盾构区间管片开裂原因分析及预防措施
盾构施工时管片产生裂缝的原因及对策
盾构施工时管片产生裂缝的原因及对策盾构施工过程中，管片是构成隧道的主要组成部分，其质量的好坏直接影响到隧道的安全性和使用寿命。
然而，盾构施工中管片出现裂缝的情况时有发生，这可能会导致隧道的稳定性降低，甚至引发严重事故。
本文将探讨盾构施工时管片产生裂缝的原因以及应对策略。
一、原因分析1.地质条件：地质条件是影响盾构施工的重要因素，地下岩体的力学性质和变形特性直接关系到隧道的稳定性。
当地基土质较差、地下水位较高或者岩体裂隙较多时，管片易受到地下水压力和岩体活动的影响而发生裂缝。
2.施工工艺：盾构施工过程中，施工工艺的合理与否对管片质量起到决定性的作用。
如果盾构机工作面的推进速度过快，施工面附近土壤的累积应力将会超过其承载能力，造成管片的变形和破裂。
此外，施工工艺参数的选择和调整不合理也容易导致管片裂缝的产生。
3.材料质量：管片的材料质量直接影响到其抗压和抗弯强度，如果材料质量不符合设计要求或者存在生产缺陷，就有可能出现管片的裂缝问题。
二、应对策略1.加强勘察设计：在盾构隧道施工前，要加强对地质条件的勘察，对地下水位、岩层裂缝等情况进行详细分析，合理选取施工工艺和施工参数，为后续施工提供可靠的设计依据。
2.严格质量控制：管片的制作过程中，要加强对材料质量的把关，确保材料符合设计要求，并进行必要的检测和试验。
同时，要提高制作工艺的质量控制，保证管片的精度和几何尺寸的一致性。
3.施工监控与调整：盾构施工过程中，要加强对施工工艺参数的监控和调整。
施工过程中要及时记录和分析数据，对施工工艺进行必要的调整，确保施工的安全和质量。
4.加强风险防范：在盾构施工过程中，要充分认识到管片裂缝的风险，制定相应的应对措施并加以实施。
比如，可以通过加固或者预支护方式来减少管片裂缝的发生，或者在施工过程中增加监测手段，及时发现和处理问题。
5.引进先进技术：随着科技的不断发展，一些新的技术也被引入到盾构施工中。
例如，可以利用微震监测技术对管片的质量问题进行实时监测，在施工中及时发现裂缝的存在并采取相应的措施。
盾构隧道管片开裂的原因及相应对策
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图５环面不平整示意图 Ｆ唔５ Ｕｎｅｖｅｎｎｅｓｓ ｏｎ ｒｉｎｇ ｓｕ出ｃｅ
是较高的。因此，为了防止这类开裂，尽可能地提高 管片的安装精度。
经长期跟踪和试验发现另外一部分的开裂是当 千斤顶与管片之间加垫一块与管片断面同尺寸的木 板后，掘进时裂缝数量明显减少。后经精确量测，更 证明了这部分开裂是因为千斤顶的撑靴推力重心与 管片中心线位置不吻合（见图６）所致，两者的偏差 是设计造成的，在更换了新的千斤顶的撑靴后，此类 开裂明显减少。
·２２·
万方数据
速度，但必须对蒸养最高温度、内外温差、升温和降 温梯度给以严格控制。目前，国内管片生产的经验 表明，蒸养时间以控制在６—８小时为宜，恒温阶段 最高温度不宜超过６０℃（有关规范为９０℃），内外温 差宜小于２０℃，升温和降温梯度宜小于２０℃／ｈ。脱 模后的养护常见有喷淋养护和蓄水养护，养护周期 为７天。南京和上海多采用蓄水养护方式，管片开 裂罕见。广州地铁一号线和二号线均采用喷淋养 护，管片开裂较多。深圳地铁既有喷淋也有蓄水养 护的管片，经过比较说明，在地质特性、管片配筋、混 凝土配合比和施工参数相类同的情况下，当总推力 达到１２ ０００—１５ ０００ ｋＮ时，喷淋养护的部分管片开 始出现裂缝，而蓄水养护的管片则是完好无损，后者 甚至在２８ ０００ ｋＮ时仍未发现裂缝。上述的实例表 明，国内目前水泥含量大多超过４００ ｋｇ／ｍ３的Ｃ５０ 混凝土管片，似乎只有通过７天以上的蓄水养护，水 化作用才进行得充分，才能增强混凝土的密实度，从 而更有效地从源头防止开裂。
Ｆｉｇ．８
Ｓｅｇｍｅｎｔ ｒｉｎｇ ｄｅｆｏ订ｎａｔｉｏｎ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｃａｋｉｎｇ ａｎｄ ｈａｒｄｅｎｉｎｇ ｏｆ ｔａｉｌ ｂｒｕｓｈ
然管片较宽（１．５ ｍ）也是一个不利因素（对于小曲 线半径）。盾壳之所以挤压管片，还与盾尾尾刷结 块硬化、盾尾壳体椭变和隧道旋转、管片连接螺栓未 拧紧（易使管环变形）等有关。这个推断在盾构进 站后得以证实：管片开裂的位置与尾刷严重损坏、盾 尾内壳磨光的位置基本对应。相应的对策：正确控 制好转弯地段的盾构姿态，宜缓慢掘进，慎重纠编， 同时在过站时尽可能把损坏的密封刷全部更换。
盾构管片破裂原因分析及对策措施
根 据破 损 的位置 主要分 为 ： 外 弧 面破裂 、 边 角 破裂 、 螺 栓孑 Ｌ 处破 裂 。
