盾構(gòu)千斤頂不良頂推作用下地鐵管片襯砌開裂特性

張偉列 ，晏啟祥 ，張 川 ，楊 凱 ,2，賈 丁

（1.西南交通大學(xué)交通隧道工程教育部重點實驗室，四川 成都 610031；2.西華大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院，四川 成都 610039；3.中國水利水電第七工程局，四川 成都 610213）

管片襯砌裂縫是影響盾構(gòu)隧道長期安全的主要因素之一.盾構(gòu)隧道管片襯砌裂縫容易引起管片襯砌滲漏以及承載能力和耐久性降低.盾構(gòu)施工過程中千斤頂?shù)牟涣柬斖剖菍?dǎo)致管片襯砌開裂的主要因素之一[1]，不良頂推包括不良荷載以及不良接觸狀態(tài).盾構(gòu)在施工過程中因千斤頂軸向與襯砌截面軸向出現(xiàn)傾角（簡稱千斤頂軸向傾斜）、千斤頂撐靴位置沿端面整體側(cè)移（簡稱千斤頂端面?zhèn)纫疲?、千斤頂頂推力出力?yán)重不均、千斤頂撐靴破損、同步注漿壓力不均，以及盾尾擠壓等不良荷載或接觸都可能致使管片開裂，致使管片襯砌出現(xiàn)中部裂縫、邊角裂縫、手孔裂縫和端面裂縫等[2].

國內(nèi)外研究人員對盾構(gòu)管片襯砌開裂現(xiàn)象進(jìn)行了大量研究，大多集中在盾構(gòu)施工及營運期管片襯砌的受力變形和開裂機(jī)理方面.Chen 等[3]利用有限元軟件對單塊管片進(jìn)行數(shù)值分析，研究了施工階段和運營階段管片的開裂形式，并提出在螺栓手孔位置采用高強(qiáng)混凝土提高其抗裂性能的建議；楊雨冰等[4]研究了單塊管片、含簡化接頭的2 塊管片和整環(huán)管片襯砌的破壞機(jī)制，發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)承載能力和破壞形式受襯砌邊界約束條件及接頭形式影響較大；王飛陽等[5-6]利用一種基于細(xì)觀尺度黏聚區(qū)模型的多尺度建模方法，分析了不同加載路徑下管片襯砌中裂縫的隨機(jī)演化行為；Yan 等[7-8]研究了高速列車脫軌撞擊下盾構(gòu)隧道管片襯砌和接頭螺栓的開裂特征，并獲得了不同沖擊速度下管片襯砌裂縫分布、裂縫形狀和裂縫發(fā)展的時間歷程；黃宏偉等[9]利用擴(kuò)展有限元模擬了地層偏壓、背后空洞、松弛土壓力、不均勻沉降等作用下隧道襯砌主裂縫的分布和發(fā)展規(guī)律.在襯砌裂縫對襯砌力學(xué)性能影響方面：Wang 等[10]基于聲發(fā)射試驗探討了不同長度、不同數(shù)量和位置的裂縫分布對盾構(gòu)隧道管片損傷演化的影響特性；Xu 等[11]分析了盾構(gòu)隧道管片襯砌開裂對襯砌承載性能的影響，認(rèn)為管片襯砌的裂損程度是影響襯砌安全性能的主要因素；Cavalaro 等[12]利用數(shù)值模擬和解析方法分析了管片環(huán)向和縱向接縫面缺陷對結(jié)構(gòu)性能的影響.

上述研究主要針對單塊管片開展，即使是整環(huán)管片襯砌，也基本視其為均質(zhì)結(jié)構(gòu)，不考慮管片襯砌接縫面和接頭螺栓的影響，這與管片襯砌的實際結(jié)構(gòu)情況出入較大.相關(guān)研究也缺少對裂縫寬度、長度發(fā)展過程的詳細(xì)分析.為此，本文針對千斤頂軸向與襯砌截面軸向出現(xiàn)傾斜，以及千斤頂撐靴位置沿端面整體側(cè)移這2 種不良頂推作用，以成都某市域地鐵直線段盾構(gòu)隧道工程為對象，建立考慮接頭-管片的盾構(gòu)隧道裝配式襯砌結(jié)構(gòu)數(shù)值模型，從而揭示直線段盾構(gòu)施工過程對管片襯砌開裂的影響特性，為地鐵區(qū)間隧道施工盾構(gòu)掘進(jìn)控制和管片襯砌防裂設(shè)計提供技術(shù)依據(jù).

