当等原因而导致盾构管片出现破损、裂缝等问题。另一方面，其也需要重点保护成型隧道，做好施工隧道中的防渗漏处理，进而避免出现成型管片被大面积损坏的情况。

（二）修复破损管片

针对已经出现破损和裂缝的管片，工作人员需要及时对其进行修补和修复处理。如果管片只出现了一般破损现象，破损面非常小，破损程度也比较轻微，不存在管片露筋的情况，则施工人员可以直接采用抹面修补的方式，通过利用锚筋搭配挂网和水泥砂浆的方式对其进行相应修补。但如果管片破损部位已经出现露筋且破损面积相对较大，则此时施工人员需要结合实际情况采取相对应的衬砌环加固技术。比如说施工人员可以通过利用渗透以及劈裂等作用使得水泥浆液能够与土体进行充分结合，进而构成一种强度较高的水泥土

固结体以及树枝状水泥网脉体，在实际操作过程中施工人员需要严格按照少量多次的原则进行对称注浆，保障注浆点位置处的水土压力明显小于注浆压力。一般情况下，注浆压力不得超过水土压力+0.5MPa，而每一个管片吊装孔的单次注浆量则需要控制在0.3m3到0.5m3的范围内。

此外，施工人员也可以通过利用衬砌环钢板对破损的地铁盾构管片进行加固处理，即通过将钢板粘贴在破损管片的内环面上，将具有较高强度以及粘结能力的胶粘材料填充在管片和钢板之间，进而将二者构成一个完整的受力整体，以此大大提高管片的荷载能力。如果衬砌环缝出现了较为严重的破损情况，则应当采用骑缝安装的方式在破损管片的内环面处粘将钢板。而如果管片衬砌环内部出现了大量裂缝，则需要采用环内钢套的形式。在实际操作过程中，施工人员需要将厚度在20mm到30mm之间的钢板衬砌粘贴在出现有破损的管片内环上，利用化学锚栓将其牢牢固定后，使用环氧树脂等具有较高强度以及粘结能力的胶粘材料充分填充钢板和管片内环面的间隙，从而使得钢板和管片之间能够实现紧密粘合。这一加固方式不仅不会影响隧道净空限界，同时其方便操作、加固效果良好等特性使其可以有效修复破损的地铁盾构管片[3]。另外，在对破损地铁盾构管片进行修复处理的过程中，还有一种较为常见的修复技术，即衬砌环碳纤维布加固。在施工前，施工人员通过修补平整已经破损的盾构管片衬砌表面，并进行裂纹灌浆封闭，而后打磨需要粘贴碳纤维布位置处的混凝土基面，在保障其具有较高平整度和洁净度下，将胶粘剂均匀刷涂在混凝土表面，而后将碳纤维布布满整个混凝土表面，通过利用刮压板将内部多余的胶粘剂挤出后再重新均匀刷涂粘结剂，在将其内部气泡全部刮压排出后，使得胶粘剂能够完全浸透碳纤维布，当胶粘剂自然凝固后，碳纤维布便可牢固附着在盾构管片上，从而有效修复其破损部位。

结束语

本文通过对地铁盾构管片及其破损问题进行分析，指出由于地铁盾构管片运输不当或是拼装不规范，以及各施工风险等原因，比较容易导致迪特盾构管片出现破损、裂缝等问题，进而影响地铁工程的正常施工以及地铁后续的安全通车运行。为此，本文提出需要相关工作人员需要在运输管片时通过设置缓冲垫木，在拼装管片时利用粘贴柔性衬垫等方式有效防范管片破损。针对已经出现破损问题的管片，则需要结合管片的具体破损程度，若管片破损程度比较轻微，则可以采用锚筋搭配挂网和水泥砂浆的修补方式，若管片破损程度比较严重，则灵活采用相应的衬砌环加固技术，从而有效解决管片破损问题。

参考文献

[1]刘世龙.地铁盾构法施工中的常见质量问题及防治措施分析[J].企业改革与管理，2017（24）：209+212.

[2]段红海，方诗涛，赵东华，王金涛.地铁盾构管片受力分析及管片破损的控制措施研究[J].工程建设与设计，2016（04）：133-136+140.

[3]罗昭明，董志超.地铁盾构隧道管片破损修复技术研究[J].人民长江，2015，46（24）：59-62+93.