３ 破 裂原 因分析 及对 策措 施 ３ ． １ 外弧 面破 裂 ３ ． １ ． １ 原 因分析
（ ３ ）盾 构纠偏 要做 到及 时 、 连续 ， 严格控
区 间隧 道 采用 土 压平 衡 盾 构 进 行施 工 ， 宽 １ ． ２ ｍ 的钢 筋 混凝 土管 片衬 砌 。管 片外 径
（ １ ）管 片生 产 过 程 中 ， 由于 生产 工 艺 的 原因． 管片外 弧 面 的浮 浆厚 度过 大 ． 造 成管 片 外弧 面成 为一个 薄弱 点 ： （ ２ ）盾 构机 千 斤 顶 总 推力 较 大 ， 养 护 不 到位 ， 且配 筋小 的管 片易 开裂 ； （ ３ ）盾 构 纠偏 不 及 时 ， 使 得 累 计偏 差 较 大． 导 致管 片环 面与 隧道设 计轴 线不 垂直 ， 后 续拼 上 的管片受 力不 均匀 ，管 片 的表面会 出
盾构管片破裂原 因分析及对 策措施
三航 南京分 公 司 周 晓鹏
［ 摘
卢 生 才
要 ］ 盾 构 管 片 在 盾构 施 工 时经 多 次 倒 运 、 翻转 、 拼装 等 过 程 中难 免 会 出 现一 些 破 损 。 本 文 主要 根 据 厦
门地 铁 １ 号 线 高 集 区间 盾 构 施 工 过 程 ， 对 管 片破 裂 的 原 因进 行 分 析 ， 并 总结 出 施 工 过 程 中针 对 管 片破 裂 的 对 策
① 盾 构纵坡 最大 纠偏 量
ｊ ＝ （ ｊ 一 ｉ Ｈ ） ≤…
式中： ｊ 一 盾构 与管 片相对 坡度 ： ｊ ， ＾ 一 盾构 推进 后实 际纵坡 ； ｊ ”一 已成 隧道 管片纵 坡 ； 【 ｊ 】 一 允许坡 度差 值 、
盾构隧道施工期管片开裂原因和相应对策
盾构隧道施工期管片开裂原因和相应对策1 施工阶段管片受力分析盾构隧道在施工过程中管片衬砌受到的主要荷载有千斤顶推力、注浆压力、上浮力、盾壳作用力、拼装荷载等。
（1）千斤顶推力千斤顶推力是盾构隧道掘进的驱动力，它反过来作用在管片上，是施工过程中隧道衬砌在轴线方向最大的外力。
在目前国内地铁盾构隧道施工中，淤泥质黏土层中总推力一般为8～12 MN，细沙土地层中总推力为12～15 MN，全断面砂土地层推力则为15～20 MN，复合地层推力有时候达到20 MN以上，大型跨江海盾构隧道千斤顶推力通常都在30MN以上。
（2）注浆压力依据盾构工法的特性：拼装好的衬砌脱离盾尾后，由于盾壳原来占据的空间、为衬砌的拼装操作所留空隙、盾构推进时带走的部分粘附于盾壳上的土体所形成的空隙等，在衬砌环背面与实际开挖洞壁间存在环形空隙，使土体暂时处于无支护状态，该空隙即为盾尾间隙。
盾尾间隙的大小是由盾构钢壳的厚度和盾尾操作空间决定的，一般为8～16 cm。
盾构工法施工中，对盾尾间隙的处理，即壁后注浆是施工的关键。
壁后注浆在填充盾尾间隙、加固土体的同时，对管片也产生了一定压力，该压力达到一定程度时，可能引起管片局部或整体上浮、错台、开裂、压碎或其他形式的破坏。
（3）上浮力盾构隧道的壁后注入的水泥浆液一般需要5～7h的初凝时间，而通常情况下这期间盾构一直在向前掘进，如果周围地层满足一定条件，一定范围内的土体未能及时握裹住管片，那么在这几个小时内有一段管片是悬浮在注浆浆液中的（或者是水、泥浆等），这就产生了管片上浮力（浆液浮力扣除管片自重）。
（4）盾壳作用力管片与盾壳之间存在着一定摩擦力，盾尾密封刷对管片环也存在一较为均匀的环向压力，一般情况下这些荷载不会对管片结构造成影响。
但是，当盾构在曲线段掘进、纠偏，或者因其他原因造成盾构长时间停止掘进（造成盾构机“栽头”发生）时，盾壳对管片造成的荷载尤其是挤压荷载就变得不可忽视，如图1所示。
盾构隧道管片破裂原因分析及应对措施
盾构隧道管片破裂原因分析及应对措施由于目前盾构隧道的衬砌普遍采用单层装配式管片衬砌,盾构隧道的质量控制主要是对拼装管片的质量控制，包括管片生产质量、拼装质量二个方面。
下面针对我单位承建的新海大道站~盾构区间隧道成型管片破损的原因及相应处理措施进行阐述。
1、管片破损情况分类已成型隧道内管片破损情况根据破损的位置主要可以分为：管片纵缝破裂、管片环缝破裂、管片边角崩裂、管片环向螺栓孔处砼崩裂等几种情况。
2 破裂原因分析2.1 管片纵缝环缝破裂在初始掘进过程中，我们发现管片在从盾尾脱离的时候，盾尾密封刷将管片弧面破裂的砼碎块带自盾构机拼装部位，碎块发现的部位大都在管片环的下部，但进一步观察发现，破裂的部位并不一定在管片环下部，而是任何一个点位，而且发生管片纵缝破裂的同时，总是在盾构机线路纠偏微调的时候，有的管片边角破裂引起了渗漏水。
经过对破裂点的统计分析，我们认为破裂的原因主要有以下几点：(1)管片纵缝环缝破裂；(2)管片间止水密封条及软木衬垫的形式，见右图。
