盾构在软土地层掘进过程中的管片上浮研究

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1、万方数据现代隧道技术器：慧釜器严LLlNG盾构在软土地层掘进过程中的管片上浮研究文章编号：1009—6582(2014)01—0144—09盾构在软土地层掘进过程中的管片上浮研究王其炎1杨建辉2薛永if,41陈自海1(1浙江省交通工程建设集团市政分公司，杭州310051；2浙江科技学院建筑工程学院，杭州310023)摘要通过对杭州某地铁施工实例的监测与分析得出，隧道上浮可分为初次上浮和二次上浮，且初次上浮量在隧道总上浮中所占比重较大，约为50％～80％。文章结合该区间段盾构隧道施工，采用abaqus有限元软件对盾构在软土地层掘进过程中的管片上浮进行了分析，得出了管片上浮、管底处下卧土

2、层回弹和管顶处上覆土层沉降随注浆压力、浆液弹性模量、土舱压力、千斤顶压力等因素变化发展的规律。研究结果表明，管片上浮可分为三个阶段：上浮激增段、上浮平缓段和上浮稳定段。关键词软土隧道盾构施工管片上浮数值模拟影响因素中图分类号：U455．91；U456．3+1文献标识码：A1引言盾构隧道施工中，经常会出现管片局部或整体上浮的情况，具体表现为管片错台、裂缝、破损，乃至轴线偏位等现象。此类问题会影响盾构隧道管片的工后高程、隧道走向和净空，也给隧道带来防水隐患和安全隐患，影响工程的质量。如果与设计高程相差过大，就要采用各种方法对其调整，还会增加工程造价，造成浪费[1】。2004年董志明、谭忠

3、盛等【2】建立了管片衬砌三维有限元模型计算分析程序，找出了管片破损的原因和规律：2009年肖明清、孙文昊等[3]应用有限元法，对地层材料的物理力学性质、注浆材料的性质等影响盾构衬砌环上浮的因素进行了分析；叶飞、朱合华等【4】重点分析了因上浮力引起的隧道上浮的抗浮计算模式：谢录科、王远祥等[5阚对管片上浮原因进行了分析．并提出管片抗浮措施；魏纲、沈建奇等【9。2]对隧道纵向上浮及地层变形进行了研究；2010年郭宏宇、杨海东【13]对下坡盾构到达段管片上浮原因进行了分析：黄忠辉、季倩倩等【14】利用1：l衬砌水平整环错缝结构进行了试验，对上浮问题进行了研究：2011年郭瑞、何川等旧分析研

4、究了管片接头在剪力作用下的受力、变形和破坏特征，得出了接头破坏形式为连接斜螺栓剪切延性破坏的结论；董泽龙、张庆贺等㈣以深圳地铁2号线东港路站一招商东路站区间盾构通过矿山法隧道段为背景，分析了回填材料属性、回填层厚度等因素对管片上浮的影响规律。提出了施工、设计过程控制管片上浮的对策和措施。在上述文献中，对于各种相关因素是如何造成管片上浮的，以及各因素对管片上浮规律的影响研究还不够全面也不够深入。鉴于隧道及管片上浮带来的一系列问题，进一步研究注浆压力、浆液弹性模量、土舱压力和千斤顶压力对管片上浮规律的影响就显得十分迫切，也具有很大的现实意义。2工程实例监测与分析2．1工程概况杭州某地铁隧

5、道管片外径为6．2m，内径为5．5in，宽1．2m，埋深8．5～14m不等。场地浅表层为厚1～2m的填土，其下为厚度约16m左右的粉土和粉砂层。埋深18m左右以下为厚度达20m左右的高压缩性流塑状的淤泥质土或灰色粉质粘土，局部夹粉砂，再下部为含砾粉砂和圆砾层。场区浅部地下水修改稿返回日期：2013—06—27作者简介：王其炎(1981一)，男，工程师，主要从事公路、桥梁、地铁隧道工程等相关领域的施工与研究，E-maihhancandiaoyue@163．com．Q苎!!堂苎!竺!璺兰!竺塑!!!!!兰!璺堂竖V01．51．No．1．Total．No．354Feb．2014万方数据盾构

6、在软土地层掘进过程中的管片上浮研究现代隧道技术MODERNTUNNELLINGTECHNOLOGY属松散岩类孔隙潜水，主要赋存于上部①填土层及③粉土、砂土层中。本场区潜水静止水位一般在0．9～2．0m，高程为4．35—5．76m．局部位于解放河桥台附近的Z3一Q08—29、z3一Q08—29、D3一Q08—33等孔，水位埋深较深(3．00～4．60m)。潜水水位一般随季节性变化，年水位变幅约1．0～2．0m。2．2监测结果与分析监测下行线区段管片环号为425，430．435，415⋯⋯515，520共20环，这些管片靠近两车站区间中部，隧道最大纵坡为21．788％0。测量部位为隧道底

7、部管片内侧，测量时刻为该环管片刚刚脱离盾尾时及脱离盾尾后24h。监测结果曲线图如图1、图2所示。图1管片高程设计值与实测值曲线对比Fig．1Comparisonofthedesignedandmeasuredvaluesofsegmentelevation嘉熏黟八／＼蠹1紊以／＼／＼图2监测区段三种上浮量曲线对比Fig．2Comparisonofthethreefloatingvaluesinthemonitoringarea由图1可以看出，管片刚脱离盾尾