1、概述
隨著城市的日益發(fā)展和擴大，城市交通擁擠問題也越來越突出。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、運輸量大、無污染、無噪聲及不占用地面空間等優(yōu)點，正迅速成為緩解交通擁擠的首選方案。我國的廣州、深圳等地也在近幾年開始地鐵建設(shè)。上海地鐵1號線自1990年動工，到1995年全線正式開通。
1996年地鐵2號線（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)常會發(fā)生管片破碎、隧道滲水、漏漿、軸線偏差超標、地面沉降等一系列問題。管片破碎現(xiàn)象是施工中的最普遍現(xiàn)象。由于管片破碎，不僅會引起隧道滲水、漏漿，而且會影響到隧道的使用性能，因此是隧道施工過程中較棘手也是必須妥善處理的問題之一。
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)機外殼的接觸部位（以拱底塊、標準塊與鄰接塊接縫處、封頂塊居多）；內(nèi)側(cè)一般發(fā)生在管片的角部（以標準塊、鄰接塊和封頂塊居多），管片中部少有發(fā)生。
3.1 搬運和堆放時造成的破碎
在搬運、堆放過程中的碰磕，經(jīng)常導致在碰磕位置處產(chǎn)生小塊破裂。
3.2 管片拼裝操作
3.2.1 拼裝時，由于管片環(huán)面之間及相鄰兩塊管片間接觸面達不到理想的平行狀態(tài)，使得襯砌角部先受力而產(chǎn)生應力集中，導致管片角部破碎。
3.2.2 封頂塊安裝時，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，把封頂塊強行頂入，導致封頂塊及鄰接塊接縫處管片破碎。有時未按設(shè)計要求在其兩側(cè)涂刷潤滑劑，亦會導致管片破碎，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，塊與塊間有錯位，導致下一環(huán)管片拼裝時易產(chǎn)生破碎。
3.2.4 拼裝時為搶進度，管片就位速度過快而產(chǎn)生碰磕，以及存在管片錯縫時，易引起管片邊角的破碎。
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。相應地，襯砌與盾構(gòu)機殼之間的空隙，橫向縮小、豎向增大。襯砌橫鴨蛋主要造成兩個方面的影響：
（1）導致襯砌與盾構(gòu)機內(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，易造成推進時盾構(gòu)機殼擦傷管片，破碎部位一般發(fā)生在管片外弧面，以標準塊與鄰接塊接縫處最為普遍。
（2）當管片拼裝成環(huán)后其直徑為設(shè)計直徑時，管片縱縫各槽口應完全吻合。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，由于受力不均勻應力集中，容易導致管片破碎。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間發(fā)生在管片脫出盾尾后。
3.3 盾構(gòu)機姿態(tài)與管片姿態(tài)相互關(guān)系不一致
3.3.1 在隧道施工過程中，為控制好隧道軸線，必須逐環(huán)測量盾構(gòu)姿態(tài)和管片姿態(tài)，根據(jù)測量資料及時調(diào)整各項推進參數(shù)。當管片與盾構(gòu)機相對關(guān)系一致，即管片與盾構(gòu)機基本保持同心，管片法面與盾構(gòu)機推進方向基本垂直時，管片破碎較少。在實際施工過程中，管片與盾構(gòu)機的相對關(guān)系常常不能保持理想狀態(tài)，當管片的環(huán)面與盾構(gòu)推進方向存在夾角時，其合力作用方向部位的管片容易破碎。
3.3.2 盾構(gòu)機軸線與管片環(huán)向軸線間交角偏大
盾構(gòu)推進過程也是不斷糾偏過程。盾構(gòu)機與管片襯砌環(huán)間的相對關(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，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，這時易產(chǎn)生“卡殼”現(xiàn)象，即兩者碰在一起。盾構(gòu)機一推進，就會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，從而導致應力集中部位的管片破碎。
隨著城市的日益發(fā)展和擴大，城市交通擁擠問題也越來越突出。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、運輸量大、無污染、無噪聲及不占用地面空間等優(yōu)點，正迅速成為緩解交通擁擠的首選方案。我國的廣州、深圳等地也在近幾年開始地鐵建設(shè)。上海地鐵1號線自1990年動工，到1995年全線正式開通。
1996年地鐵2號線（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)常會發(fā)生管片破碎、隧道滲水、漏漿、軸線偏差超標、地面沉降等一系列問題。管片破碎現(xiàn)象是施工中的最普遍現(xiàn)象。由于管片破碎，不僅會引起隧道滲水、漏漿，而且會影響到隧道的使用性能，因此是隧道施工過程中較棘手也是必須妥善處理的問題之一。
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)機外殼的接觸部位（以拱底塊、標準塊與鄰接塊接縫處、封頂塊居多）；內(nèi)側(cè)一般發(fā)生在管片的角部（以標準塊、鄰接塊和封頂塊居多），管片中部少有發(fā)生。
3.1 搬運和堆放時造成的破碎
在搬運、堆放過程中的碰磕，經(jīng)常導致在碰磕位置處產(chǎn)生小塊破裂。
3.2 管片拼裝操作
3.2.1 拼裝時，由于管片環(huán)面之間及相鄰兩塊管片間接觸面達不到理想的平行狀態(tài)，使得襯砌角部先受力而產(chǎn)生應力集中，導致管片角部破碎。
3.2.2 封頂塊安裝時，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，把封頂塊強行頂入，導致封頂塊及鄰接塊接縫處管片破碎。有時未按設(shè)計要求在其兩側(cè)涂刷潤滑劑，亦會導致管片破碎，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，塊與塊間有錯位，導致下一環(huán)管片拼裝時易產(chǎn)生破碎。
3.2.4 拼裝時為搶進度，管片就位速度過快而產(chǎn)生碰磕，以及存在管片錯縫時，易引起管片邊角的破碎。
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。相應地，襯砌與盾構(gòu)機殼之間的空隙，橫向縮小、豎向增大。襯砌橫鴨蛋主要造成兩個方面的影響：
（1）導致襯砌與盾構(gòu)機內(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，易造成推進時盾構(gòu)機殼擦傷管片，破碎部位一般發(fā)生在管片外弧面，以標準塊與鄰接塊接縫處最為普遍。
（2）當管片拼裝成環(huán)后其直徑為設(shè)計直徑時，管片縱縫各槽口應完全吻合。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，由于受力不均勻應力集中，容易導致管片破碎。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間發(fā)生在管片脫出盾尾后。
3.3 盾構(gòu)機姿態(tài)與管片姿態(tài)相互關(guān)系不一致
3.3.1 在隧道施工過程中，為控制好隧道軸線，必須逐環(huán)測量盾構(gòu)姿態(tài)和管片姿態(tài)，根據(jù)測量資料及時調(diào)整各項推進參數(shù)。當管片與盾構(gòu)機相對關(guān)系一致，即管片與盾構(gòu)機基本保持同心，管片法面與盾構(gòu)機推進方向基本垂直時，管片破碎較少。在實際施工過程中，管片與盾構(gòu)機的相對關(guān)系常常不能保持理想狀態(tài)，當管片的環(huán)面與盾構(gòu)推進方向存在夾角時，其合力作用方向部位的管片容易破碎。
3.3.2 盾構(gòu)機軸線與管片環(huán)向軸線間交角偏大
盾構(gòu)推進過程也是不斷糾偏過程。盾構(gòu)機與管片襯砌環(huán)間的相對關(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，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，這時易產(chǎn)生“卡殼”現(xiàn)象，即兩者碰在一起。盾構(gòu)機一推進，就會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，從而導致應力集中部位的管片破碎。