摘要：随着城市不断发展，地铁已成为城市交通的重要组成部分。各大城市已建成的地铁工程表明，地铁区间隧道的管片裂缝是目前地铁工程中的常见病害，盾构中管片裂缝容易导致地下水渗漏，甚至为地铁的安全运营和设备正常使用造成重大安全隐患。本文对管片裂缝进行了相关文献的参考查阅，对城市地铁区间隧道管片裂缝形成原因及处理措施进行了总结与归纳。针对管片生产和使用的不同时间，分为生产阶段和使用阶段产生裂缝的原因分析，再结合相关管片裂缝案例，给出了预防与补救措施。在盾构隧道施工中如何预防和处理裂缝以及最小程度的规避它的危害提供一些参考经验，对盾构隧道病害的减少具有重大意义，并对现今管片裂缝研究空白处进行展望。
关键词：管片裂缝；裂缝形成原因；裂缝预防；裂缝处理
引言
近年来城市盾构隧道的蓬勃发展，盾构隧道病害问题日益严重。经研究结果表明，管片裂缝变形是盾构隧道病害的根源，其可能引发盾构断面椭圆变形、管片的压溃与错台以及盾构隧道的渗漏水问题等。而引起管片裂缝的原因并不是单一因素，所以对于管片裂缝进行相关研究十分重要。
1.地铁区间隧道管片裂缝
在盾构隧道中，管片是盾构的承载体，接缝与螺栓共同构成其边界条件。管片裂缝一般分为微观裂缝和宏观裂缝，微观裂缝是管片本身具有的，在结构中分布不连续、不规则，通常宽度小于0.05毫米，肉眼是无法看到的。而宏观裂缝是由微观裂缝发展而来的，通常大于0.05毫米。盾构推进的过程中，由于盾构推进是个动态过程，管片的受力会不均匀且不断变化，当管片受力不均匀程度超过一定的限度时，管片就会产生裂缝或碎裂。而宏观裂缝又分为非贯穿裂缝、拼接面裂缝和贯穿裂缝。非贯穿裂缝深度较浅，一般裂缝宽度不超过0.1毫米，修补后不会对管片的使用造成影响。拼接面裂缝是存在于管片拼装面的非贯穿裂缝。贯穿裂缝是切断管片结构的大裂缝，有贯穿裂缝的管片在隧道使用中会影响地铁隧道的使用寿命，甚至造成安全事故。
2.地铁区间隧道管片裂缝形成原因
2.1原材料方面
混凝土原材料质量不达标是导致管片裂缝出现的原因之一。影响混凝土原材料质量的原因主要有：一是砂砾粒径，砂砾粒径过小，就必须在施工过程中掺入更多的水和水泥，可能导致钢筋出现腐蚀，久而久之导致混泥土出现裂缝；二是水泥比例，现在很多地铁工程由干混凝土使用量大，大都使用商品混凝土.而如果商品混凝土中的水泥含量过多，就会导致混凝士硬化收缩变形，当超过混凝土的抗拉极限进而导致管片上混凝土裂缝的出现。
2.2管片养护不当
盾构施工项目中难免会在现场进行管片的存放的情况，这时如果管片的养护不当，也会导致管片裂缝的出现。相关文献据调查，管片裂缝区段都是在冬季，且隧道已全部贯通的情况下施作二次衬砌时产生的。在二次衬砌施工过程中没有采取有效的低温混凝土养护措施，从而导致温差太大产生裂缝。
2.3泵送混凝土灌筑工艺不规范
管片表面的“起砂”现象说明混凝土在灌筑过程中存在泌水和离析现象。还有管片浇捣不密实，会产生毛细孔隙或蜂窝状孔洞，在一点外力下发展为裂缝。塌落度把控不严格导致混泥土中游离水蒸发后引起的体积收缩也会导致产生裂缝。
2.4施工因素
施工方面的原因主要是盾构隧道施工方面需着重注意的因素。当区间隧道线路曲线半径较小时，盾构机姿态控制难度较大，导致盾构机时长姿态不理想，纠偏时可能造成了盾尾挤压管片的现象，在曲线段施工时为了控制盾构机转向，各区千斤顶推力不等，造成各个分块的受力大小不匀，容易出现裂缝。除了施工掘进时，管片拼装时也是控制方面的重要因素，每环管片拼装封顶块时，因橡胶密封条错位并凸出管片环面，造成管片环面不平整，在较大推力作用下容易引起管片沿环宽方面开裂。