2.2 管片边角崩裂边角崩裂在隧道掘进中发生较少，且都发生在管片错台、拼装质量不好的管片上，见右图。
通过分析，可以确定边角破裂的原因是拼装质量不好引起的，由于管片间边角吻合不好，在下一环管片拼装千斤顶施加顶推力时，在边角应力集中，造成管片砼破碎脱落。
2.3管片环向螺栓孔处砼崩裂由于管片从盾尾脱离后进入土层，周边荷载模式改变，并随着时间逐步稳定。
在未稳定之前，管片间剪力、拉力主要由管片间螺栓承受，并传递至螺栓孔周边的砼。
在管片砼破裂统计中，管片环向螺栓孔处砼崩裂占大多数，见右图。
原因分析：⑴同步注浆量不足，管片在脱离盾尾后下沉，管片环之间剪力增大，引起螺栓孔附近砼破裂；⑵拼装质量不好造成管片错台，管片间剪应力集中至螺栓孔附近造成砼破裂；2.4其他破损原因①盾构姿态与管片姿态出现偏差，管片的环面与盾构推进方向存在夹角，其合力作用方向部位的管片发生破碎；②施工初期,由于工人经验不足,管片安装速度很慢,有时发生管片错台大、在管片边角或在螺栓孔处破裂的问题；③封顶块安装时，由于先行安装的5块管片圆度不够，两邻接块间的间隙太小，封顶块强行顶入，导致封顶块及邻接块接缝处管片破碎，破碎部位发生在邻接块上部及封顶块两侧；④螺栓初紧、复紧不及时或者螺栓拧的不够紧，管片受力后，环向螺栓由垂直方向变倾斜，造成管片产生错台，从而出现边角部位的破碎以及裂缝等问题；3、处理及预防措施在盾构机掘进过程中，我们针对上述问题产生的各种原因进行了分析，采取的处理及预防措施见下表。
盾构隧道管片衬砌裂纹病害整治技术
盾构隧道管片衬砌裂纹病害整治技术提纲：1.盾构隧道管片衬砌裂纹病害的成因分析2.盾构隧道管片衬砌裂纹病害的检测方法3.盾构隧道管片衬砌裂纹病害的整治技术4.盾构隧道管片衬砌裂纹病害整治的应用实例5.盾构隧道管片衬砌裂纹病害整治的发展方向1. 盾构隧道管片衬砌裂纹病害的成因分析盾构隧道管片衬砌裂纹病害的成因有很多种，主要包括以下几个方面：(1) 材料缺陷：盾构隧道管片衬砌所用的材料质量直接影响病害的产生。
如果材料存在缺陷，例如内部有小裂纹，组织不均匀，存在夹杂物等，都会导致管片在使用过程中出现裂纹。
(2) 设计问题：盾构隧道的设计是十分复杂的，如果在设计中没有考虑到各种因素的影响，例如不恰当的工程参数、过小的弯曲半径、管片相互间的接合缺陷等，都会加深病害产生的程度。
(3) 施工问题：盾构隧道施工是非常复杂的，如果施工过程中存在问题，例如操作不当、质量检测不严格、材料不均匀等，都会让管片出现裂痕。
(4) 检修问题：在盾构隧道的使用过程中没有及时进行检查和维护的话，产生病害的风险就更大，例如水泥材料结构的侵蚀、热胀冷缩数字以及管片设备损坏等，都会导致管片产生裂痕。
(5) 环境问题：盾构隧道是由众多的管片组合构成的，如果在使用过程中遇到非常恶劣的环境，例如土壤下沉、高温潮湿、地震等都会给管片的使用带来风险。
2. 盾构隧道管片衬砌裂纹病害的检测方法盾构隧道管片衬砌裂纹病害的检测方法主要包括以下几个方面：(1) 可视检查：通过望远镜和高空等视来检查管片表面是否出现裂纹，以及裂纹的大小和长度等。
(2) 音探检查：利用超声波检测仪等检测管片内部有无空心化和隐性损伤等质量问题。
(3) 扫描电子显微镜：利用扫描电子显微镜对盾构隧道管片进行显微结构分析，发现管片材料中的微小裂纹，便于发现裂痕的发生位置。
(4) 直接测量：通过测量管片外表面的距离、厚度等指标，来科学的衡量管片的质量问题。
(5) 磁粉探伤：利用磁粉探伤仪等工具，对隐性缺陷进行检测。
盾构区间管片开裂原因分析及预防措施
第二部分 管片开裂情况说明
二、管片开裂情况说明
从现场管片开裂的情况来看，管片开裂地面位置主要集中在盾构机穿越拔桩 区域，开裂位置主要集中在管片顶部和底部方位的内弧面的凹槽部分，主要是是 封顶块（F）和连接块（L1和L2）。主要原因是管片凹凸槽受力不均匀造成的开 裂。管片开裂区域平面位置见图2，管片主要开裂位置示意图见图3。
一、工程概况
1.2盾构隧道设计
本标段区间隧道设计均为双线圆形隧道，工程管片设计内径为5500mm， 外径为6200mm，宽度为1200mm，分为6块。管片采用C50防水钢筋混凝土， 抗渗等级P10。管片设计如表1所示。
表1 管片设计情况表
项目 管片内径 管片厚度 管片宽度 管片分块 管片拼装方式 封顶块插入方式 管片连接 榫槽设置
管片开裂原因分析： 1）在盾构进入左、右曲线段施工时 ,两侧千斤顶推力受力不均匀，分区推力 差过大导致盾尾挤压管片造成开裂。 2) 盾构区间在掘进至曲线施工时，为保证盾构姿态，强行纠偏导致盾构轴线 与管片轴线不重合 ,形成夹角 , 且夹角较大 ,造成局部盾尾与管片之间没有间隙 , 管 片单侧受力集中造成的管片开裂。 3) 在拼装管片时，管片螺栓复紧程度不够 ,出现同环相邻的 2 片管片相互位置 发生错动 ，造成管片出盾尾后 ,在外部压力下形成错台，在千斤顶的推力下 ,受力 不均匀造成碎裂。