1 基于彌散裂縫模型的有限元分析

1.1 襯砌混凝土彌散裂縫模型

混凝土彌散裂縫模型適用于多裂縫的模擬，將其用于管片襯砌的開裂模擬是合適的.該模型的基本思想是將應(yīng)變矢量從裂縫坐標(biāo)系O-nst轉(zhuǎn)換到單元坐標(biāo)系O-xyz，并根據(jù)裂縫坐標(biāo)系中的本構(gòu)關(guān)系式計算裂縫坐標(biāo)系中的應(yīng)力矢量，最后換算出單元坐標(biāo)系中的應(yīng)力矢量，即

式中： εxyz和 σxyz分別為單元坐標(biāo)系中的應(yīng)變矢量和應(yīng)力矢量； εnst和 σnst分別為裂縫坐標(biāo)系中的應(yīng)變矢量和應(yīng)力矢量； θ 為不同裂縫的夾角閾值；f(?)為開裂應(yīng)力-應(yīng)變函數(shù)；T為應(yīng)變轉(zhuǎn)換矩陣，由裂縫方向確定.

1.2 工程背景及有限元模型

以成都市某地鐵區(qū)間盾構(gòu)隧道的直線段施工為工程背景，研究千斤頂不良頂推力對管片襯砌開裂特性的影響.隧道總長1 640 m，埋深約21.5 m，工程地質(zhì)情況從上至下分別為雜填土、粉質(zhì)黏土、粉土、卵石土和中風(fēng)化泥巖，地層材料參數(shù)如表1所示.洞身主體結(jié)構(gòu)位于中等風(fēng)化泥巖中，透水能力較弱.

表1 地層材料參數(shù)Tab.1 Material parameters of soils

本區(qū)間隧道的管片內(nèi)徑和外徑分別為7 500 mm和8 300 mm，管片幅寬1 500 mm.每環(huán)襯砌由7 塊管片組成，包含1 塊封頂塊（圓心角18.95°）、2 塊鄰接環(huán)（圓心角56.84°）和4 塊標(biāo)準(zhǔn)塊（圓心角56.84°）.襯砌縱縫兩側(cè)管片采用2 根M30 螺栓連接，全環(huán)共計14 根，環(huán)縫兩側(cè)襯砌環(huán)一周共采用19 根M30 螺栓連接.利用有限元軟件Diana 建立三維地層彈簧模型，整體模型和局部細(xì)節(jié)如圖1 所示.由于盾構(gòu)千斤頂不良頂推導(dǎo)致裂縫的管片襯砌環(huán)大多集中在千斤頂鄰近的襯砌環(huán)，所以，本模型建立8 環(huán)管片襯砌是足夠并合理的，該模型單元總數(shù)約62 萬個.

圖1 有限元模型Fig.1 Finite element model

有限元模型上建有螺栓手孔，并采用嵌入式鋼筋單元模擬管片內(nèi)外側(cè)主筋，管片接縫間的連接則采用接觸面和實體螺栓模擬[13].其中，接觸面單元的法向剛度為5.7 × 108Pa/m，且為僅受壓不受拉；接觸面單元的切向剛度為5.9 × 106Pa/m.布置與千斤頂作用位置和組數(shù)相同的矩形撐靴板來傳遞千斤頂頂推力，單個撐靴板的尺寸為280 mm × 550 mm.