3.地铁区间隧道管片裂缝措施
3.1原材料的选择
经过对比，同一产地的原材料配置的混凝土和易性会比不同产地的好；在高温天气应选取产热量低的水泥产品，在添加剂使用上，对早强剂或塑化剂等各种添加剂，也选取产热量低的，降低混凝土产生热量；在低温天气选应选取产热量高水泥产品，在添加剂使用上，对早强剂或塑化剂等各种添加剂，应选取产热量高的，控制混凝土温度的提高；采用细度适当的水泥：不用细度极细的水泥，以减少早期水化热。
3.2混凝土中掺入一定数量的粉煤灰
由于粉煤灰呈球状起润滑作用，不仅能代替部分水泥，还能改善混凝土的工作性，降低混凝土中的水泥水化热量，减少了裂纹。加强振捣，保证混凝土的密实性；同时地铁较多使用防水混凝土，也须防止因过震引起混凝土离析。
3.3严格控制水灰比
水灰比小，混凝土的流动性小，但是粘聚性和保水性增加，使硬化后的混凝土的强度、耐久性提高，干缩减小。但是水灰比过小，则不能保证混凝土的密实成型，会使混凝土的强度和耐久性下降。控制水灰比，适当的减少水的用量，可以有效的提升抗渗性，并且避免混凝土泌水干缩现象。
3.4坍落度的控制
坍落度大，骨料沉降速度快，阻碍水泥砂浆继续沉降，形成外部泌水，这些多余的游离水逐渐蒸发，在混凝土中形成毛孔细道，导致缝隙出现，要根据施工季节控制坍落度，保持其均匀性，可以确保混凝土均匀的凝固，减少裂缝产生的几率，避免混凝土因含水量过大造成干缩裂缝。
3.5管片的振捣收光
振捣时应避免捣振不均匀产生的质量问题，可采取分层布料的形式，循序渐进，一次成型。采用捣振台按设定时间进行捣振，切勿过振或者漏振，保证管片的均匀性。振捣完成，收水压光后尽快用塑膜盖覆严密，防止脱落及露角，以防管片外弧面混凝土过度蒸发和热量散失。管片外弧面出现裂往往是最后一次收面时间结束太早，而覆盖塑膜时间又太晚造成的，或者当最后一次收面收得太晚，管片表层失水，外弧面硬化速度大于内弧面时会造成龟裂现象。
3.6养护
经过试验管片初期养护，主要是要防止温度变化过快，所以只有尽可能的克服和减少温差现象，才能杜绝或减少管片的温差裂纹。具体做法是：在收光抹面区设置预蒸养区，在蒸养房里设定升温、恒温和降温区，使管片进过每个区域温差不超过 10℃，升温降温梯度不超过 10℃每小时。 管片出蒸养房或者脱模时避免风吹，冬季应及时覆盖防止表面温度下降太快形成裂纹。脱模后，最好采用浸水养护或者涂刷养护剂的方式，浸水养护时管片与水的温差不能超过 20℃，防止管片出现收缩裂纹，在水中养护时间一般不少于一周，养护水应含氢氧化钙溶液。若采用喷淋养护，喷淋水流不均匀，在局部更易造成裂纹和水纹。严格控制混凝土养生质量，浇水养护时间应适当延长，尤其注意早期养护，有条件的情况下，也可喷洒养护剂、减水剂等，可以有效地防止干缩裂缝和塑性裂缝的出现。
总结
本文通过对于城市地铁盾构中管片裂缝的分类、常见成因以及现有的预防与补救措施进行总结，但是由于目前对于管片裂缝的分类相关学者没有一个明确固定的分类标准，所以本文采取的是从一个宏观和微观角度对于管片裂缝分类进行统述，今后对于管片裂缝进行详细分类，亦或对于管片裂缝进行危险定级可继续进行相关研究与探讨。
参考文献
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