隧道施工过程中管片破碎现象分析及防治(一)

1.概述
随着城市的发展和扩张，城市交通拥堵问题越来越突出。为了缓解交通拥堵，城市的交通向空和地下发展。地下铁路以其高速、便捷、运量大、无污染、无噪音、不占地面空等优势，正迅速成为缓解交通拥堵的首选。中国的广州、深圳等地近年来也开始了地铁建设。上海地铁1号线于1990年开工建设，1995年正式开通。
1996年，地铁2号线(一期工程)再次正式开工，1999年竣工。
地铁隧道施工中，经常会出现管片断裂、隧道渗水、漏浆、轴线偏差超标、地面沉降等一系列问题。管片断裂是施工中最常见的现象。管片破损不仅会造成隧道渗水、漏浆，还会影响隧道的使用性能。因此，它是隧道施工中的难题之一，必须妥善处理。
2。在，管片断裂是一个常见的管片断裂位置，发生在隧道衬砌的两侧。
衬砌外，一般发生在管片与盾构机壳体的接触部位(拱底块、标准块与相邻块的连接处、封顶块居多)；内侧一般出现在管片的角部(多为标准块、相邻块和封顶块)，很少出现在管片的中部。
3.1搬运和堆放过程中破碎
搬运和堆放过程中的磕碰往往会导致磕碰处出现小块裂纹。
3.2管片拼装作业
3.2.1在拼装过程中，由于管片环形面之间以及相邻两管片之间的接触面不能达到理想的平行状态，衬砌转角首先受力，产生应力集中，导致管片转角断裂。
3.2.2在安装压盖块的过程中，由于预先安装的五块管片不圆，相邻两块管片间隙小，压盖块被强行推入，导致压盖块与相邻管片连接处管片断裂。有时，如果不按设计要求在两侧涂润滑剂，管片就会断裂，断裂部位出现在相邻块的上部和封盖块的两侧。
3.2.3前一环环面不平整，块与块之间有错位，导致下一环环段在装配时断裂。
3.2.4拼装时，为了抢进度，管片就位过快，造成磕碰，管片有错缝时，容易断管片角。
3.2.5管片水平鸭蛋
隧道衬砌由六个管片组成。组装成环后，其外径为6200毫米，内径为5500毫米。组装成环后，内衬的横径和竖径有不同程度的偏差，设计允许偏差值为10mm。组装成环后，内衬的水平直径和垂直直径一般都增大。因此，衬里和屏蔽外壳之间的空间隙在水平方向上减小，在垂直方向上增大。衬砌上的水平鸭蛋主要造成两方面的影响:
(1)衬砌与盾构机内壳的净距减小，特别是盾构机姿态与管片姿态不一致时，盾构机推进时容易擦伤管片，破碎部分一般发生在管片的外弧面，尤其是标准块与相邻块的连接处。
(2)当管片拼装成环后直径为设计直径时，管片纵缝的各槽口应完全一致。水平鸭蛋内衬导致内衬纵缝微开，部分缺口已吻合，部分缺口仍有空缺口，容易因应力集中不均匀导致管片断裂。在这种情况下，破碎一般集中在管片内曲面的拐角处，破碎时间发生在管片脱出盾尾之后。
3.3盾构机姿态与管片姿态的关系不一致
3.3.1在隧道施工过程中，为了控制隧道轴线，需要逐圈测量盾构姿态和管片姿态，并根据测量数据及时调整各种推进参数。当管片与盾构机的相对关系一致，即管片与盾构机基本同心，管片的法平面与盾构机推进方向基本垂直时，管片断裂较少。在实际施工过程中，管片与盾构机的相对关系往往不处于理想状态，当管片环面与盾构机推进方向存在角度时，合力方向的管片容易发生断裂。
3.3.2盾构机轴线与管片圆周轴线夹角过大
盾构推进的过程也是一个不断纠偏的过程。盾构机与管片衬砌环的相对关系不能一直保持在理想状态，特别是转弯时，竖曲线段和纠偏量较大，管片外弧与盾尾内壁的距离沿环向分布不均匀，造成一边距离小，另一边距离大，容易造成“卡死”现象，即两者碰在一起。只要盾构机一推进，管片的某些部分就会断裂。
3.3.3衬环面不良
衬环面不良的原因有很多，如纠偏、装配质量差、环缝夹泥等。管片环面不良导致管片受力不均匀，导致管片在应力集中位置断裂。