盾构施工中隧道质量问题分析与防治
一、隧道轴线偏差原因分析及对策：
1、自动导向系统发生偏差 导致的轴线偏差。输入数据错误、全站仪移动、隧道扭转。
2、工程施工测量误差引起的盾构姿态超出轴线控制范围内。一起精度底、测量计算方法不正确、控制点偏差、导线测量不及时等等。
以下项目须经业主测量队复测后才能下一步施工：
①、地面加密控制点；基线及始发前的圆心定位及地下高程点；
②、地下导线及水准在隧道掘进至150m处、300～400m处和距离贯通面150m～200m处分别进行一次包括联系测量在内的检测。
③、若单向掘进长度超过1km时，掘进至400m后每600m要增加一次，此类施测及检测均须加测陀螺方位角校核方位。
④、隧道贯通测量。
3、成型隧道上浮或下沉。管片脱出盾尾后上浮的原因有：
3.1、地质情况。从南京地铁盾构施工情况来看，淤泥质粉质粘土层的上浮量大于砂层，而从广州地铁盾构施工情况来看，中、微风化岩层管片上浮量较大。
3.2、长细比很大的柔性构件的偏心受压。
3.3、浆液选型不当，浆液早期强度偏低，不能及时与围岩土体形成共同作用。
3.4、浆液初凝时间控制不当，没有即使填充盾尾间隙或填充效果不佳。
3.5、注浆位置选择不当，采用管片注浆孔注浆时，以中夏布注浆孔为注浆孔位。
3.6、盾构姿态较差，千斤顶编组压力差过大。
3.7、盾构超挖间隙过大。
4、始发托架或反力架设置不当、发生变形，始发台定位方向错误。
5、地质条件导致的盾构机轴线偏移
5.1、地质软硬不均，局部非常坚硬的岩石使盾构机掘进缓慢，并导致盾构朝向软地层方向“滑移”，纠偏困难，盾构姿态越来越差，最终超出线路设计的轴线。
5.2、地质软弱，盾构机停机时会发生姿态变化。
6、操作失误也是造成姿态变化的原因。
7、管片选型错误；
（ 对于管片的楔形量：需要满足盾构隧道在曲线上偏移的需要。最小楔形量§≥2BR
外/R）
7.1、管片选择是为了调整线形并满足与盾构机盾尾间隙，将盾构机盾尾与管片之间的交角变为最小，千斤顶靴板作用面与管片环面平行。
7.2、不考虑铰接作用，直线段，一环拼装完成，左右千斤顶行程差为△L时，管片与盾尾水平夹角变化量为
arctan△L/D顶，此时安装一环标准环，左右盾尾间隙的调整量为△L×B/D顶。
7.3、直线段，安装一环R1或者一环L15，盾尾与管片之间的交角变化为arctan§/2D外。此时左右盾尾间隙的调整量为B§/2D外
7.4、转弯环暗转法在不同的位置，对于盾尾间隙和千斤顶行程的调整两是不一致的，要根据管片点位数量计算不同的点位时上下左右楔形量的调整，同时要考虑管片拼装时点位变化不会发生通缝。
二、隧道轴线偏差原因分析及对策
1、加强测量管理，通过多级测量校核来确保隧道控制轴线测量成果的正确；
2、盾构掘进施工中，除了依靠盾构自动测量系统指导施工外，要加强人工测量来校核自动测量系统误差，有效降低施工环境等外界因素引起的测量误差；
3、为了控制管片脱出盾尾后发生上浮，控制重点主要在以下几方面：
3.1、加强管片脱出盾尾后沉浮监测，摸清不同地段管片上浮或下沉的规律，以指导盾构施工；
3.2、严格控制盾构掘进参数（分区压力）、掘进姿态和管片选型。
3.3、采用具有一定强度的硬性浆液注浆，加大上部注浆管的注浆压力。
3.4、在盾构掘进中，根据隧道变形监测的结果，适当提高或降低盾构在轴线上的姿态，使隧道变形后轴线还是在受控制范围内。
4、为了控制隧道后期下沉，控制重点主要在以下几方面：
4.1、加强隧道后期变形监测，根据隧道变形情况确定是否需要二次注浆。
4.2、采用具有一定强度的影响浆液进行注浆。对于隧道脱出盾尾后的上浮和下沉，根据不同地址条件下的测量结果，调整盾构掘进姿态。
5、始发托架要经过验算，围护结构桩上要设置道轨防止栽头。
6、曲线始发时一定要提前设计好盾构掘进方向。
7、反力架必须经过验算和提供足够的反力。
8、熟练的掘进控制、动态的掘进管理，减少因错误操作而引起的轴线偏差大和盾构机扭转角过大。
9、合理的管片选型。
10、出现了轴线侵线时的处理。
三、隧道渗漏原因分析及对策
常见的隧道渗漏：环缝、纵缝渗漏、管片裂缝渗漏、螺栓孔渗漏、边角破损渗漏、洞门和联络通道渗漏。
原因：
1.管片外弧面在拼装或脱出盾尾时破损，致使止水条位置的止水效果失效。这种破损往往是以下几个原因造成：
1.1、盾构机姿态不好，盾尾间隙过小，使管片与盾尾壳发生刚性接触造成管片脱出盾尾时发生破损；
1.2、拼装操作不当，如拼装时发生破损或封顶快插入时发生止水条被挤出。
1.3、盾构机设计的局部不合理，如：盾构机推进千斤顶球铰的自由度过小，管片局部受压，或者推进千斤顶靴板挤压等原因造成。
