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結(jié)合廣州地鐵談盾構(gòu)隧道質(zhì)量控制
摘 要:結(jié)合廣州市軌道交通四號線黃村—琶洲站區(qū)間盾構(gòu)工程實例,概括盾構(gòu)隧道施工中常見的質(zhì)量問題,統(tǒng)計分析其產(chǎn)生的原因,并提出相應(yīng)的解決辦法,以保證隧道的穩(wěn)定性。關(guān)鍵詞:質(zhì)量,措施,隧道,裂紋
1工程概況
廣州市軌道交通四號線黃村—琶洲站盾構(gòu)區(qū)間主要由兩條圓形盾構(gòu)隧道組成。隧道雙線長度為3832.525m;隧道標(biāo)稱內(nèi)徑為5.4m;埋深為9.6m~23.6m;平面最小曲線半徑為650m;最小豎曲線半徑為3km;最大坡度為28‰;最小坡度為3‰。區(qū)間隧道洞身所穿過的圍巖主要在⑥,⑦,⑧,⑨泥質(zhì)粉砂巖層中通過,工程采用日本三菱公司制造的兩臺刀盤開挖直徑為6.29m的盾構(gòu)機(jī)施工。
2施工過程中出現(xiàn)的質(zhì)量問題
右線施工自始發(fā)掘進(jìn)以來,共掘進(jìn)156環(huán),出現(xiàn)了管片破損、錯臺、滲水、上浮、隧道軸線偏差等諸多質(zhì)量問題。存在的主要質(zhì)量問題如下:
1)崩缺、裂紋。自右線始發(fā)掘進(jìn)至今,管片出現(xiàn)的崩角、崩裂幾率較高,主要表現(xiàn)在3點,9點位置,一般在管片脫出盾尾后出現(xiàn)。共計崩角有37處,占總掘進(jìn)環(huán)數(shù)的24%。裂紋主要集中在63環(huán)~72環(huán),每環(huán)5點~7點位置均有幾道裂紋,最長達(dá)到1.2m。共計裂紋18處,占總掘進(jìn)環(huán)數(shù)的6.5%。
2)滲漏水。拼裝時,由于止水條被扯破或者位移,K塊容易產(chǎn)生滲漏水,在右線隧道79環(huán)~91環(huán)較嚴(yán)重。
3)錯臺。普遍出現(xiàn)了上下錯臺的情況,沿盾構(gòu)掘進(jìn)方向,管片錯臺呈下臺階式,最大錯臺值達(dá)30mm。當(dāng)坡度變化后,螺栓孔被拉裂,在豎曲線段錯臺呈上臺階式,兩側(cè)錯臺通常為10mm~15mm。共計錯臺18處,占總掘進(jìn)的11.6%,其中,超過20mm的達(dá)11.6%。
4)上浮。在前100環(huán),共出現(xiàn)了三次隧道上浮,分別在10環(huán)~25環(huán),59環(huán)~66環(huán),78環(huán)~88環(huán)。最大超限位置在85環(huán),與設(shè)計位置垂直偏差達(dá)161mm。
3質(zhì)量問題產(chǎn)生的主要原因
3.1管片崩缺、裂紋產(chǎn)生的原因
管片的崩缺、裂紋對隧道產(chǎn)生的危害比較大,管片損壞后進(jìn)行修補(bǔ),修補(bǔ)后的防水性能比原始混凝土差,這樣在今后的使用過程中,管片最先損壞的應(yīng)該是這些以往受過損壞的部位,所以管片的損壞對永久結(jié)構(gòu)的使用壽命有一定的影響。造成管片崩缺、裂紋的主要原因如下:
1)盾構(gòu)機(jī)方面的原因,三菱盾構(gòu)機(jī)存在的主要問題。
盾尾間隙過小。盾尾與管片外表面的間隙僅35mm(而海瑞克盾構(gòu)機(jī)為70mm),管片環(huán)軸線與盾尾軸線稍有偏差,即產(chǎn)生盾尾對管片的擠壓、憋壓、拉刮等作用,易造成管片損壞。千斤頂布置不合理。千斤頂?shù)姆植寂c管片塊接縫不匹配,不管如何調(diào)整K塊位置,總出現(xiàn)千斤頂撐靴作用在接縫上(騎縫),易導(dǎo)致管片崩角。盾尾鉸接方面的原因,施工時主動鉸接表現(xiàn)為剛接,使盾尾與管片的適應(yīng)性變差。
2)盾構(gòu)操作方面的問題。
吊運和拼裝過程中的碰撞損壞,盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)控制不好。如蛇行或盾構(gòu)機(jī)軸線與管片軸線偏差過大,各組推進(jìn)千斤頂推力相差過大等。
3)管片上浮方面的原因。
隨著盾構(gòu)推進(jìn),管片環(huán)脫出盾尾后,立刻受到漿液或地下水浮力的作用要上浮,而位于盾尾內(nèi)剛拼裝的管片則受到盾尾約束,使管狀的隧道結(jié)構(gòu)相當(dāng)于懸臂梁,在盾尾附近的管片受到的彎矩最大,故管片的開裂往往在脫出盾尾后2環(huán)~3環(huán)處出現(xiàn)的概率最大。
4)管片環(huán)橢變造成裂縫。
管片環(huán)橢變可由于自重作用、浮力作用、注漿偏壓等原因造成。硬巖段管片環(huán)橢變往往表現(xiàn)為“橫鴨蛋”式,即管片環(huán)上下發(fā)生變形。發(fā)生橢變后,管片環(huán)腰部受到負(fù)彎矩作用,管片內(nèi)弧面受壓,腰部縱縫相互擠壓而易出現(xiàn)崩角、崩邊以及螺栓孔拉裂等損壞;而管片底部、拱部受到正彎矩作用,管片內(nèi)弧面受拉,頂部、底部縱縫張開,接縫外側(cè)相互擠壓而易出現(xiàn)崩角、崩邊等損壞。由于頂部、底部接縫崩裂往往出現(xiàn)在接縫外側(cè),在隧道內(nèi)難以發(fā)現(xiàn),但此類裂縫對止水槽破壞大,易產(chǎn)生漏水。故實際觀察到的現(xiàn)象是位于隧道腰部(3點,9點附近)的裂縫數(shù)量多,但漏水往往在隧道頂部居多。
5)管片扭轉(zhuǎn)。
管片扭轉(zhuǎn)后,會導(dǎo)致管片端部(千斤頂?shù)淖饔妹?的受壓區(qū)混凝土開裂或相鄰兩塊管片接縫處崩角破壞。
3.2管片滲漏水產(chǎn)生的原因
管片滲漏水主要表現(xiàn)為裂紋滲水,K塊漏水,接縫漏水,吊裝孔因卸水導(dǎo)致階段性滲水。產(chǎn)生原因有以下幾點:
1)管片本身質(zhì)量原因。管片制作和養(yǎng)護(hù)過程中出現(xiàn)的質(zhì)量問題。
2)管片壁后注漿防水。壁后注漿實施的好與壞直接影響到隧道的施工質(zhì)量,注漿的好壞影響地面沉降控制,在硬巖段,注漿不足還會導(dǎo)致隧道上浮。事實上,注漿也是隧道的第一道防水防線,注漿不足,直接致使接縫防水和管片防水。
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