第四部分 总结与建议
四、总结与建议
管片开裂归结到底都是由于在盾构推进过程中管片受到径向分力影响，从 而导致管片剪切破坏碎裂。而分力的产生大多是在施工过程中管片错台、上浮、 盾构机与管片姿态不啮合、同步注浆(不均匀、不饱满、与推进速度不匹配)以及 拼装技术等施工主要因素造成（管片本身质量问题也可能造成管片开裂），所 以在盾构施工中应根据工程本身不同地质条件、线路线型设计特点、工程周边 环境等情况，合理选择盾构机、优化施工参数及资源配置、加强过程管控就能 有效降低管片开裂现象出现，保证工程质量。
盾构管片开裂及错台分析
盾构管片开裂及错台分析摘要: 本文以地铁盾构项目施工过程中盾构机械、地质水文环境、联络通道开挖、洞内注浆等情况下管片的开裂及错台的产状及分布为基础，分析了裂缝及错台产生的原因，并简述了目前常用的控制盾构管片裂缝及错台的防护措施。
关键词：盾构、管片、开裂、错台一、概述隧道及地下空间的大发展，促进了盾构法施工技术的进步，盾构法具有掘进速度快、质量优、对周边环境影响小、施工相对安全等优点。
目前城市地铁盾构隧道一般采用结构内径φ5400mm，外径φ6000mm，1封顶块+2临接块+3标准块的拼接形式，弯螺栓连接错缝拼装钢筋混凝土平板型φ300mm厚单层管片衬砌，环纵向接头为10处，按36°等角度布置，接缝防水采用密封垫沟槽内置高弹性三元乙丙橡胶密封垫，在一般情况下，成型快，防水良好，但也存在整体性相对较差的情况，在软土富水地区施工管片上浮以及联络通道破除管片、特别情况需洞内注浆、不均匀施工堆载等情况下，造成隧道局部位移变形，管片开裂及错台，给拼装带来困难并对防水构成隐患，直接影响盾构工程的正常施工及安全运营。
二、裂缝及错台的分布在盾构施工过程中，在特定情况下（除管片生产过程中质量问题造成的裂缝及破损），伴随隧道的上浮、局部扭转、侧向位移等出现管片开裂及错台具有一些特点，结合实际项目中的裂缝及错台监测情况及以往研究者的文献报告，综合如下：（1）管片横向裂缝主要出现在开裂管片的中部，与隧道轴线方向基本平行，开裂较严重的管片一般从中部环向向两接缝端出现5-7条贯通缝，缝间距20cm左右，中部裂缝最为严重，通常的情况下这类裂缝不会影响隧道结构的使用，但严重时，管片表面延裂缝出现渗水，表明裂缝较深，开展深度超出橡胶防水带，影响结构的使用，甚至可能降低隧道的防水等级。
（2）由于管片错缝拼装的结构特点，纵向管片的横向贯通缝呈现隔环相同部位管片出现，横向隔块出现的特点，以某施工项目为例，统计开裂管片21环，开裂较严重的管片5环，主要贯通裂缝均呈现纵向隔环横向隔块出现的特点，表明盾构管片接缝处的弯矩传递符合铰的特点，其管片内开裂裂缝分布类似纯弯简直梁。
盾构在推进时隧道管片产生裂缝_碎裂的原因及防治措施
实; 2)调整隧道管片排序使用曲线管片来调整管片
姿态 ,使其管片轴线与盾构轴线尽量致 ; 3)对于管片产生裂缝采用 1. 1. 3治理措施中 3) 、
1)按规范进行养护 ,尽量减少表面裂缝 ;
2)将注浆孔更换成铸铁预埋件 ; 3)在进场前 ,加强管片的质量检验 ,发现不符合 质量要求的 ,一律不得进场 。 1. 4. 3 治理措施
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差继续加大 ; 3)始发端头井加固土体根据取芯试验显示达 1. 7
M Pa,大大超出设计加固强度 0. 85M Pa,同时盾构 4个 注浆管路设置为外凸型 ,增加了盾构与土体的摩擦力 , 因此 ,在加固体推进过程中大千斤顶推力较大 ,达到 2 300～2 400 t,超过了正常推力 1 000～1 500 t;
收稿日期 : 2009 - 07 - 21; 修回日期 : 2009 - 10 - 24 作者简介 : 姜敦灿 (1974—) ,男 ,江苏徐州人 , 2005年毕业于矿业大学土木工程系工业与民用专业 ,本科 ,工程师 ,主要从事地铁隧道施工技术工作 。
第 6期 姜敦灿 : 盾构在推进时隧道管片产生裂缝 、碎裂的原因及防治措施
为避免隧道右线盾构始发时出现同样情况 ,经研 究采取以下措施 :
1)由于盾构始发段处于竖曲线段 ,根据推算 ,盾 构出加固区时的坡度为 - 8. 8‰,盾构在加固区时按照 直线进行推进 ,因此 ,盾构始发基座放置坡度应适当低 于设计 - 6. 6‰的坡度 ,按 - 9‰坡度放置盾构基座 ;
