1、前言
盾構(gòu)隧道施工中管片錯臺不僅影響隧道外觀質(zhì)量，而且會導(dǎo)致隧道漏水等，是影響隧道質(zhì)量的一個關(guān)鍵因素。本文依據(jù)廣州軌道交通三號線某盾構(gòu)區(qū)間的施工實踐，分析了管片錯臺的主要原因，提出了減少管片錯臺的措施。
2、管片錯臺引致的問題
管片錯臺指的是管片拼裝后同一環(huán)相鄰塊管片間或者不同環(huán)管片之間的尺寸偏差，前者稱環(huán)向錯臺，后者稱縱向錯臺。管片錯臺不僅影響隧道的外觀質(zhì)量，而且會導(dǎo)致以下更嚴(yán)重的問題。
1)隧道漏水由于管片間止水采用三元乙丙橡膠止水帶，每塊管片側(cè)面相同位置都有一圈三元乙丙橡膠止水帶，通過管片間的互相擠壓，使相鄰管片間的橡膠止水帶接觸壓密起到止水作用。通常橡膠止水帶接觸壓密后寬度僅40mm，一般情況下在管片拼裝錯臺超過15ram時止水帶之間的搭接就會不夠嚴(yán)謹(jǐn)，在地下水壓較大的情況下容易造成管片漏水。
圖1由錯臺引起的管片漏水
2)管片開裂由于盾構(gòu)機的推進千斤頂作用在管片上，依靠管片提供坐力使盾構(gòu)機向前掘進。一旦管片拼裝發(fā)生錯臺現(xiàn)象，就容易導(dǎo)致相鄰塊管片間產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，使管片邊緣(包括內(nèi)、外邊緣)發(fā)生開裂、崩角等質(zhì)量問題。
圖2由管片錯臺引起的管片開裂
3)盾尾刷擠壓損壞，從而造成盾尾漏漿、盾尾油脂損耗一般來說，管片錯臺主要是管片出了盾殼后才產(chǎn)生，由于管片環(huán)向形態(tài)具有一定的慣性，即相鄰兩環(huán)管片螺栓孔必須對齊，因此盾殼外的環(huán)向管片錯臺會導(dǎo)致盾殼內(nèi)管片成非標(biāo)準(zhǔn)圓形狀，會造成盾尾與管片之間的間隙不均勻，從而易對盾尾刷擠壓損壞，進而導(dǎo)致盾尾漏漿，這不僅給掘進、清理管片拼裝工作面和管片安裝帶來極大障礙，而且直接影響同步注漿質(zhì)量進而造成新的管片移位和錯臺，同時盾尾漏漿還會造成推進千斤頂損壞以及水泥漿和盾尾油脂的巨大耗費。
3、管片錯臺主要原因
3．1拼裝作業(yè)不規(guī)范
管片拼裝過程是控制管片錯臺非常重要的環(huán)節(jié)，管片拼裝工人的熟練程度以及責(zé)任心直接影響到管片拼裝的質(zhì)量。例如：管片拼裝前盾尾雜物沒有徹底清除；工人在盾構(gòu)機頭下方操作遙控器拼裝上部管片；管片拼裝順序沒有按照由下至上左右交叉的順序；管片拼裝時沒有均布擺勻，螺栓較難穿插；管片拼裝完成后螺栓沒有及時上緊等不規(guī)范管片拼裝作業(yè)，是導(dǎo)致管片錯臺不可忽視的因素。
3．2注漿控制不當(dāng)
當(dāng)管片脫出盾尾后，由于盾構(gòu)掘進過程中的蛇形運動、超挖以及理論間隙，使得管片與周圍土體之間存在一環(huán)形間隙。環(huán)形間隙在盾構(gòu)施工中一般采用襯背注漿工藝進行填充，注入的水泥漿既能起到抑制地層沉降作用，又能起到固定管片和防止隧道漏水的作用。但由于管片自重與所受到的浮力差有22t左右，當(dāng)注入的漿液尚未凝固時，管片在浮力作用下有上浮的趨勢，因此若襯背注漿參數(shù)選擇不當(dāng)，如漿液凝固時間過長、注漿次序和壓力選擇不當(dāng)時，就易因浮力造成管片錯臺。而且通常是采用擠壓式注漿機注漿，漿液出口壓力較難控制，當(dāng)壓力超過0．5MPa時，易對管片造成較大的擠壓，從而導(dǎo)致管片整體變形。
3．3盾構(gòu)機姿態(tài)控制不好
盾構(gòu)機的掘進姿態(tài)控制是盾構(gòu)施工技術(shù)的重點，盾構(gòu)機姿態(tài)的變化直接影響到盾尾間隙的變化。實際掘進時盾構(gòu)機呈蛇形前進，如果盾構(gòu)機掘進姿態(tài)控制不好，盾構(gòu)機的運動軌跡波動包括上下波動和左右波動)幅度過大，再加上管片
形態(tài)的慣性作用，必然導(dǎo)至管片與盾尾之間的間隙不均勻。若盾尾間隙過小，不但可造成管片難以安裝、迎水面被盾尾擠壓造成錯臺現(xiàn)象，嚴(yán)重的會造成管片崩角、盾尾尾刷損壞等問題。
4、減少管片錯臺的措施
4．1規(guī)范管片安裝程序
1)盾構(gòu)機推進完成后，千斤頂撤換到張出臺由工人手動控制。拼裝前首先應(yīng)對盾尾雜物進行清理，如果有漏水現(xiàn)象必須補打盾尾油脂止水，在保證盾尾無雜、無積水的情況下才能開始安裝管片。
2)利用盾構(gòu)機的升降千斤頂把管片吊人，再利用滑動千斤頂進行軸向移動，伸出支護千斤頂進行管片位置的矯正。