盾構(gòu)施工過程管片襯砌所受的外荷載如圖2所示.圖中：荷載P1～P4分別為0.448、0.119、0.161、0.477 MPa；Pg為自重荷載.以受千斤頂直接作用的管片襯砌環(huán)為起始，依次對8 環(huán)襯砌編號為R1～R8.前端1.5 環(huán)管片位于盾殼內(nèi)，受千斤頂頂推力、自重荷載和盾尾刷徑向約束作用.盾尾刷的約束用徑向布置的彈簧單元來模擬，作用范圍為盾殼尾端1 m 內(nèi)，彈簧剛度為5 MPa/m[14].

圖2 管片襯砌受力示意Fig.2 Force of segmenal lining

地層水土荷載作用于脫出盾殼的6.5 環(huán)上，荷載分布如圖2（b）所示.假設(shè)注漿壓力在盾尾后方3.5 環(huán)范圍內(nèi)線性遞減至0[15]，注漿壓力取0.2 MPa.參考相關(guān)的工程實踐調(diào)研[16]，頂推力對遠(yuǎn)處管片襯砌的影響較小，R8 環(huán)后方端面的軸向位移可視為0.

管片襯砌與地層的相互作用關(guān)系通過設(shè)置地層彈簧模擬.這里采用只受壓不受拉的全周地層彈簧來考慮地層反力的影響.地層彈簧法向剛度kn和切向剛度kt分別為

式中：Es為地層彈性模量； ν 為泊松比；R為隧道襯砌的計算半徑.

經(jīng)計算，kn和kt分別為150 MPa/m和50 MPa/m.

盾構(gòu)施工采用19 對千斤頂進(jìn)行頂推，分布如圖3 所示.均勻布置的千斤頂被分為A、B、C、D4 個區(qū)域，實際施工過程中采用不同的分區(qū)油缸壓力對掘進(jìn)姿態(tài)進(jìn)行控制，同一分區(qū)內(nèi)的油缸壓力相同.A、B、C、D區(qū)油缸的壓力比設(shè)定為8∶10∶13∶10，模擬的盾構(gòu)千斤頂最大頂推力為30 MN.

圖3 千斤頂分區(qū)示意Fig.3 Jack partition

管片襯砌采用的C50 混凝土材料參數(shù)、嵌入式鋼筋和實體螺栓的材料參數(shù)如表2 所示.

表2 管片襯砌混凝土、鋼筋和螺栓的材料參數(shù)Tab.2 Material parameters of concrete, steel reinforcement, and bolts of segmental lining

2 結(jié)果分析

一般認(rèn)為，寬度0.05 mm 以上的為宏觀裂縫，且寬度0.20 mm 以上的裂縫會對結(jié)構(gòu)性能產(chǎn)生不良影響[17]，被認(rèn)為是有害裂縫，也是不被施工允許的裂縫.這里僅對寬度大于0.05 mm 的裂縫進(jìn)行統(tǒng)計分析.

彌散裂縫模型假定裂縫均勻分布在開裂區(qū)域內(nèi)，裂縫寬度wcr如式（6）所示[4].

式中： εnst為裂縫坐標(biāo)系中的主應(yīng)變；hcr為裂縫帶寬度； σ和Ec分別為單元應(yīng)力和混凝土彈性模量.

2.1 千斤頂軸向傾斜

在盾構(gòu)掘進(jìn)過程中，由于盾構(gòu)機(jī)的自重作用和管片拼裝完成后的漂移，盾構(gòu)機(jī)體軸向可能會與襯砌軸向產(chǎn)生夾角，千斤頂頂推力軸向相對管片襯砌的端面軸向呈現(xiàn)傾斜狀態(tài)，導(dǎo)致管片襯砌處于不良受力狀態(tài)，從而出現(xiàn)管片襯砌錯臺乃至開裂等破壞現(xiàn)象，如盾構(gòu)機(jī)的“磕頭翹尾”就會導(dǎo)致千斤頂軸向傾斜.如圖4 所示，以盾構(gòu)機(jī)“磕頭翹尾”作為千斤頂軸向傾斜的典型現(xiàn)象，實施管片襯砌開裂分析，其中，頂推力的方向向上傾斜.

