1施工(shīgōng)階段管片受力分析盾構(gòu)隧道在施工(shīgōng)過程中管片襯砌受到的主要荷載有千斤頂推力、注漿壓力、上浮力、盾殼作用力、拼裝(pīnzhuānɡ)荷載等。(1)千斤頂推力千斤頂推力是盾構(gòu)隧道掘進的驅(qū)動力，它反過來作用在管片(6uǎndiàn)上，是施工過程中隧道襯砌在軸線方向最大的外力。在目前國內(nèi)地鐵盾構(gòu)隧道施工中，淤泥質(zhì)黏土層中總推力一般為8~12MN，細沙土地層中總推力為12~15MN，全斷面砂土地層推力則為15~20MN，復合地層推力有時候達到(2)注漿壓力依據(jù)盾構(gòu)工法的特性：拼裝好的襯砌脫離盾尾后，由于盾殼原來占據(jù)的空間、為襯砌的拼裝操作所留空隙、盾構(gòu)推進時帶走的部分粘附于盾殼上的土體所形成的空隙等，在襯砌環(huán)背面與實際開挖洞壁間存在環(huán)形空隙，使土體暫時處于無支護狀態(tài)，該空隙即為盾尾間隙。盾尾間隙的大小是由盾構(gòu)鋼殼的厚度和盾尾操作空間決定的，一般為8~16cm。盾構(gòu)工法施工中，對盾尾間隙的處理，即壁后注漿是施工的關鍵。壁后注漿在填充盾尾間隙、加固土體的同時，(3)上浮力盾構(gòu)隧道的壁后注入的水泥漿液一般需要5~7h的初凝時間，而通常情況的(或者是水、泥漿等)，這就產(chǎn)生了管片上浮力(漿液浮力扣除管片自重)。(4)盾殼作用力管片與盾殼之間存在著一定摩擦力，盾尾密封刷對管片環(huán)也存在一較為均在曲線段掘進、糾偏，或者因其他原因造成盾構(gòu)長時間停止掘進(造成盾構(gòu)機“栽頭”發(fā)生)時，盾殼對管片造成的荷載尤其是擠壓荷載就變得不可忽視，如圖1所示。(5)拼裝(pīnzhuānɡ)荷載裂縫，如圖3所示。pnzhun拼裝過程中作用在管片上的裝配zhungpi裝管片的過程中需要(xūyào)來回調(diào)整拼環(huán)管片斷面不平整，管片位置不精確，會導螺栓安裝困難問題的同時，亦在管片內(nèi)部產(chǎn)施工荷載還有諸如后備套設備(shèbèi)2施工荷載對管片結(jié)構(gòu)的影響2．1管片裂縫(1)盾殼集中力作用力集中效應，應力積聚到一定程度，即會在管片表面產(chǎn)生裂縫，如圖2所示。(2)千斤頂?shù)牟涣柬斄^大剪應力，也可能產(chǎn)生管片裂縫，如圖4所(3)管片(ɡuǎnpiàn)錯臺所致經(jīng)常發(fā)生的現(xiàn)象，而其反映(fǎnyìng)力厚度，改變了管片結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，造成應力(4)拼裝間隙(jiànxì)所致千斤頂需要縮回，即產(chǎn)生了局部應力釋位移，產(chǎn)生拼裝間隙，使得環(huán)向接頭面上的生應力集中現(xiàn)象，進而產(chǎn)生管片局部裂縫，如圖62.2管片(ɡuǎnpiàn)局部破損盾構(gòu)隧道管片的局部(júbù)破損多發(fā)生于連接螺栓的手孔處、定位孔邊緣以及管片周邊位置，也是盾構(gòu)隧道施工期經(jīng)常遭遇的一類破壞形式。一般是因拼裝中遭受了沖撞、磕碰、摩擦、擠壓所致，圖7為某盾構(gòu)unpin在定位孔位置的破損現(xiàn)象。unpin破損2.3止水條損壞，管片(ɡuǎnpiàn)滲漏在盾構(gòu)隧道施工過程中，本文前面所提到的管片間的錯位(錯臺)會使得相鄰管片的止水條不能正常吻合，導致管片滲漏水。各種裂縫，尤其是貫穿性裂縫，也會引起管片滲漏水。連接螺栓未擰緊會使得管片在停止掘進后呈松弛狀態(tài)，造成接縫的擴張，讓止水條無法緊密結(jié)合，也是造成管片滲漏的原因。掘進中千斤頂撐靴擺放位置不對，致使止水條損壞，也是管片滲漏的潛在因素。此外，拼裝過程中不慎將止水條擦擠錯位或脫落，也會造成管片的滲漏 (尤其是在插入封頂快時)。圖8為管片拼裝過程中止水條脫落的圖片，圖9裝好的2.4管片(ɡuǎnpiàn)錯臺前已提及，管片錯臺是盾構(gòu)隧道(suìdào)施工中常見的一種現(xiàn)象(圖10)，錯臺和本文前面所分析的管片裂縫往往相伴而生，發(fā)生大的錯臺的時候，往往會產(chǎn)生管片裂縫或破損。