1、概述
隨著城市的日益發(fā)展和擴(kuò)大,城市交通擁擠問(wèn)題也越來(lái)越突出。為緩和交通擁擠的狀況,城市的交通紛紛向空中和地下發(fā)展。地下鐵道具有快速、便利、運(yùn)輸量大、無(wú)污染、無(wú)噪聲及不占用地面空間等優(yōu)點(diǎn),正迅速成為緩解交通擁擠的首選方案。我國(guó)的廣州、深圳等地也在近幾年開始地鐵建設(shè)。上海地鐵1號(hào)線自1990年動(dòng)工,到1995年全線正式開通。
1996年地鐵2號(hào)線(一期工程)又正式開工,于1999年建成。
在地鐵隧道施工工程中,經(jīng)常會(huì)發(fā)生管片破碎、隧道滲水、漏漿、軸線偏差超標(biāo)、地面沉降等一系列問(wèn)題。管片破碎現(xiàn)象是施工中的最普遍現(xiàn)象。由于管片破碎,不僅會(huì)引起隧道滲水、漏漿,而且會(huì)影響到隧道的使用性能,因此是隧道施工過(guò)程中較棘手也是必須妥善處理的問(wèn)題之一。
2、常見管片破碎發(fā)生部位管片破碎現(xiàn)象在隧道襯砌的內(nèi)外兩側(cè)均有發(fā)生。
襯砌外側(cè),一般發(fā)生在管片與盾構(gòu)機(jī)外殼的接觸部位(以拱底塊、標(biāo)準(zhǔn)塊與鄰接塊接縫處、封頂塊居多);內(nèi)側(cè)一般發(fā)生在管片的角|考試|大|一級(jí)建造師|部(以標(biāo)準(zhǔn)塊、鄰接塊和封頂塊居多),管片中部少有發(fā)生。
3.1 搬運(yùn)和堆放時(shí)造成的破碎
在搬運(yùn)、堆放過(guò)程中的碰磕,經(jīng)常導(dǎo)致在碰磕位置處產(chǎn)生小塊破裂。
3.2 管片拼裝操作
3.2.1 拼裝時(shí),由于管片環(huán)面之間及相鄰兩塊管片間接觸面達(dá)不到理想的平行狀態(tài),使得襯砌角部先受力而產(chǎn)生應(yīng)力集中,導(dǎo)致管片角部破碎。
3.2.2 封頂塊安裝時(shí),由于先行安裝的5塊管片圓度不夠,兩鄰接塊間的間隙太小,把封頂塊強(qiáng)行頂入,導(dǎo)致封頂塊及鄰接塊接縫處管片破碎。有時(shí)未按設(shè)計(jì)要求在其兩側(cè)涂刷潤(rùn)滑劑,亦會(huì)導(dǎo)致管片破碎,破碎部位發(fā)生在鄰接塊上部及封頂塊兩側(cè)。
3.2.3 前一環(huán)環(huán)面不平整,塊與塊間有錯(cuò)位,導(dǎo)致下一環(huán)管片拼裝時(shí)易產(chǎn)生破碎。
3.2.4 拼裝時(shí)為搶進(jìn)度,管片就位速度過(guò)快而產(chǎn)生碰磕,以及存在管片錯(cuò)縫時(shí),易引起管|考試|大|一級(jí)建造師|片邊角的破碎。
3.2.5 管片橫鴨蛋
隧道襯砌共有六塊管片組成,拼裝成環(huán)后,其外徑為6200mm,內(nèi)徑為5500mm.實(shí)際拼裝成環(huán)后,襯砌的橫向、豎向直徑均有不同程度的偏差,設(shè)計(jì)允許偏差值為10mm.一般襯砌拼裝成環(huán)后,橫向直徑增大、豎向直徑減小,俗稱橫鴨蛋。相應(yīng)地,襯砌與盾構(gòu)機(jī)殼之間的空隙,橫向縮小、豎向增大。襯砌橫鴨蛋主要造成兩個(gè)方面的影響:
?。?)導(dǎo)致襯砌與盾構(gòu)機(jī)內(nèi)殼之間的凈距減少,特別是盾構(gòu)姿態(tài)與管片姿態(tài)不一致時(shí),易造成推進(jìn)時(shí)盾構(gòu)機(jī)殼擦傷管片,破碎部位一般發(fā)生在管片外弧面,以標(biāo)準(zhǔn)塊與鄰接塊接縫處最為普遍。
?。?)當(dāng)管片拼裝成環(huán)后其直徑為設(shè)計(jì)直徑時(shí),管片縱縫各槽口應(yīng)完全吻合。襯砌橫鴨蛋,造成襯砌縱縫略有張開,部分槽口已吻合,而其他槽口仍存在空隙,由于受力不均勻應(yīng)力集中,容易導(dǎo)致管片破碎。這種情況下,破碎一般集中在管片內(nèi)弧面的角部而且破碎時(shí)間發(fā)生在管片脫出盾尾后。
3.3 盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)與管片姿態(tài)相互關(guān)系不一致
3.3.1 在隧道施工過(guò)程中,為控制好隧道軸線,必須逐環(huán)測(cè)量盾構(gòu)姿態(tài)和管片姿態(tài),根據(jù)測(cè)量資料及時(shí)調(diào)整各項(xiàng)推進(jìn)參數(shù)。當(dāng)管片與盾構(gòu)機(jī)相對(duì)關(guān)系一致,即管片與盾構(gòu)機(jī)基本保持同心,管片法面與盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)方向基本垂直時(shí),管片破碎較少。在實(shí)際施工過(guò)程中,管片與盾構(gòu)機(jī)的相對(duì)關(guān)系常常不能保持理想狀態(tài),當(dāng)管片的環(huán)面與盾構(gòu)推進(jìn)方向存在夾角時(shí),其合力作用方向部位的管片容易破碎。
3.3.2 盾構(gòu)機(jī)軸線與管片環(huán)向軸線間交角偏大
盾構(gòu)推進(jìn)過(guò)程也是不斷糾偏過(guò)程。盾構(gòu)機(jī)與管片襯砌環(huán)間的相對(duì)關(guān)系不可能總是保持理想狀態(tài),特別是轉(zhuǎn)彎、豎曲線段和糾偏量大時(shí),管片外弧與盾尾內(nèi)壁間的距離沿環(huán)向分布不均勻,造成一側(cè)間距很小,而另一側(cè)間距較大,這時(shí)易產(chǎn)生“卡殼”現(xiàn)象,即兩者碰在一起。盾構(gòu)機(jī)一推進(jìn),就會(huì)造成管片一定部位破碎。
3.3.3 襯砌環(huán)面不佳
造成襯砌環(huán)面不佳有多種原因,如糾偏、拼裝質(zhì)量差、環(huán)縫夾泥等。管片環(huán)面不佳,引起管片受力不均勻,從而導(dǎo)致應(yīng)力集中部位的管片破碎。