2)盾构在始发过程中 ,如果出现抬头现象 ,则停 用下部千斤顶 ,使用腰部千斤顶进行推进 ;
盾构隧道管片破损原因分析和应对措施
盾构隧道管片破损原因分析和应对措施1.前言盾构机在直线段掘进时一般不会出现管片破损的现象，而在曲线段掘进时随着曲线半径的减小，管片破损的密度和程度都会上升。
经过理论分析和现场观察，针对盾构隧道曲线段管片破损的原因，进行探讨、总结，为提高盾构隧道施工质量提供一定的借鉴。
2.管片破损的类型盾构施工中由于管片受到千斤顶推力、盾尾刷的挤压、注浆压力等作用，会出现管片表面混凝土剥落、崩角、开裂等质量缺陷，将这些质量缺陷统称为管片破损。
按照管片破损部位的不同，可分为三类：第一类是管片内弧面破损，既在管片的内弧面出现混凝土剥落、开裂等质量缺陷；第二类是管片外弧面破损，既在管片外弧面出现的混凝土剥落、开裂等质量缺陷，该类破损由于发生的部位特殊一般不宜观察，但该类破损对隧道的防水及质量影响更大；第三类是管片环面破损，既在管片环面出现的混凝土剥落、开裂等质量缺陷，当混凝土剥落的范围和开裂的裂缝贯穿管片止水槽时会引起隧道渗漏。
盾构在曲线段掘进时，管片的破损主要表现为内弧面破损和外弧面破损，由于管片外弧面破损不易观察故不被人们所熟知。
3.造成管片破损的原因3.1从管片受力方面分析破损原因盾构隧道管片之所以出现破损主要是受到了力的作用，施工中隧道管片主要承受的力有：盾构机千斤顶的推力、盾尾对管片的挤压力、同步注浆压力、相邻管片之间的相互作用力及周围土体的压力等，其中起主导性作用的是千斤顶的推力、相邻管片之间的相互作用力和盾尾的挤压力。
为更好的分析管片破损的原因，在此针对管片在转弯段受到的千斤顶推力及盾尾的挤压力的特性对管片破损进行分析。
3.1.1转弯段千斤顶推力产生的水平分力会造成管片的破损盾构机在曲线段掘进中由于盾构机要拟合设计轴线，左右两侧千斤顶行程会不一致，产生千斤顶行程差，使得盾构机千斤顶与管片环面法线方向之间产生一个夹角，且该夹角随着盾构机千斤顶行程的增加而增大，一环管片掘进完成时夹角最大。
夹角的存在使千斤顶推力不是垂直作用在管片上，而是在沿着与管片环面法线方向成&角的一个力F，根据力的合成与分解原理，可将力F分解為垂直分力F1和水平分力F2，通过理论计算可以发现该水平分力F2随着左右千斤顶行程差的增大而增大。
盾构成型隧道管片开裂原因分析及处理措施
盾构成型隧道管片开裂原因分析及处理措施摘要：管片作为盾构隧道的主体结构，其开裂必将造成隧道的质量问题，并最终影响隧道的使用寿命。
通过对隧道管片在盾构掘进施工中产生的破损、开裂进行原因分析，提出相应的处理措施，对指导施工具有重要意义。
关键词：盾构隧道；管片裂损；处理措施Abstract: of shield tunnel segment as the main body structure, and its cracking caused by the quality of the tunnel will question, and ultimately affect the service life of the tunnel. Through the tunnel segments of shield tunneling construction in from breakage, cracking reasons are analyzed, and the corresponding treatment measures, to guide the construction to have the important meaning.Keywords: shield tunnel; Segment lining crack damage; Processing measures在盾构施工中，隧道成型的管片是重要的水泥预制品，肩负着隧道成型、止水、挡土的功能。
本文以地铁某区间盾构隧道出现管片开裂破损为研究对象，分析其原因，并就处理措施进行探讨。
1盾构成型隧道管片缺陷及原因分析1.1管片缺陷种类1)宽度小于0.2mm的非贯通性干缩裂缝；2)两相邻管片外表面混凝土毁损、掉角；3)管片棱角磕碰、翘曲不平；4)少量几处深度过密封槽且宽度大于0.2mm 的裂缝。
现场发现的管片破损、开裂的情况如图1所示。
盾构施工时管片产生裂缝处理的原因及对策
盾构施工时管片产生裂缝处理的原因及对策提纲：一、盾构施工时管片产生裂缝的原因分析二、盾构施工时管片产生裂缝的处理方法探讨三、化学充填剂防止管片裂缝出现的有效性分析四、管片接口处的特殊施工措施及其防止管片裂缝出现的实效性分析五、盾构施工过程中规范化操作的重要性一、盾构施工时管片产生裂缝的原因分析概述：随着盾构施工的不断深入，管片在施工过程中越来越容易出现裂缝，影响管片及整个工程的质量和进度，因此对于盾构施工时管片产生裂缝的原因进行深入分析显得尤为重要。
