地铁盾构管片质量控制对策分析
摘 要：详细介绍了盾构隧道施工过程中出现的主要质量缺陷问题,对影响隧道质量的因素进行分析,提出预防和克服质量问题的措施,最终保证盾构隧道施工质量。
关键词：盾构隧道；质量缺陷；原因分析；预防措施。
步入二十一世纪后，随着我国的高速发展，各个城市都在规划或修建地铁工程，盾构技术相应的被广泛应用。隧道成型质量更是衡量一个工程乃至整个企业整体水平的标杆。本文主要探讨了盾构法施工在工程建设中出现的一系列质量问题，从质量问题的类型、起因、处理和预防措施等方面进行探索论述，能有效遏制质量问题，减少项目堵漏消缺成本
1.盾构施工中发现的质量问题简述及分析 1.1 盾构隧道轴线超限问题
现阶段中长隧道盾构掘进施工时，一般采用导向系统自动测量，掘进过程极容易出现隧道轴线偏差的情况。按照规范要求，盾构掘进过程中水平和垂直偏差≤±50，成型隧道管片姿态垂直与水平偏差≤±100。管片姿态超出容许值就会侵犯建筑物的边界（即“轴线侵限），通常只能采用调整线的方法来处理，影响十分重大。
1.2 管片破损问题
管片是盾构隧道最基本的结构单元，其破损的原因究其根本就是管片结构受力超出其承载能力而导致混凝土结构内剪应力面出现的破损，其主要经历管片生产、管片运输、管片拼装等几个阶段。
1.3 管片错台问题
管片错台是指拼装完成后同一环相邻块或者相邻环之间的尺寸偏差。规范要求，拼装过程中衬砌环内错台≤5mm，衬砌环间错台≤6mm，成型隧道衬砌环内错台≤10mm，衬砌环间错台≤15mm。
1.4 渗漏水问题
管片渗漏水是指管片同一环相邻块或相邻环之间的接缝处和管片预留孔洞出现渗漏水的现象。
1.5 成型管片旋转问题
盾构掘进过程中，后续管片产生便宜扭转的现象称为管片旋转，管片旋转过大会导致测量吊篮磕碰盾构机台车和管片预留点位失效的后果。
1.6 管片椭圆度超限问题
拼装完成后，管片的水平直径和垂直直径的差值与管片外径的比称为管片椭圆度。规范要求管片椭圆度须≤5‰，管片椭圆度超限（横/竖鸭蛋）容易引起管片错台，破损等一系列质量问题，对管片质量影响较大。
2.盾构隧道的严重质量问题产生的原因、处理对策和预防措施 2.1 盾构隧道轴线超限的原因、处理的对策和预防措施 原因分析：
(1)由于工程测量误差导致盾构姿态超出限差范围，如仪器精度、内业计算误差、轴线输入数据错误等问题。
(2)由于导向系统不未定期检校、自身故障未及时处理或测量吊篮支架变形未发现等现象引起的轴线偏差。
(3)由于管片上浮引起的轴线超限。
(4)地质情况较差，岩石的软硬不均，含水量丰富，水位高水压高，也容易在掘进过程中使盾构机产生偏移乃至轴线超限。
防止措施：
(1)在日常测量工作中应强化对测量工作的监督管理，多测多复核，以保证测量结果的准确性。
(2)应定期进行人工姿态复测，复核导向系统数据来校核自动测量产生的误差。
(3)在试掘进期间确定管片上浮量，合理控制盾构掘进垂直姿态，强化同步注浆和二次注浆管理，定期试验检测砂浆配比及粘稠度，确保砂浆质量及注浆方量。同时，强化隧道变形监测，及时采取有效措施。
(4)秉承“勤纠慢纠”的原则，合理控制每环纠偏量，在保证质量的前提下缓慢纠正轴线至限差范围。
2.2 管片破损的原因、处理的对策和预防措施
原因分析：（1）管片在运输过程导致缺棱掉角。（2）管片在拼装过程磕碰或拼装机抓举头处挤压破损。（3）拼装完成后推进期间因间隙不良、受力不均、注浆压力过大等外力作用引起破损。
防治措施：管片临时存放支架选用稳固，与管片接触面柔软的支架，管片洞内水平运输时，如需放置硬质材料（钢轨、水管等）混同管片一并运输，需在管片棱角上放置角铁进行保护；管片拼装期间，拼装头与管片间安放软垫，防止吊装孔周边挤裂；每环测量盾尾间隙，保证盾体与管片同心，盾构机纠偏严格执行“勤纠、慢纠、缓纠”原则，避免纠偏导致区压差过大，管片受力不均引起破损，二次注浆严格控制注浆压力在0.3～0.5MPa。