1.4、管片破损进场未检查。
2、遇水膨胀橡胶止水条在施工中不注意保护，或由于泡在泥水中时间过长而失效。
3、隧道错台过大，使管片间止水条错位而渗漏。
4、橡胶止水条粘贴不牢或运输过程、拼装过程发生了止水条破坏。
对策：
1、强化盾尾注浆和二次注浆管理。
2、保持管片基面干净，保证止水条粘贴牢靠，安装过程中要经常检查，发现止水条损坏要及时更换。
3、加强拼装过程管理：角部破损的严禁拼装；过程中选用的缓膨时间较长的橡胶止水条，施工中要对橡胶止水条涂刷缓膨剂，发现止水条脱落及时处理；K快插入时要在管片纵缝接触面涂抹润滑油。
4、在盾构机设计时要注意对千斤顶撑靴板结构的细部构造，防止挤压管片止水条后，止水条松弛，同时外弧砼剪切破坏。
5、调整好盾构机姿态，采取各种措施尽可能减少管片破损的发生。
6、堵漏措施的选用。
四、隧道错台原因分析及对策
原因：
1、管片拼装不认真，拼装时发生错台；
2、螺栓未拧紧；
3、盾构姿态变化大；、
4、管片选型不正确，盾构姿态纠偏过急；
5、隧道上浮或下沉；
6、小曲线段由于推进千斤顶编组压力差较大，管片本身受到一个侧向的作用力；
7、管片发生椭变。
对策：
1、加强人员培训，正确操作盾构机，提高管片拼装精度，减少隧道错台。
2、正确管片选型，避免纠偏过急。
3、科学化管理注浆工作。对于小曲线段、地质较差的地层、超挖量较大的地层，要通过同步注浆、二次双液注浆以及地面跟踪注浆的措施，提高注浆效果。注浆工艺要与正常段有所不同。
4、盾构机配置整圆器，减少盾壳内内发生的椭变。
5、采取有效措施控制管片脱出盾尾后的上浮或下沉。
6、加强螺栓的二次复紧工作。
7、特大错台的处理。
五、破损、裂缝形成原因及对策
按发生的位置的划分，破损主要分为外弧面破损、内弧面破损和环面破损三类。按发生时间来分，破损分为运输过程的破损、拼装前破损和拼装后破损三类。
按时段来分，裂缝可概括为三类，即：管片生产过程造成的开裂、盾构施工过程中的开裂和盾构隧道使用过程中的开裂。按照裂缝的形式来分，有环向裂缝、纵向裂缝和手孔裂缝。
（开裂的管片主要位于隧道的中部以上，拱顶占多数。以纵向裂缝为主，即裂缝的开口方向与盾构推进方向相一致）
原因：
1、拼装前运输或堆放过程发生破损。
2、拼装完成后，脱出盾尾时发生破损，这种破损大多是由于盾构机姿态不佳、盾尾间隙过小、千斤顶作用面不均衡或编组推力差较大，环面不平整等因素导致。
3、拼装是敲打螺栓造成的破损。
4、错台导致的破损。
5、管片生产过程因混凝土原材料问题、配合比问题和养护问题而产生的裂缝。
6、管片摸具精度偏差，引起的管片环面不平整，千斤顶推力过大等原因产生的裂缝。
7、管片配筋不合理造成运输或安装过程局部应力集中而开裂。
对策
1、加强管片脱摸强度的检查和吊运过程中的保护，防止生产和运输过程中发生的损伤。
2、管片切忌直接堆放在隧道内，必须采取措施提高颓放高度，增加管片拼装机径向行程。
3、及时更换破损的撑靴。
4、管片拼装过程切忌野蛮操作，强行敲打。
5、通过注浆等手段严格控制较大错台的发生。
6、严格控制盾构机姿态，操作过程对于千斤顶编组压力差应制定控制指标。
7、严格控制二次注浆压力，以防压力过大而使管片开裂。
8、管片设计时对于螺栓孔、吊装孔等位置配筋加强。
六、监理工程师日常检查要点
1、原材料的检查：
止水条：粘贴情况、角部开裂情况
软木衬垫：材料、力学性能
注浆材料：砂、石料、粉煤灰、膨润土/外加剂的配合比。
螺栓：螺栓直径、曲线度、镀层、遇水膨胀垫片的使用。
2、日常检查和记录
检查前首先要了解线路的基本情况：设计地质情况、平曲线情况、纵坡大小、埋深、地面环境、管片类型等。
检查内容：
2.1、盾构机姿态和管片选型：轴线偏差情况、滚动角、推进千斤顶行程/左右行程差、铰接行程/行程差、盾尾间隙量测
既有管片选型和拟选管片类型。特别注意不同类型的管片不能拼错位置。如深埋、浅埋、中埋、变形缝管片的安装位置不能错误特殊初砌管片不要拼错。
联络通道管片拼装易出的三个问题要特别注意：
安装的里程、安装的点位、管片的选择（开口位置）
2.2、掘进参数：推力（总推力、编组推力、压力等）、纽矩（刀盘纽矩、螺旋输送机纽矩）、转速（刀盘转速、螺旋输送机转速）、土仓压力（上部、下部）、推进速度、发泡剂使用、注浆压力（上下部注浆压力）、注浆量（A/B液使用）
推力/速度/纽矩/行程/出土量/注浆量/注浆压力等的时间关系曲线。
土仓压力/注浆压力/注浆量/地面沉降关系曲线。
3、管片拼状质量：渗漏、错台、破损、裂缝。
4、其他主要检查项目：渣样分析和记录、盾尾渗漏情况、油脂使用情况、喷涌情况、电瓶车停置情况、轨道连接情况、故障检查、拼装的规范性。
