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1、成型隧道堵漏及管片破损修补方案成型隧道堵漏及管片破损修补方案一、工程概况(一)编制依据(1)盾构法隧道施工及验收规范(GB50446-2017)；(2)地下铁道工程施工及验收规范(GB50299-1999)；(3)普通混凝土配合比设计规程(JBJ552011)；(4)混凝土结构工程施工质量验收规范(GB50204-2015)；(5)地下工程防水技术规范(GB50108-2008)；(二)编制范围本方案适用于盾构区间管片破损修补。(三)工程概况本区间盾构隧道的断面形式为圆形断面，其结构形式为单层衬砌预制装配式混凝土管片，管片衬砌内径为5400mm,外径为6000mm,混凝土管片强度为C50,抗渗
2、等级为P12,管片厚度为300mm,管片衬砌宽度为1500mm。管片衬砌环采用错缝拼接，每环管片由3个标准块、2个邻接块和一个封顶块组成；管片之间的环向接缝和纵向接缝均采用弯螺栓连接。二、管片修补的要求(一)修补要求1、管片修补后能够满足盾构隧道设计防水要求。具体技术要求如下：(1)管片混凝土强度等级C50；(2)管片混凝土抗渗等级为P12(3)管片裂缝应不大于0.2mm,且不得出现贯通裂缝；2、修补后保证管片的外观质量和隧道整体的外观质量。3、修补的管片质量必须满在其质量要求，保证修补的牢固性、可靠性，特别是隧道中间两侧以上部位的修补质量，必须保证列车运营安全。(二)防水要求1、防水设计的原
3、则(1)地下结构的防水设计应遵循以防为主，刚柔结合、多道防线、因地制宜、综合治理的原则；(2)确立钢筋混凝土结构自防水体系，即以结构自防水为根本，采取措施控制结构混凝土裂缝的开展，提高混凝土的抗渗性能。以环纵接缝、变形缝等细部构造作为防水重点。2、防水等级标准区间隧道结构防水等级设计二级，顶部不允许滴漏，其他部位不允许漏水，结构表面可允许有少量湿渍，总湿渍面积不大于总防水面积的2/1000,任意100Ol2的防水面积上的湿渍不超过3处，单个湿渍的最大面积不超过0.211平均渗水量不大于0.05L(ni-d),任意100nI2渗漏量不大于0.15L(11fd)。(三)人员要求安排专业的技术人员负
4、责本工程的隧道堵漏及管片破损修补工作，同时在修补工作进行前对修补人员进行施工安全、技术交底及相关技术规范要求培训。同时项目部安排工程部技术人员专人负责整个隧道的堵漏及管片破损修补工作，保证隧道堵漏及管片破损修补工作的质量。三、管片破损的原因分析在地铁盾构隧道施工过程中，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。管片破碎现象是施工中的最普遍现象。由于管片破碎，不仅会引起隧道渗水、漏浆，而且会影响到隧道的使用性能，因此是地铁盾构隧道施工过程中较棘手也是必须妥善处理的问题之一。(一)管片破损的原因1、搬运和堆放时造成的破碎在搬运、堆放过程中的碰磕，经常导致在碰磕位置处产
5、生小块破裂。2、管片拼装操作（1）拼装时，由于管片环面之间及相邻两块管片间接触面达不到理想的平行状态，使得衬砌角部先受力而产生应力集中，导致管片角部破碎。（2）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，把封顶块强行顶入，导致封顶块及邻接块接缝处管片破碎。有时未按设计要求在其两侧涂刷润滑剂，亦会导致管片破碎，破碎部位发生在邻接块上部及封顶块两侧。（3）前一环环面不平整，块与块间有错位，导致下一环管片拼装时易产生破碎。（4）拼装时为抢进度，管片就位速度过快而产生碰磕，以及存在管片错缝时，易引起管片边角的破碎。（5）管片横鸭蛋隧道衬砌共有六块管片组成，拼装成环后，其外径为6