3)進行旋轉(zhuǎn)、升降、滑動、壓平操作。管片拼裝應(yīng)遵循由下至上、左右交叉、最后封頂?shù)捻樞?，?yīng)盡量調(diào)校管片位置與上環(huán)管片平順，螺栓孔位置對正，螺栓穿插容易。用拼裝機拼裝旋轉(zhuǎn)調(diào)整時，用遙控裝置操作時不得使用高速按鍵，
并注意掌握使用按鍵的力度和持續(xù)時間，防止移動速度太快、擺動大、移動超限及被裝管片與已裝管片發(fā)生撞擊。作業(yè)人員應(yīng)跟隨管片拼裝位置站位控制，盡量選擇清晰的角度拼裝管片，嚴(yán)禁站在盾構(gòu)機頭下方操作遙控器拼裝上部管片。
4)封頂塊安裝前應(yīng)對止水條進行潤滑處理，安裝時先徑向插入，調(diào)整位置后緩慢縱向頂推；封頂塊安裝到位后，應(yīng)及時伸出相應(yīng)位置的推進油缸頂緊管片，頂推力應(yīng)大于穩(wěn)定管片所需力，然后方可移開管片安裝機。
5)管片安裝完后，應(yīng)用整圓器及時整圓，對管片的變形及時矯正，并在管片環(huán)脫離盾尾后對管片連接螺栓進行二次緊固。
6)管片安裝質(zhì)量應(yīng)以滿足設(shè)計要求的隧道
軸線偏差和有關(guān)規(guī)范要求的橢圓度及環(huán)、縱縫錯臺標(biāo)準(zhǔn)進行控制。
7)管片組裝后，將夾具停在頂部，并將夾鉗朝上，使其處于安全狀態(tài)。
8)在管片拼裝過程中，必須嚴(yán)格控制管片拼裝。
9)剛拼好的管片環(huán)在自重和土壓力的作用下將產(chǎn)生變形，此時可利用整圓器支撐剛拼好的管片環(huán)，同時采用同步注漿及時固定管片環(huán)的形狀和位置。
4．2加強同步注漿管理
1)在漿液性能的選擇上應(yīng)該保證漿液的充填性、初凝時間與早期強度、限定范圍防止流失(漿液的稠度)的有機結(jié)合，才能保證隧道管片與圍巖共同作用形成一體化的構(gòu)造物。盾構(gòu)隧道襯背注漿的漿液配比應(yīng)進行動態(tài)管理，依據(jù)不同地質(zhì)、水文、隧道埋深等情況的變化而不斷調(diào)整漿液性能，以控制地表的沉降和保證管片的穩(wěn)定。
2)在同步注漿過程中合理掌握注漿壓力，使注漿量、注漿速度與推進速度等施工參數(shù)形成的參數(shù)匹配。管片注入口處的注入壓力一般是0．1～0．3MPa，并應(yīng)參考覆蓋土的厚度、地下水的壓力及管片的強度進行設(shè)定。如果設(shè)定值太大會導(dǎo)致管片破壞，造成漿液的外溢。
3)背后注漿的注入時期，應(yīng)在盾構(gòu)機推進的同時或者推進后立即注入，注入的宗旨是必須完全填充尾隙。地層的土質(zhì)條件是確定注入工法的先決條件，對易坍塌的均粒系數(shù)小的砂質(zhì)土和含粘性土少的砂、砂礫及軟粘土而言，必須在
尾隙產(chǎn)生的同時對其進行背后注漿。當(dāng)?shù)貙油临|(zhì)堅固、尾隙的維持時間較長時，并不一定非得在產(chǎn)生尾隙的同時進行背后注漿。
4)注入量必須能很好地填充尾隙。背后注漿量受土體中的滲透、泄漏損失(漿液流到注入?yún)^(qū)域之外)、小曲率半徑施工、超挖、背后漿液的種類等多種因素的影響，一般來說使用雙液型漿液時，注入量為理論空隙量的150％～200％。
4．3盾構(gòu)機姿態(tài)控制
盾構(gòu)隧道線形管理原理是通過一套測量系統(tǒng)，隨時掌握正在掘進中盾構(gòu)機的位置和姿態(tài)，并通過計算機將盾構(gòu)機的實際位置和姿態(tài)與設(shè)計軸線進行比較，找出偏差數(shù)值后調(diào)整盾構(gòu)機千斤頂?shù)哪Ｊ剑苟軜?gòu)機前進曲線和設(shè)計軸線盡可能
接近。但在實際施工中，實際運動軌跡不可能與設(shè)計軸線完全重合，盾構(gòu)機在掘進過程中總是圍繞隧道設(shè)計軸線作蛇形運動，盾構(gòu)掘進總是處于糾偏過程中。我們知道，盾構(gòu)管片結(jié)構(gòu)的特點使其安裝具有一定的慣性，如果盾構(gòu)機掘進軌跡曲度過大，那么盾尾軌跡就會與管片軌跡相交，從而造成了以下兩個嚴(yán)重問題：
①管片無法順利地安裝，只能放松管片間的連接螺栓或加墊片來解決問題，從而增加了錯臺和漏水的可能；
②管片迎水面在脫出盾尾時被盾殼擠壓，使得管片環(huán)向變形和前后錯臺，更為嚴(yán)重的是盾尾被破壞而失去防水功能。
因此糾偏過程中應(yīng)盡量保持盾構(gòu)機姿態(tài)不會有突變，運動軌跡應(yīng)盡量平順。盾構(gòu)機掘進姿態(tài)調(diào)整與糾偏應(yīng)掌握下面幾個原則：①盾尾間隙控制為主，線形控制可以為輔；②在掘進過程中一次糾偏量不能過大，即油缸行程差不能過大，應(yīng)控制在60mm左右
