软土地层中隧道上浮分析及控制.pdf

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1、第4期（总第180期）No.4(SerialNo.180)2015年8月CHINAMUNICIPALENGINEERINGAug.2015DOI:10.3969/j.issn.1004-4655.2015.04.025软土地层中隧道上浮分析及控制吉冰冰，许文明，马振世，翁厚洋（宏润建设集团股份有限公司，上海200235）摘要：通过对南京轨道交通4号线21标区间工程施工中隧道上浮问题进行跟踪、分析和总结，详细叙述在软土地层中隧道上浮的主要原因以及控制措施，形成工程经验的总结。关键词：隧道上浮；规律；控制技术中图分类号：U455.43文献标志码：B文章编号：1004-4

2、655（2015）04-0075-04随着城市轨道交通的日益发展，盾构法隧道施线（转弯半径R=1000m），竖向坡度始终为0.2%。工工艺以其高效性和安全性得到普遍运用，并不断隧道总长1774.5m，共1475环管片，管片外径完善，尤其在软土地层中盾构法隧道施工工艺已非6.2m，内径5.5m，宽度1.2m，采用1台863土常成熟，但隧道上浮现象却屡见不鲜，常导致隧道压平衡盾构机掘进。轴线超限，影响工程质量。2工程地质及水文条件本文针对南京轨道交通4号线21标区间隧道2.1工程地质施工过程中隧道上浮问题进行分析和研究，将控制隧道顶部主要为①层松散填土、②-1a2、隧道

3、上浮的技术措施进行实践和优化，形成工程施②-2b3-4（淤泥质）塑粉质黏土夹粉土、③-1b1-2工的经验总结。层塑粉质黏土，洞身主要穿越②-2b3-4（淤泥质）1工程概况塑粉质黏土夹粉土、②-3b2-3塑粉质黏土夹粉土、南京轨道交通4号线21标区间工程为车辆段③-2b2可塑粉质黏土，洞底主要为②-2b3-4（淤高速试车线隧道区间，试车速度为1.5倍的正线行泥质）塑粉质黏土夹粉土、②-3b2-3塑粉质黏土车速度，因此对成型隧道轴线控制要求较高。区间夹粉土、②-4b2可塑粉质黏土、③-2b2可塑粉隧道自车辆段东南侧出发，南向北穿越车辆段内质黏土及③-4b2可塑粉质黏土夹

4、粉土。部基地，下穿仙林大道与三环路，平面设置1条曲隧道主要穿越地层见表1。表1区间围岩分布表环号1~510环510~700环700~1200环1200~1477环埋深4.6~6m8~8.8m8.8~10.3m10.3m80%~90%为②-2b3-4层淤泥70%为②-2b3-4层淤泥质粉70%为②-2b3-4层淤泥质粉掌子面质粉质黏土层；底部10%~20%质黏土层；底部30%为②-3b2-3主要为③-2b2粉质黏土层质黏土层；底部30%为②-3b2-3地质为②-3b2-3粉质黏土夹粉土层。粉质黏土夹粉土层粉质黏土夹粉土层地质简图收稿日期：2015-04-14第一作者简

5、介：吉冰冰（1988—），男，工程师，本科，主要从事盾构法隧道施工技术管理。75吉冰冰，许文明，马振世，翁厚洋：软土地层中隧道上浮分析及控制2015年第4期2.2水文特性单环管片自重为地下水主要表现为孔隙潜水，贮存于②层以下G=ρ×g×V管片≈21.2t（1）3浅软弱土中，水位较高，勘察期间测得稳定水位埋式中：ρ为管片密度，2.8t/m；V管片为管片体积，3深0.7～4.0m，常年最高水位可取场地整平后埋7.7m。深0.5m。单环管片水浮力为3隧道上浮分析F=ρw×g×V排≈35.5t（2）33.1情况说明式中：ρw为水的密度，1t/m；V排为管片排水体积，33.1

6、.1隧道上浮现象36.2m。该隧道从第6环开始出现不同程度的上浮现综上所述，管片自重G＜水浮力F，若无其象，上浮量逐渐增大，第55环隧道上浮量达到最他作用力与之平衡，会造成隧道上浮。大值7cm，采取相应措施后上浮量逐渐减少（见3.2.2盾构姿态影响图1）。本区间隧道管片明显上浮的区段，盾构姿态均前低后高，俗称为“磕头”，造成盾构机轴线与隧8060道设计轴线存在夹角α（见图3），盾构机掘进推40力F推力会对管片形成竖直向上的分力F上（见图4）：20上浮量/mm0F上=F推力×sinα（3）5203550658095110125140环数以本区间为例，盾构机掘进100环

7、时，F推力为700t，sinα≈0.00925，代入式中计算出F上=F推力×图1隧道上浮监测数据sinα≈6.5t，因此管片受到竖直向上的作用力F上，3.1.2上浮各阶段简析作用方向与水浮力一致，加剧隧道上浮趋势。区间隧道上浮可分为3个阶段：束缚阶段、过渡阶段、稳定阶段（见图2）。其中，A-B区为束缚阶段，管片受盾尾束缚未呈现较大上浮量；B-Cα区为隧道上浮过渡阶段，管片脱离盾尾束缚后上浮量逐渐增大，但未达到峰值；C-D区为隧道上浮后的稳定阶段，隧道上浮量达到峰值。图3轴线对比图图4受力分析图图2隧道上浮示意图3.2.3同步注浆浆液影响3.2隧道上浮原因分析本区