6、000mm,内径为5400mmo实际拼装成环后，衬砌的横向、竖向直径均有不同程度的偏差，设计允许偏差值为Iomm.一般衬砌拼装成环后，横向直径增大、竖向直径减小，俗称横鸭蛋。相应地，衬砌与盾构机壳之间的空隙，横向缩小、竖向增大。衬砌横鸭蛋主要造成两个方面的影响：导致衬砌与盾构机内壳之间的净距减少，特别是盾构姿态与管片姿态不一致时，易造成推进时盾构机壳擦伤管片，破碎部位一般发生在管片外弧面，以标准块与邻接块接缝处最为普遍。当管片拼装成环后其直径为设计直径时，管片纵缝各槽口应完全吻合。衬砌横鸭蛋，造成衬砌纵缝略有张开，部分槽口已吻合，而其他槽口仍存在空隙，由于受力不均匀应力集中，容易导致管片破碎。
7、这种情况下，破碎一般集中在管片内弧面的角部而且破碎时间发生在管片脱出盾尾后。3、盾构机姿态与管片姿态相互关系不一致在隧道施工过程中，为控制好隧道轴线，必须逐环测量盾构姿态和管片姿态，根据测量资料及时调整各项推进参数。当管片与盾构机相对关系一致，即管片与盾构机基本保持同心，管片法面与盾构机推进方向基本垂直时，管片破碎较少。在实际施工过程中，管片与盾构机的相对关系常常不能保持理想状态，当管片的环面与盾构推进方向存在夹角时，其合力作用方向部位的管片容易破碎。4、盾构机轴线与管片环向轴线间交角偏大盾构推进过程也是不断纠偏过程。盾构机与管片衬砌环间的相对关系不可能总是保持理想状态，特别是转弯、竖曲线段和
8、纠偏量大时，管片外弧与盾尾内壁间的距离沿环向分布不均匀，造成一侧间距很小，而另一侧间距较大，这时易产生“卡壳现象，即两者碰在一起。盾构机-推进，就会造成管片一定部位破碎。5、衬砌环面不佳造成衬砌环面不佳有多种原因，如纠偏、拼装质量差、环缝夹泥等。管片环面不佳，引起管片受力不均匀，从而导致应力集中部位的管片破碎。6、推进时管片受力不均匀盾构推进时推进力通过油泵衬垫传递到管片上，油泵衬垫与管片接触部位是应力集中区。如果衬垫面不平整或者衬垫面与管片环面存在夹角，就会造成管片破碎。7、管片质量运到现场的管片本身存在质量问题，如管片的保护层过厚、管片养护时间不足、管片裂缝较多、管片修补部位强度没有达到设
9、计要求等，在施工时也容易造成管片破碎。（二）隧道管片渗漏的原因根据以往施工经验结合现场观察总结，其分析造成渗漏的可能原因如下：1、管片自身质量缺陷在管片生产过程中，设置密封垫的沟槽部位混凝土不密实有水泡、气泡等缺陷，管片拼装完成后，水从绕过密封垫，从水泡、气泡孔处渗漏进来。2、管片止水条脱落在拼装过程中，管片发生了碰撞，使止水条脱落或断裂，使密封垫没有形成闭合的防水圈。3、管片衬背注浆不饱满管片衬背注浆不饱满，若管片密封条贴合不密实，管片顶部积水，使密封垫压实比较薄弱的地方产生渗漏。4、盾构与管片的姿态不好盾构与管片的姿态不好，影响到管片的拼装质量，造成管片间错位，相邻管片止水带不能正常吻合压
10、紧，从而引起漏水；5、掘进过程中推力不均匀掘进过程中推力不均匀造成管片受力不均匀而产生裂纹、贯穿性断裂等而渗漏水;在掘进困难时推力过大也会造成管片产生裂纹而渗漏水。6、管片拼装质量控制不严格管片存在泥土等杂物未清理导致拼装出现空隙形成漏水；拼装封顶块时，封顶块密封条损坏，造成渗漏水；管片螺栓紧固不到位，造成管片防水没有压实造成渗水，或管片螺栓紧固过早，导致管片整体未压实。7、转弯处转弯环选型不准确在水平方向上存在曲线的路线上，曲线内径与外径所存在的长度差即是管片左右侧存在的楔形总量，如果转弯环拼装数量不足或过多，造成管片楔形总量少于或超过曲线内外径实际差值，就会造成管片间隙，使相邻管片止水带不
11、能正常吻合压紧，从而引起漏水。8、盾构前进反力不足盾构前进反力不足，易导致管片接缝不严，致使管片渗漏。此种状态主要出现在始发及到达掘进阶段，正面无土压力或土压力较小情况下，盾构前进阻力所提供的反力远小于管片止水胶条所需的挤压力，从而易产生因反力不足而导致管片止水胶条挤压不实，影响管片止水条的防水性能，造成管片接缝渗漏。9、管片上浮或侧移，管片与隧道初支间空隙较大且不均匀，注浆时操作难度大，而且填充效果差，从而导致顶部回填注浆难以密实，极易发生管片上浮或侧移，造成管片破损，引起管片渗漏。四、管片破损的预防及修补方案管片外观质量的好坏直接关系到成型隧道的质量外观，而管片质量的好坏重点在于过程的预防