圖4 千斤頂軸向傾斜示意Fig.4 Axial tilt of inclining of jack

A、B、C、D區(qū)的每塊撐靴板上作用的頂推力按照分區(qū)油缸的壓力比值和總頂推力值計算得出，分別為1.25、1.56、2.03、1.56 MN.設(shè)置頂推力軸向傾斜角度0°、1°、3°、5° 共4 種工況進(jìn)行分析，依次命名為工況1-1～1-4，其中，工況1-1 為理想頂推狀態(tài).

2.1.1 開裂空間分布特征

在千斤頂軸向傾斜條件下，裂縫主要產(chǎn)生在靠近頂推環(huán)面的R1 管片環(huán)內(nèi)，已脫出盾殼R2 環(huán)管片襯砌僅在環(huán)向螺栓孔處有少量微裂縫，其余后方管片環(huán)內(nèi)基本沒有產(chǎn)生裂縫.圖5 給出了在30 MN 的頂推力作用下不同工況的R1 環(huán)內(nèi)的裂縫寬度云圖.圖中，ecw為主應(yīng)力方向的裂縫寬度值.

圖5 千斤頂軸向傾斜誘發(fā)的裂縫寬度云圖Fig.5 Nephogram of crack width induced by axial tilt of jack

根據(jù)圖5 中裂縫產(chǎn)生的位置，將裂縫分為3 類：螺栓孔裂縫、環(huán)面的縱向裂縫和手孔縱向裂縫.通過比較不同頂推力大小下相應(yīng)裂縫位置附近裂縫寬度、變形及主拉應(yīng)力的變化，得出裂縫的發(fā)展趨勢和產(chǎn)生原因：1） 螺栓孔裂縫產(chǎn)生于環(huán)向螺栓孔內(nèi)壁，沿著孔徑方向發(fā)展，主要由于管片的接縫錯臺及張開量過大產(chǎn)生；2） 環(huán)面縱向裂縫產(chǎn)生于直接受千斤頂作用的R1 環(huán)的環(huán)面，沿隧道縱向發(fā)展，主要由于間隔布置的千斤頂中間形成的局部受拉區(qū)產(chǎn)生；3） 手孔縱向裂縫產(chǎn)生于管片手孔附近并沿縱向發(fā)展，主要由于管片手孔附近結(jié)構(gòu)剛度較小造成.

對于理想頂推狀態(tài)下的工況1-1，R1 環(huán)內(nèi)的裂縫主要產(chǎn)生在拱底的手孔和環(huán)面上，螺栓孔位置未產(chǎn)生裂縫，這些裂縫的范圍和寬度都較小，最大裂縫寬度只有0.13 mm.隨著千斤頂軸向傾斜角度的增加，對應(yīng)工況1-2、1-3、1-4，其頂推力的豎向分力不斷增加，頂部的封頂塊環(huán)向螺栓孔、鄰接塊手孔和頂部環(huán)面附近都產(chǎn)生了裂縫，且是有害裂縫.總體上，千斤頂軸向傾斜狀態(tài)下管片環(huán)的開裂區(qū)域主要集中在結(jié)構(gòu)上部，并且頂推力傾斜角度越大，其開裂區(qū)域和裂縫寬度也越大.

2.1.2 裂縫動態(tài)演化規(guī)律

考慮到軸向傾斜頂推下管片的主要開裂區(qū)域位于R1 環(huán)管片拱頂附近，以工況1-3 為例給出了管片拱頂封頂塊及其左側(cè)鄰接塊中主要裂縫的發(fā)展方式，見圖6.示例管片受到千斤頂推力、自重荷載、盾尾刷壓力和鄰近管片的反作用力，4 組撐靴全部位于A區(qū).裂縫最早萌生于拱頂封頂塊與連接塊的環(huán)向螺栓孔處；隨著頂推力的增加，鄰接塊跨中手孔處和推環(huán)面的表面開始產(chǎn)生裂縫并不斷發(fā)展，最終共同形成結(jié)構(gòu)的主要裂縫.