對于(duìyú)管片錯臺的原因，注漿壓力、上浮力、拼裝荷載、千斤頂荷載、盾構(gòu)機的姿態(tài)調(diào)整以及管片的制造誤差等，in3施工期管片破損保護3.1掘進千斤頂控制3.1.1盾構(gòu)掘進姿態(tài)的合理糾偏盾構(gòu)姿態(tài)是指盾構(gòu)機在掘進過程中盾構(gòu)機與設計隧道的相對形態(tài)，片姿態(tài)是指在掘進過程中，所拼裝的管片與設計隧道的相對形態(tài)。二者主要表現(xiàn)為左右偏移和上下偏移4種形態(tài)，具體表現(xiàn)在盾尾間隙、盾構(gòu)掘進時油缸行程差、管片錯位以及盾構(gòu)軸線偏移等。糾偏時，糾偏半徑一定要大于偏移半徑，即RR偏角必須小于已偏移的角度，如圖11所示。整(tiáozhěng)到正確的姿態(tài)上去，一正。糾偏時，先將盾構(gòu)機偏角緩慢變小，但盾構(gòu)kngzh)盾尾間隙為微小變化，經(jīng)過一段距離后，盾wnchng)。切忌一次性糾偏到位，如果采用一次性糾裝，即使能夠拼裝，一定會造成管片上應力集后產(chǎn)生爆裂；其次，若急劇糾偏，盾構(gòu)機將立即在盾構(gòu)掘進(juéjìn)過程中，當盾尾間隙和行程監(jiān)控，確定是管片姿態(tài)出現(xiàn)問題還是盾構(gòu)姿態(tài)出①盾構(gòu)機偏移方向使用較多油缸的同時，在糾偏方向使用適當數(shù)量的油缸，用以防止糾偏角度過大，減小應力集中②適當調(diào)節(jié)油壓，形成合適的油壓差以防止應力過于集中。3.1.2逐步應力釋放及時將千斤頂頂進過程中施加給管片的預應力予以釋放，通過在應力集中度上也會起到一定預防施工期管片破損的作用。3.1.3地層對應不同的地層對油缸的選擇反應靈敏程度有所不同。比如，在軟地層中掘進技術，不光需要操作手高度的責任心、較好的業(yè)務素養(yǎng)，還需要果斷而靈敏的3.2注漿壓力控制注漿壓力是施工過程中管片所受到的一重要施工荷載，若該壓力過大，經(jīng)常會造成管片的變形和錯臺，嚴重時甚至會剪斷連接螺栓，尤其是封頂塊，注內(nèi)部空間發(fā)生位移的趨勢。所以，施工過程3.3螺栓(luóshuān)二次預緊管片拼裝時，每拼裝一塊管片都會立即安裝上連接螺栓，一環(huán)拼裝完成(wánchéng)時，一般該環(huán)能夠(nénggòu)安裝的螺栓也會安裝完成。值得注意的是，隨著盾構(gòu)機不斷向前推進，已拼裝好的管片由于(yóuyú)受千斤頂荷載作用，會發(fā)生沿盾構(gòu)軸線方向向后的位移，該位移的發(fā)生會使得已安裝的螺栓出現(xiàn)松弛現(xiàn)象，隨著盾構(gòu)機的持續(xù)推進，千斤頂推力對后方已拼裝好的管片的荷載效應會越來越小，此時，螺栓的松弛效應即顯現(xiàn)出來，便會出現(xiàn)管片錯水等現(xiàn)象。二次預緊(甚至(shènzhì)多次預緊)，對保證拼裝精度、防止管片錯臺、滲4管片的修補4.1材料的選用酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，強度等級≥32.5Mpa,質(zhì)量要符合《硅酸鹽水泥，普通硅酸鹽水泥》(GB175-1999)質(zhì)量標準。本工程采用4.2配合比設計配合比的設計不僅要求砂漿的強度，還要要求修補后的砂漿顏色于管片的顏色一致。配合比經(jīng)試驗室試配和現(xiàn)場反復試驗來確定較為理想的配合比，實際施工可跟據(jù)現(xiàn)場原材料的實際情況作適當?shù)脑嚺湔{(diào)整，一般可分為水泥漿和水泥沙漿兩種。水泥漿主要用于修補管片小蜂窩，小氣泡；水泥沙漿主要用于修補裂縫及大于2毫米的氣泡、氣孔、蜂窩、孔洞、缺角等。水泥漿和水泥沙泥漿配合比材料原色水泥白色水泥水粘接劑比重110.540.48注：水泥漿摻入適量的“丙乳”液(“丙乳”液為：丙乳:水=1:1)泥11水砂注：水泥砂漿摻入適量(shìliàng)的“丙乳”液(“丙乳”液為：丙乳:水=1:1)4.3材料(cáiliào)的運輸shgōng)點即可，如遇須高空作業(yè)zuy4.4主要方法與步驟成初步成形修補。為更好地控制水必須注意每次填補砂漿的厚度應控制在2cm左右，待已填補的砂漿達到一定的強度后(約一天后)再進行下一(1)