1、机械因素：盾构施工过程中机械故障、加劲板调整不及时等因素可能导致管片产生裂缝。
2、地质因素：地层情况、地质变化等因素，对于盾构施工过程中管片产生的裂缝也具有很大的影响。
3、盾构机梁之间的连接处的渐进收敛：在盾构施工过程中，因为盾构机梁之间的连接处发生变形，导致管片产生了拉裂现象，增大了管片发生裂缝的可能。
4、施工过程中温度变化造成量变：盾构施工过程中由于加固体的硬化、边界热膨胀等因素也可能对管片产生裂缝，同时温度变化还会对管片的尺寸和水泥的物性产生影响。
5、其他因素：差异测量、材料的强度等因素都可能影响管片的质量、精度和强度，从而导致其出现裂缝。
二、盾构施工时管片产生裂缝的处理方法探讨概述：对于盾构施工过程中出现裂缝的处理措施是盾构施工过程中的重要环节，合理的处理方法可以有效的避免损失。
1、加固处理：盾构施工时，通过加固板、加固筋等措施将管片的承载能力加强，从而避免了其继续产生裂缝。
2、抢修处理：裂缝出现后，及时对管片进行抢修处理是避免其出现更严重问题的必要措施，包括局部加固、堵缝、填充裂缝等措施。
3、更换处理：在管片裂缝出现较为严重或质量不能得到保证的情况下，考虑对其进行更换的处理方法。
4、强化管子接口处：加强管子接口处采用新型的施工工艺、材料等措施进行强化处理，有效地避免了管子接口处位裂缝现象的发生。
5、设备优化改造：对于运行不良的盾构机进行优化改造，增加控制技术，提高运行性能和精度。
区间隧道管片裂缝产生原因分析及处理措施总结_secret
****区间隧道管片裂缝产生原因分析及处理措施总结一、基本概况****盾构区间隧道施工中，盾构掘进260环~380环时，部分管片在隧道拱顶邻接块位置出现裂缝（图1），其中在260环~330环中裂缝产生较多，经现场调查，管片出现裂缝是在管片拼装完成后，盾构开始掘进时，在已拼装完成管片的后1环或后2环上发生，裂缝从前向后延伸至管片中部发生。
图1 管片裂缝位置图二、项目部对管片裂缝的原因分析、调整措施管片出现裂缝后，我单位组织项目部技术人员，对裂缝产生的原因进行分析，主要原因为管片环面不平整，根据现场观察的结果，进行贴片施工（图2），找齐环面。
按下图施工后，效果不明显，管片裂缝仍有出现。
左线管片贴片(石棉橡胶板)图封顶块在左侧时封顶块在右侧时2mm 1mm 1mm 2mm 1mm 1mm图2 左线管片贴片图三、设计院对裂缝产生的原因分析与解决措施我单位邀请设计院到现场查看，并召开了专题会议，对管片裂缝产生的原因进行分析，设计院根据管片裂缝的情况，分析裂缝产生的原因，并提出了处理措施，详见附件。
四、****地铁施工专家对裂缝产生的原因分析及解决措施邀请上海地铁施工专家***教授和广州地铁施工专家***教授到现场，对管片裂缝产生原因进行分析并提出处理措施。
***教授提出在*****的盾构施工中也出现同样情况，管片产生裂缝的原因为：管片拼装中，最后一块封顶块插入时，管片橡胶密封条错位并凸出管片环面，在封顶快两侧对下一环的邻接块管片形成两个支点，管片之间不密贴，盾构机推进时，千斤顶对管片的力形成一个弯矩，在支点处弯矩最大，出现裂缝。
下步盾构掘进中，采取以下措施防止裂缝的发生：⑴管片拼装时，做好管片上部的超前量。
同时两侧腰部位置管片要外放。
⑵检查封顶块橡胶密封条是否粘牢，并在密封条上涂润滑剂，减少磨阻力，防止密封条凸出管片环面。
对于已经出现的裂缝对隧道的安全性没有影响，管片暂不处理，随着时间管片上的裂缝会慢慢收敛，并出现钙化现象，待隧道贯通后，对管片上裂缝进行堵漏处理。
盾构施工中管片损坏的常见原因及预防措施
盾构施工中管片损坏的常见原因及预防措施前言随着城市的日益发展和扩大，城市交通拥挤问题也越来越突出。
为缓和交通拥挤的状况，城市交通纷纷向空中和地下发展。
地下铁道具有快速、便利、运输量大、无污染、无噪声及不占用地面空间等优点，正迅速成为缓解交通拥挤的首选方案。
我国的广州、深圳等许多城市也在近几年开始地铁建设。
在地铁隧道施工过程中，经常会发生管片破碎、隧道渗水、漏浆、轴线偏差超标、地面沉降等一系列问题。
管片破损现象是施工中常见的现象。
由于管片破损，不仅会引起隧道渗水、漏浆，而且会影响隧道的使用性能，因此是隧道施工过程中较棘手并且也是必须妥善处理的问题之一。
1 管片破损发生的部位管片破损现象在隧道衬砌的内外两侧均有发生。
衬砌外侧，一般发生在管片与盾构机外壳的接触部位(以拱底块、标准块与邻接块接缝处、封顶块居多)；内侧一般发生在管片的角部（以标准块、邻接块和封顶块居多），管片中部少有发生。