12、，不可避免的破损采取相应的措施进行修补。（一）管片破损的预防1、搬运堆放时的针对性措施（1）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。（2）吊放管片选用尼龙绳，在起吊时，能起到缓冲作用。（3）管片存放架设置橡胶支座，在管片车上管片搁置部位设置橡胶条，以起到缓冲作用。2、管片拼装时的针对性措施（1）按要求贴好角部止水橡胶条、传力衬垫、纠偏石棉橡胶板。（2）拼装前，先测量前一环各管片之间的相互高差，包括环向和径向。根据实测数据，调整纠偏石棉橡胶板，以保证拼装后环面的平整度。（3）拼装前清理前一环管片上的泥块及浆液，保证环面清洁、无夹泥。（4）拼装时保证衬砌环圆度，块与
13、块不错位。推进油泵的伸缩顺序应与管片拼装顺序一致。两侧标准块、邻接块安装时油泵应同时收缩及伸出，以减少环与环之间管片错位现象。（5）封顶块安装前，实测并确保顶部两邻接块间间距，并通过推进油泵的仰缩来调整好邻接块间的间距,控制在比设计值大6mm左右，以便顺利安装封顶块。（6）竖曲线段推进时，在安装拱底块时根据实际情况予以落低或抬高，减少管片“卡壳现象。3、推进时的针对性措施（1）推进前检查各油泵衬垫的完好情况，发现有破损的及时调换，同时应仔细观察衬垫与管片环面的吻合程度，对不吻合处可增设石棉或橡胶锲子来调整，确认吻合后再开始推进。（2）在盾构推进时，及时根据设计要求、盾构穿越土层的变化、上部载荷
14、情况以及测量资料来调整各项施工参数，将盾构姿态严格控制在设计允许偏差范围之内。同时，结合隧道衬砌的实际情况，在不超出偏差范围的情况下，对盾构姿态作适当调整，使盾构机与管片尽可能处于同心状态。（3）当管片与盾构机轴线夹角较大、管片与盾构机壳间隙较小又必须进行盾构机姿态调整时，可以采取以下措施：1）通过粘贴纠偏石棉橡胶板来调整衬砌环面；2）推进时，前半环顺着管片原轴线方向推进，待管片与机壳之间的缝隙增大后，后半环推进时再对盾构姿态进行调整。以上两种措施结合运用，可以使管片与盾构机之间的轴线夹角变小，同时减少管片外部的破碎。4、把好管片质量关对进入施工现场的管片，应逐块进行检查。发现管片明显存在质量
15、问题的，应坚决退回生产厂家，不让一块不合格管片下井。同时派专人负责管片的生产，进驻生产厂家掌握管片生产情况，将施工中发现的管片质量问题，及时向生产厂家反馈，督促生产厂家改进生产工艺，提高管片质量。管片存在小的质量问题可以进行修补处理的，应在地面进行修补、并做好标识，养护到设计规定强度后再下井使用。（二）管片的修补1、施工方法及施工要点（1）修补前准备工作：1）检查具体破损部位和程序并做好相应记录。2）准备好修补工具：铁铲、抹子、榔头、刷子、钻子、喷灯、电子秤。3）准备好修补材料：42.5R二级白色硅酸盐水泥、42.5普通硅酸盐早强水泥、水、砂、胶皇粘补剂。（2）修补工艺1）按破损程度区分：a、轻微开裂：对于轻微表面开裂部位采用小榔头敲击，确定开裂部位是否密实，若无空响声音，则判定为管片只是表面开裂，内部密实：钢丝刷打磨开裂表面。将开裂面用水湿润。用配合比为普通水泥：白水泥：砂：胶皇：水=1：2：7.5：0.72：0.3（质量比）均匀拌制修补砂浆。待开裂面干燥后，采用上述修补砂浆进行压紧填充，修补后的部分比管片混凝土表面略高。填充完毕后，在表面使用塑料薄膜覆盖养护，覆盖边缘不小于修补边10cm,保湿养护；养护时注意不能出现砂浆被水冲掉、划花现象；养护三天后，揭开塑料薄膜，采用手砂轮对表面进行磨平，注
