地铁隧道盾构法施工质量控制重点及措施

常富贵

摘要：文章对盾构技术进行了概述，并重点分析了地铁隧道盾构法施工中出现的质量问题以及相应的控制措施，以供参考。

关键词：地铁隧道;盾构法;施工质量

一、盾构技术概述

盾构法施工，就是利用有特定形状的盾构掘进机钢制构件，按照设计的隧道轴线通过挖掘土体向前掘进，完成隧道土体开挖和管片拼装，进而完成隧道开挖支护的施工技术。在刀盘开挖土体阶段，钢制构件用来维持土体稳定、保护作业人员安全施工。当使用盾构机修建地下隧道时，盾构法施工基本原理是根据隧道埋深和地质情况，在土仓建立一定的土仓压力，利用土舱压力或者泥水压力来平衡掌子面的水土压力，以此保证掌子面稳定;选取合理的掘进参数，进行隧道开挖，确保刀盘开挖土体和推进施工时掌子面稳固，力求把对岩体的扰动降到最低，尽最大可能降低对地面建构筑物和地下管线等设施的影响。盾构施工过程中，通过同步注浆和二次注浆，填充施工空隙，控制沉降，确保施工安全和质量。

随着盾构施工技术发展，盾构机的种类和开挖直径呈现多样化，如盾构有土压平衡式、泥水平衡式、双护盾、矩形盾构机等。在城市地下隧道施工中，目前主要使用土压平衡和泥水加压平衡盾构，在一些地质情况复杂的地层中，也能够很好地满足施工技术规范要求。

二、地铁隧道盾构法施工质量控制重点及措施

1、管片渗水的原因及处理措施

目前，在建和已投入运营的轨道交通隧道结构均普遍出现管片渗漏水病害。通过调查发现，渗漏水主要集中在管片的环、纵拼接缝处，手孔螺栓处，以及管片贯穿裂纹处。在建设过程中若出现下列问题，则管片会出现不规则裂缝和止水带破坏，地下水通过止水带间隙从管片拼接缝、螺栓手孔及裂纹处渗出。

1.1 管片渗水的原因分析

①管片自身质量缺陷

在管片生产过程中，设置密封垫的沟槽部位混凝土不密实有蜂窝、气泡等缺陷，管片拼装完成后，地下水绕过密封垫，从蜂窝、气泡孔处渗漏进来。

②管片止水条脱落

在拼装过程中，管片发生了碰撞，使止水条脱落或断裂，使密封垫没有形成闭合的防水密封圈。

③ 管片背衬注浆不饱满

盾构掘进中盾尾同步注浆量不足或注浆不及时，会造成管片背衬空隙填充不密实，管片与地层间隙积水，若管片密封条贴合不紧密，水压使密封垫压实较薄弱的位置出现渗漏现象。

④盾构与管片的姿态不好

盾构与管片的姿态不好，与轴线偏差大，会影响管片拼装质量，造成管片错台，止水带错位，相邻管片止水带不能正常吻合压紧，从而引起漏水。

⑤掘进过程中推力控制不当

掘进过程中姿态纠偏过快，推进油缸液压千斤顶推力差过大，易造成管片受力不均匀、局部受压过大，导致管片产生破损、裂纹、贯穿性裂缝等，以致产生渗漏水。

⑥ 管片拼装质量控制不严格

管片拼装时，盾尾积水积渣未清理干净，管片止水条区域存在破损，管片止水带错位、断裂及遇水膨胀止水条失效等，均会导致拼装出现空隙形成漏水;管片螺栓紧固不到位，管片防水圈没有压实，或过早紧固管片螺栓，都会导致管片整体出现空隙，也会造成渗水。

1.2 渗水质量缺陷预防及渗水堵漏措施

1.2.1 掘進和管片拼装过程严格把控

盾构掘进过程中，选取合理的推力等掘进参数，控制姿态与隧道轴线拟合，做好同步注浆压力和注浆量满足要求，严格把关管片生产质量和拼装过程，能够有效的防止管片拼装完成后产生渗漏水。

1.2.2 二次补浆

对存在漏水的管片首先进行二次补浆，二次补浆能够在根本上堵住渗水通道。二次补浆首先采用单液浆，注浆压力控制在一定范围内，观察堵漏效果;效果不明显后注双液浆，注浆压力可以稍微提高。