2 管片破损的几种常见原因①搬运和堆放时造成的破损：在搬运、堆放过程中的碰磕，经常导致在碰磕位置处产生小块破裂。
②管片选型不当引起的管片破损。
③管片拼装操作时造成的损坏：油缸撑靴顶在两个相邻的管片上时，由于管片环面之间及相邻两块管片间的接触面达不到理想的平行状态，使得撑靴角部先受力而产生应力集中，导致管片角部破碎。
④盾构机姿态与管片姿态相互关系不一致造成的破损。
⑤推进时管片受力不均匀造成的破损。
⑤同步注浆浆量分布不合理造成的破损。
⑥管片本身质量问题造成的破损。
3 管片损坏的防治措施管片损坏常常是以上一种或几种因素综合作用的结果，经过仔细分析再采取针对性措施进行处理，可以减少管片损坏现象的发生。
3.1搬运堆放时的针对性措施①按要求贴好防水橡胶条、软木衬垫。
②在搬运过程中轻吊慢放，着地时要平稳；堆放时不宜超过3层，并正确摆放垫木。
③选、摆放好垫木，在管片车上管片搁置部位摆放垫木，以起到缓冲作用。
见图1管片堆放布置图。
图1管片堆放布置图3.2管片选型3.2.1管片选型的重要性及考虑因素①管片选型错误会导致以下问题。
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素填土、杂填土、碎石填土 ③1、 ③2、 ③夹2、 ③4砂质粉土
③5粉砂夹砂质粉土、 ③6粉砂
一、工程概况
1.1工程地理位置 区间线路在甬江站出来104环位置遇一废弃热电厂的遗留桩基，经调查区
间共计穿越123根桩基，主要集中104环至160环位置，盾构掘进需再桩基拔出 后再行推进。区间平面及纵断面位置详见图1、图2。
管片开裂原因分析： 1）在盾构进入左、右曲线段施工时 ,两侧千斤顶推力受力不均匀，分区推力 差过大导致盾尾挤压管片造成开裂。 2) 盾构区间在掘进至曲线施工时，为保证盾构姿态，强行纠偏导致盾构轴线 与管片轴线不重合 ,形成夹角 , 且夹角较大 ,造成局部盾尾与管片之间没有间隙 , 管 片单侧受力集中造成的管片开裂。 3) 在拼装管片时，管片螺栓复紧程度不够 ,出现同环相邻的 2 片管片相互位置 发生错动 ，造成管片出盾尾后 ,在外部压力下形成错台，在千斤顶的推力下 ,受力 不均匀造成碎裂。
7）盾构同步注浆时，由于管路堵塞导致的注浆不对称，导致的管片位移形成 的管片开裂。
三、管片开裂原因分析及预防措施
管片顶部、底部开裂示意图
三、管片开裂原因分析及预防措施
管片两侧腰部开裂示意图
三、管片开裂原因分析及预防措施
管片拼装开裂示意图
三、管片开裂原因分析及预防措施
预防措施： 1)盾构在曲线掘进时，尽量调小每次转弯量，管片超前量滞后或超前不大时 , 调整管片的楔形量（使用传力衬垫贴片） ,使管片的上超量或下超量 (左超或右超 ) 符合设计超前量 ,尽量保持环面与盾构轴线垂直。管片环面超前量滞后或超前较大 时 ,及时采用曲线环来调整管片超前量 ,使管片环面与盾构轴线相垂直。 2)调整传力衬垫厚度 ,增加管片之间的缓冲避免硬性接触，厚度一般不超过 5 mm ,在厚度超过 4mm 时 ,应在黑色密封圈上粘贴遇水膨胀止水条 ,防止楔形量过厚 ,造成相邻管片密封圈挤压不密。 3）在盾构纠偏的过程中 ,勤纠 ,纠偏量要小 ,避免造成盾构轴线与管片轴线偏 差较大。现场技术员在关注上下左右盾尾间隙的同时应同时关注下拱部位置的盾 尾间隙，及时根据盾尾间隙来调整掘进参数，且盾构机在纠偏过程中尽量减少推 力差。
6)加强管片螺栓复紧质量，在管片拼装完成后进行一次复紧，在盾构掘进过程 中进行二次复紧，掘进完成后进行第三次复紧工作，形成三次螺栓复紧制度。
7)加强对管片拼装手的培训交底，增强管片拼装质量意识，在管片封顶块拼装 不顺时，在相邻块上涂刷肥皂水或液体凡士林 ,增加润滑度 ,使封顶块能顺利地插 入。
三、管片开裂原因分析及预防措施
苑，绿城春江花月、杭州清河中学、滨江金色花园，下穿富春路、姚江路、钱江路 等。
一、工程概况
1.1工程地理位置 区间平面线路出甬江路站后以直线右转下穿富春路后以R=350m的方向曲
线向西南方向铺设，再以R=495m的曲线左转过姚江路后，最后沿西南方向下 穿钱江路后延伸至南星桥站；线路直线出甬江路站后以13.34‰下坡，再以 15.623‰的上坡，最后以3.5‰下坡到达南星桥站。
1.70～3.50m，相应高程4.03～6.96m，根据区域水文地质
程）
资料，
第二部分 管片开裂情况说明
二、管片开裂情况说明
从现场管片开裂的情况来看，管片开裂地面位置主要集中在盾构机穿越拔桩 区域，开裂位置主要集中在管片顶部和底部方位的内弧面的凹槽部分，主要是是 封顶块（F）和连接块（L1和L2）。主要原因是管片凹凸槽受力不均匀造成的开 裂。管片开裂区域平面位置见图2，管片主要开裂位置示意图见图3。
二、管片开裂情况说明