圖6 工況1-3 裂縫發(fā)展示意Fig.6 Crack propagation under condition 1-3

為分析不同工況下結(jié)構(gòu)主要裂縫的發(fā)展規(guī)律，提取了各工況下拱頂附近主要裂縫（即圖5 中被標(biāo)注的各處裂縫）的裂縫寬度-頂推力曲線，見圖7.對于工況1-1，環(huán)面裂縫和手孔裂縫均產(chǎn)生在拱底，其寬度值均在許可范圍內(nèi)；對于軸向傾斜頂推的工況1-2～1-4，其裂縫均產(chǎn)生在拱頂封頂塊附近，封頂塊環(huán)向螺栓孔處的裂縫最早產(chǎn)生，隨后有環(huán)面軸向裂縫和手孔縱向裂縫產(chǎn)生，3 類裂縫的寬度隨著千斤頂軸向傾斜角度以及頂推力的增加而不斷增加.總體上，螺栓孔裂縫的寬度大于另外2 類裂縫，最先發(fā)展成為有害裂縫，并且當(dāng)千斤頂軸向傾斜角度大于3° 時，3 類裂縫的最終寬度均已超過施工許可的寬度.

圖7 主要裂縫的寬度-頂推力曲線Fig.7 Crack width-jacking force curves of major cracks

2.1.3 開裂處的鋼筋應(yīng)力

目前，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫寬度的計算理論中[18]，均將裂縫截面處的鋼筋應(yīng)力視為重要影響因素.為探究鋼筋應(yīng)力與裂縫發(fā)展的聯(lián)系，選擇代表性裂縫處的鋼筋應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行分析.這里僅對可產(chǎn)生有害裂縫的工況1-2～1-4 的R1 環(huán)面和手孔縱向裂縫處（即圖5（b）～（d）標(biāo)記的位置）的鋼筋應(yīng)力進(jìn)行分析.

計算結(jié)果表明，襯砌開裂位置處的鋼筋應(yīng)力明顯大于其他未開裂處的應(yīng)力.圖8 給出了不同工況下拱頂環(huán)面縱向裂縫和手孔縱向裂縫處頂鋼筋拉應(yīng)力-頂推力曲線.當(dāng)頂推力較小時，不同工況下的鋼筋應(yīng)力差異較??；隨著頂推力的持續(xù)增大，R1 襯砌環(huán)開始產(chǎn)生縱向裂縫，相應(yīng)位置處的鋼筋拉應(yīng)力逐漸增加.總體上，鋼筋應(yīng)力隨著頂推力的增大而增大，并且頂推力的軸向傾斜角度越大，相同頂推力下的裂縫處鋼筋應(yīng)力也越大.

圖8 不同裂縫處的鋼筋拉應(yīng)力-頂推力曲線Fig.8 Steel reinforcement stress-jacking force curves of cracks

圖9 給出了千斤頂不同軸向傾斜角度下環(huán)面和手孔縱向裂縫處的鋼筋應(yīng)力-裂縫寬度曲線.對比發(fā)現(xiàn)，無論是環(huán)面裂縫還是手孔裂縫，同一位置鋼筋在頂推力不同軸向傾斜角度下，其鋼筋應(yīng)力-裂縫寬度曲線基本吻合，這說明相同開裂位置處的鋼筋應(yīng)力-裂縫寬度基本不受千斤頂軸向傾斜角度變化的影響.

圖9 鋼筋應(yīng)力-裂縫寬度曲線Fig.9 Steel reinforcement stress-crack width curves

2.2 千斤頂端面?zhèn)纫?/h3>

盾構(gòu)施工過程中，由于盾構(gòu)姿態(tài)控制不良等諸多因素都可能導(dǎo)致圖10 所示的千斤頂相對管片襯砌端面發(fā)生側(cè)移，此時，千斤頂頂推位置側(cè)移引起的偏心荷載極易造成管片的開裂問題.設(shè)置4 組工況研究千斤頂頂推位置整體側(cè)移下管片襯砌的開裂機(jī)制，其中：工況2-1 所有千斤頂整體向上側(cè)移50 mm；工況2-2 整體向下側(cè)移50 mm；工況2-3 整體向右側(cè)移50 mm；工況2-4 整體向左側(cè)移50 mm.各分區(qū)撐靴板上作用的頂推力大小與3.1 節(jié)相同，方向垂直于管片環(huán)面.