1.2.3 环纵缝注浆堵漏

当二次补浆后环纵缝仍然存在漏水时，采用注浆进行封堵。注浆措施如下：对环向缝和纵向缝全部采用快干高强度砂浆（含环氧树脂类成分）封闭，为后面灌浆做准备，封闭的时候向内凹进去1-2厘米深的弧形;再在漏水缝上垂直钻孔到止水条处，钻孔间距每米2-3个，同时装上专用注浆嘴，用高压灌浆设备向接缝内灌浆，浆料优先采用环氧树脂，灌浆压力控制在一定范围内，以压满整个接缝为准。

2、管片错台的原因及处理措施

管片错台是拼装好的管片同一环各片，或者是相邻环管片之间的内弧面不平整。人为操作控制不当和管片受力不均匀等都会产生管片错台。

2.1 错台产生的原因

管片错台产生的原因主要有以下几个方面：管片拼装手在拼装过程中未按照标准流程操作，未控制好平整度;管片点位选取不当，选择的管片型号不合理;管片拼装的中心不与盾构机轴心一致;在安装管片时，人为的偏移管片的径向，出现错台;盾尾底部积水积渣清理的不干净，造成此处的管片安装难以就位、不能插入螺栓;在管片完成安装后，未对管片螺栓进行规定的复紧工作;同步注浆时注浆量太大，注浆压力太高，也会造成错台;在掘进施工时，围岩或隧道轴线、转弯半径变化，盾构机的姿态调整不及时或控制不当，造成盾构机姿态大幅度的变化，管片的错台也会造成连锁反应，比如完工后管片的错台，由于管片上浮，也能造成错台现象。

2.2 错台防止措施

选择合理的管片类型和点位以适应设计线路，保证转弯管片的比例和管片螺栓的质量可以满足施工的要求。在工程施工的过程中，选择管片的类型要以设计参数为依据，确保管片中心与盾构机的轴心同心。施工过程中主要依据的是千斤顶形程差，和盾尾间隙等。管片安装的过程必须要以规定的施工规范为标准，严格执行。同时也要管理好注浆过程，根据实际地层的情况，选用最合理的注浆方式，并控制好注浆的压力。

3、管片破损的原因及处理措施

3.1 管片破损产生的原因

①吊运和拼装过程中的碰撞，边缘部分混凝土的脱落。②千斤顶撑靴顶在管片上不正（盾尾间隙不均匀时）会使管片内侧或外侧的混凝土破损。③盾构机姿态调整时，急于纠偏造成受力不均匀、千斤顶行程差过大而导致管片损坏。

3.2 管片破损防治措施

①在吊装、运输、安装过程中应做好防护措施，做好保护工作。②盾构机姿态调整不宜过急，适当调整千斤顶压力差和行程差。③根据隧道曲线走向、盾构姿态和盾尾间隙，选择最恰当的管片类型和拼装点位。

4、盾构法施工精度控制及纠偏

盾构机自身的导向测量系统就可以进行掘进工作中盾构机的定位、管片定位和管片安装顺序的测算工作。但导向系统自身也会出现问题，造成施工误差，所以就需要在盾构机零位测量时设置人工测量标志，便于对系统进行定期或不定期的检查，以确保系统的准确性。一旦出现盾构机操作失误或地质条件突变，造成线路偏移时，要及时纠正。

盾构机纠偏工作中要注意以下几点：在进行刀盘转向变更时，按照一定的间隔进行切换，并且不宜太快;结合掌子面地层情况对掘进参数进行调整，以免再出现偏差;蛇形修正速度不宜太快，要长距离的慢慢修正;测量转站时，确保精度;在进行直线推进时要选择新的基准即当前位置与设计线远方位置上任一点所成的线，以此为据进行线形管理。而对于曲线推进，则要求盾构机的位置点与远点之间的连线与设计曲线相切。

结束语

城市地铁隧道盾构法以其地层适应强、速度快、施工质量有保证等显著的优点被广泛地应用，是一种具备安全性和高速度的城市地铁施工方法，文章对盾构法施工技术及质量控制措施的分析，目的在于提高城市地铁盾构法施工的技术应用质量，促进城市地铁建设的快速发展。

参考文献：

[1]李鸿威.地铁工程中盾构法隧道的质量缺陷和改进办法[J].西部探矿工程，2003（12）：88-86.

[2]周文波.盾构法隧道施工技术及应用[M].中国建筑工业出版社，2004，11.