图 2 南～甬区间管片开裂平面位置示意图
二、管片开裂情况说明
管片破损位XB1
XB3 管片破损位置
XB3
XB2
XL2
XF
XL1
XB1
XB3
XB2
XL2
XF
XL1
XB1
管片破损位置
图 3 南～甬区间管片开裂平面位置示意图
第三部分 管片开裂原因分析及 预防措施
三、管片开裂原因分析及预防措施
南~甬区间隧道处于软土地层，其中重点在于130环~160环位置主要处于拔桩 密集区，正好处于区间R=350小半径曲线上，拔桩区域回填的是M5强度砂浆，拔 桩造成土体扰动过大，且处于软土地层当中与砂浆混合造成软硬不均，盾构姿态 控制难度较大。以南~甬区间管片开裂严重段为例进行原因分析：
一、工程概况
表2 区间水文地质统计表
孔隙潜水
承压水
拟建场地浅层地下水属孔隙性潜水，主要赋存于表层填土、
②层砂质粉土、③层砂质粉土、粉砂中，由大气降水径流 根据勘探揭露，拟建场区孔隙承压水含水层分布于深
补给以及江水的侧向补给，排泄主要通过蒸发形式。由于 部的(12)0层含粘粉砂和(12)4层圆砾中,水量丰富，隔
场地地势较低，地下水与地表水水力联系较强，地下水位 水层为上部的淤泥质土和粘性土层(⑥、⑨层)。本区
高程受降雨及内河水位涨落影响较大。潜水水量较大，地 间未进行承压水观测，根据旁边甬江站承压水观测资
下水位随季节变化。勘探期间测得的水位埋深一般为 料，承压水水头埋深约10m，相应高程-2.654m（85高
一、工程概况
1.2盾构隧道设计
本标段区间隧道设计均为双线圆形隧道，工程管片设计内径为5500mm， 外径为6200mm，宽度为1200mm，分为6块。管片采用C50防水钢筋混凝土， 抗渗等级P10。管片设计如表1所示。
表1 管片设计情况表
项目 管片内径 管片厚度 管片宽度 管片分块 管片拼装方式 封顶块插入方式 管片连接 榫槽设置
第四部分 总结与建议
四、总结与建议
管片开裂归结到底都是由于在盾构推进过程中管片受到径向分力影响，从 而导致管片剪切破坏碎裂。而分力的产生大多是在施工过程中管片错台、上浮 、盾构机与管片姿态不啮合、同步注浆(不均匀、不饱满、与推进速度不匹配)以 及拼装技术等施工主要因素造成（管片本身质量问题也可能造成管片开裂）， 所以在盾构施工中应根据工程本身不同地质条件、线路线型设计特点、工程周 边环境等情况，合理选择盾构机、优化施工参数及资源配置、加强过程管控就 能有效降低管片开裂现象出现，保证工程质量。
三、管片开裂原因分析及预防措施
4) 加强拼装质量意识 ,尽量使正环管片中心与盾构轴线中心相重合 ,使管片周 围有合理的间隙 ,避免把管片拼成横鸭蛋或竖鸭蛋形状。
5)盾构机同步注浆管路及时清理疏通，保证注浆时采用对称注浆 ,使管片能够 均匀受力，同步注浆要同推进速度相匹配 ,注浆压力控制在静止水土压力的 2 ～3 倍 , 注浆量一般为间隙的180% ～200% ,并结合地面沉降监测情况 ,及时充填间隙 , 防止管片下沉或上浮。
三、管片开裂原因分析及预防措施
4) 管片在脱出盾尾后 ,同步注浆量不足 , 没有把空隙充填密实 ,管片在自重的作 用下下沉 (或浮力作用下上浮 ) ,形成错台。
5） 在管片拼装之前 , 盾尾内的泥砂没有清理干净 ,拼装时落底块拼装不到位 , 推进时泥砂对管片形成集中反力 ,造成管片开裂。
6)封顶块拼装时 ,拼装环面不平整，邻接块开口量不够 , 强行插入 ,造成封顶块 管片和邻接块管片碎裂。
汇报完毕，恳请各位 领导批评指正
杭州地铁4号线一期工程南延伸段5标段 管片破损情况汇报
中铁隧道局集团三处有限公司 2017年11月10日
目录
第一部分 工程概况 第二部分 管片开裂情况说明 第三部分 管片开裂原因分析及预防措施 第四部分 总结与建议
第一部分 工程概况
一、工程概况
1.1工程地理位置 南星桥站～甬江路站区间位于钱江新城望江社区内。区间线路沿线侧穿凤凰南
构
造
φ5500mm
350mm
1200mm
六块
错缝拼装
径向插入结合纵向插入式
弯螺栓连接
环、纵缝设凸凹榫
说明
一个小封顶块、两个邻接块、三个标准块 先搭接700mm径向推上，再纵向插入
环向：12个M30螺栓；纵向：16个M30螺栓
一、工程概况
1.3工程地质
1、工程地质 南星桥站~甬江路站场地场地内地势较平坦，场地地面标高一般在 7.07~8.04m，区间隧道洞身穿越的地层主要为：③夹2砂质粉土、③2砂质粉土 、③4砂质粉土、③5粉砂夹砂质粉土、③6粉砂、③7-2淤泥质粉质粘土夹粉砂 和③7-4砂质粉土。 2、水文地质 根据地下水的含水介质、赋存条件、水理性质和水力特征，勘探揭露范围 内场地地下水类型主要是第四纪松散岩类孔隙潜水和孔隙承压水，水文地质见 表2所示。