图 1 管片保护措施
2.3 盾构隧道错台的原因、处理的对策和预防措施
原因分析：（1）管片姿态与盾构姿态和线性不匹配，管片选型有误；（2）管片椭圆度过大，整体受力效果差，受力后整体变形，导致环间或环内错台；（3）管片受外力引起错台，如管片上浮、二次注浆压力过高、过度纠偏去压差过大等。
防治措施：根据千斤顶形成差、管片间隙等因素，及时进行管片姿态纠正，使其适应盾构姿态及隧道线型；通过盾尾间隙、全断面测量等手段进行椭圆度测量，根据椭圆度数据及时调整，保证管片处于正圆状态；严格控制盾构纠偏量，二次注浆压力，通过顶部注入双液浆控制上浮，双液浆初凝时间控制在40S左右为宜。
2.4 盾构隧道渗漏的原因、处理的对策和预防措施
原因分析：（1）止水条失效导致接缝渗漏，失效可能原因为止水条粘贴质量差，管片接缝位置间隙过大，止水条间有缝，接缝间隙过小，过度挤压止水条变形，管片接缝破损有渗水通道；（2）管片壁后注浆不密实，第一道防水层失效；（3）管片本身质量缺陷，自防水失效
防治措施：防治措施：加强管片进场验收工作，加强止水条粘贴验收工作；合理管片选型，及时调整管片椭圆度使其保持正圆；同步注浆采用注浆压力与注浆量双控指标，紧跟二次注浆填充同步注浆干缩裂缝。
图 2 止水条粘贴效果图
2.5 管片旋转的原因、处理的对策和预防措施
原因分析：（1）刀盘长时间朝同一方向转动，盾构机在相反方向的扭距作用下，通过千斤顶带动管片发生扭转；（2）因管片螺栓孔径尺寸误差积累和拼装顺序一个方向的次数明现多于另一方向；（3）在线路转弯段，推进千斤顶作用力产生不对称的横向分力，对管片产生的附加扭矩。
防治措施：掘进过程根据盾构机滚动角及时调整刀盘转向；发现管片旋转后，可通过逐环反向微调管片，进行旋转调整；线路转弯半径过小，在掘进过程可逐根收缩千斤顶释放千斤顶附加扭矩。
2.6 管片椭圆度超限的原因、处理的对策和预防措施
原因分析：（1）盾尾间隙过小或盾尾底部积渣过厚，盾尾长距离压迫管片，导致被压迫侧管片径向直径变小；（2）管片拼装过大，局部纵缝间隙过大，推进过程受千斤顶力作用，管片环向变形；（3）管片拼装时，局部管片与盾体不平行，存在“内、外翻”的情况，拼装完成后成“喇叭口”。
防治措施：通过管片选型及时调整盾尾间隙，保证盾体与管片处于同心状态，管片拼装前，必须清理盾尾底部积渣；每环管片拼装前，测量封顶块插入宽度，达到理论宽度后才能安装；管片安装期间，加强管片拼装质量的控制，逐块检查管片缝，避免有管片缝大小不均的情况。
图 3椭圆度测量模拟 3.结论
由于隧道掘进是一种机械化程度高且全程流水式作业的施工过程，其很多质量问题都是相对隐蔽的，需要一段时间才能显示出来，比如管片错台、渗漏水和上浮，只有脱出盾尾后才能发现。实践证明，盾构隧道施工质量控制的关键是过程把控，控制轴线偏差，合理选型，把控注浆压力及方量，全过程把控方能确保
隧道成型质量。经过实践和探索，并持续的总结和归纳并应用到工程建设中，才能进一步提升施工质量。
参考文献
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[5]《盾构法隧道施工与验收规范》 GB 50446-2017. [6]《地铁设计规范》 GB 50157-2013.
[7]《地下铁道工程施工及验收规范》 GB 50299-1999.
-------------------------------------------------------- 作者简介：
1、袁伟良（1994-），男，助理工程师，2017年毕业于安徽理工大学测绘工程专业