圖10 千斤頂頂推位置側(cè)移示意Fig.10 Lateral displacement of jack

2.2.1 開裂空間分布特征

計算表明，千斤頂端面?zhèn)纫茥l件下，管片開裂位置主要集中在R1 環(huán)襯砌上，其他環(huán)管片襯砌基本未產(chǎn)生裂縫.圖11 給出了千斤頂端面?zhèn)纫茥l件下R1環(huán)管片的裂縫寬度云圖，并且標(biāo)記了寬度最大的螺栓孔裂縫、環(huán)面裂縫和手孔裂縫所在的位置，對應(yīng)的總頂推力為30 MN.

圖11 千斤頂端面?zhèn)纫聘鞴r裂縫寬度云圖Fig.11 Crack width induced by end face lateral displacement of jacks

由圖11 可見：當(dāng)頂推位置整體向上側(cè)移時，各類最大寬度的裂縫都產(chǎn)生在襯砌結(jié)構(gòu)的上部；當(dāng)頂推位置整體下側(cè)移時，各類最大寬度的裂縫都產(chǎn)生在襯砌結(jié)構(gòu)的下部；當(dāng)頂推位置整體向右側(cè)移時，只有環(huán)面的縱向裂縫產(chǎn)生在襯砌結(jié)構(gòu)相應(yīng)的右側(cè)，螺栓孔裂縫和手孔縱向裂縫則分別產(chǎn)生在管片襯砌的拱頂和拱底位置；當(dāng)頂推位置整體向左側(cè)移時，表現(xiàn)出相似的特點.總體上，由于下部C區(qū)油缸壓力較大，當(dāng)千斤頂頂推位置整體向下側(cè)移時，頂推合力的偏心距最大，產(chǎn)生的裂縫也最為密集和最寬，是最為不利的情況.因此，管片襯砌的拱頂螺栓孔、拱頂和拱底手孔以及頂推位置側(cè)移一側(cè)的環(huán)面位置是千斤頂端面?zhèn)纫茽顟B(tài)下易開裂的區(qū)域.

2.2.2 裂縫動態(tài)演化規(guī)律

千斤頂端面整體側(cè)移的方向不同，管片襯砌裂縫產(chǎn)生的位置也不同，以工況2-2 例，圖12 給出了R1 環(huán)管片襯砌拱底主要裂縫的發(fā)展方式.圖12 中示例管片受到千斤頂推力、自重荷載、盾尾刷壓力和鄰近管片的反作用力，3 組撐靴全部位于C區(qū).結(jié)構(gòu)主要裂縫為拱底頂推面縱向裂縫和拱底手孔縱向裂縫.裂縫最早萌生于拱底管片手孔處，并向兩側(cè)縱向發(fā)展；隨著頂推力的增加，拱底管片頂推環(huán)面開始產(chǎn)生裂縫，這些裂縫以及手孔附近的裂縫不斷向縱向發(fā)展，形成結(jié)構(gòu)的主要裂縫.同時，拱底環(huán)向螺栓孔內(nèi)側(cè)也有裂縫產(chǎn)生，但螺栓孔裂縫影響區(qū)域顯著小于環(huán)面裂縫和手孔裂縫.

圖12 工況2-2 裂縫發(fā)展示意Fig.12 Crack propagation under condition 2-2

圖13 給出了頂推位置側(cè)移條件下不同工況主要裂縫的千斤頂頂推力-裂縫張開曲線.由圖可見，隨著頂推力的增加，不同位置裂縫的寬度增長速率發(fā)生變化，比較明顯的是頂推位置向左右側(cè)移的工況2-3、2-4，當(dāng)頂推力較小時，螺栓孔裂縫和手孔裂縫的寬度大于環(huán)面縱向裂縫寬度，隨著頂推力的增大，環(huán)面裂縫的發(fā)展速度逐漸快于其他裂縫，最終其寬度超越螺栓孔和手孔處的裂縫，成為結(jié)構(gòu)最主要裂縫.總體上，當(dāng)千斤頂頂推位置整體向左、向右和向下側(cè)移時，頂推環(huán)面的縱向裂縫的寬度大于螺栓孔裂縫和手孔裂縫的寬度，成為管片襯砌的最主要裂縫；當(dāng)千斤頂頂推位置整體向上側(cè)移時，封頂塊環(huán)向螺栓孔裂縫寬度成為管片襯砌的最主要裂縫.

圖13 主要裂縫寬度-千斤頂總推力曲線Fig.13 Crack width-total jacking force curves of major cracks

3 結(jié)論與建議

基于混凝土彌散開裂本構(gòu)關(guān)系，以某直線段盾構(gòu)隧道工程為對象，建立了考慮接頭-管片的裝配式結(jié)構(gòu)數(shù)值模型，研究了千斤頂頂推方向傾斜和頂推位置側(cè)移作用下管片襯砌的裂縫空間分布特征以及動態(tài)演化規(guī)律，對主要裂縫的發(fā)展過程、寬度變化及其裂縫附近鋼筋的應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行了分析，得出如下主要結(jié)論和建議：

1） 在千斤頂軸向傾斜或者端面?zhèn)纫频牟涣柬斖谱饔孟?，管片襯砌主要產(chǎn)生螺栓孔裂縫、手孔縱向裂縫和環(huán)面縱向裂縫.

2） 當(dāng)千斤頂軸向傾斜導(dǎo)致裂縫時，裂縫寬度最大位置在拱頂封頂塊環(huán)向螺栓孔位置處.當(dāng)千斤頂端面?zhèn)纫茖?dǎo)致裂縫時，裂縫寬度最大位置與側(cè)移的方向有關(guān)，具體為：當(dāng)千斤頂端面向上側(cè)移，裂縫寬度最大位置為拱頂螺栓孔；當(dāng)向下側(cè)移，裂縫寬度最大位置為拱底環(huán)面；當(dāng)向右側(cè)移，裂縫寬度最大位置為右側(cè)環(huán)面；當(dāng)向左側(cè)移，裂縫寬度最大位置為左側(cè)環(huán)面.

3） 在千斤頂軸向傾斜頂推作用下，管片襯砌相同開裂位置處的鋼筋應(yīng)力-裂縫寬度關(guān)系基本不受傾斜角度變化的影響，裂縫寬度越大，裂縫位置處鋼筋的應(yīng)力也越大.

4） 當(dāng)千斤頂軸向傾斜角度達(dá)到1°，封頂塊處的螺栓孔裂縫寬度已超過施工的允許值，其余位置處裂縫在允許范圍內(nèi)；當(dāng)傾斜角度達(dá)到3°，螺栓孔裂縫、環(huán)面裂縫和手孔裂縫都已超過施工的允許值.

5） 當(dāng)千斤頂端面整體側(cè)移，由于下部千斤頂?shù)捻斖屏^大，因此，千斤頂整體向下側(cè)移時頂推合力的偏心距最大，產(chǎn)生的裂縫寬度最大，是最不利的側(cè)移方向.

建議盾構(gòu)施工過程中應(yīng)及時控制隧道掘進(jìn)的軸線偏差，若千斤頂撐靴發(fā)生損壞或者重心側(cè)移應(yīng)及時調(diào)整，從而減少裂縫的萌生；對于管片襯砌中易開裂的區(qū)域（如封頂塊螺栓孔、拱頂拱底手孔以及管片環(huán)面）可以通過加強(qiáng)配筋等方式達(dá)到防裂的目的.