盾构隧道管片上浮原因分析及控制措施.pdf

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1、隧道与地下工程器Tunnel&UnaergroundEngineering盾构隧道管片上浮原因分析及控制措施常江，赵一，王岩(北京住总集团市政工程公司，北京100029)摘要：盾构隧道掘进阶段管片的上浮问题一直是一个较难毹决的技术问题。根据北京地铁大兴线黄一义区间盾构隧道工程中遇到的管片上浮问题，主要从盾构机械、壁后注浆、盾构姿态等方面查找原因并进行分析研究，提出了相应的控制盾构隧道管片上浮的技术措施。实践证明所制定的措施是可行、有效的，并为其他类似工程提供借鉴与参考。关键词：盾构隧道；管片上浮；同步注浆；盾构姿态；控制中图分类号：U455．43文献标

2、志码：B文章编号：1009—7767(2010)03-0123-03CausesAnalysisandtheControlMeasuresofFloatingUpwardofShieldTunnelSegmentsChangJiang，ZhaoYi，WangYan盾构隧道管片位移控制是确保隧道线型符合设计要求、满足隧道建筑限界的关键。盾构掘进过程中，盾构管片的上浮一直是较难解决的技术问题。引起管片上浮的因素很多，如工程水文地质、壁后注浆、盾构姿态、盾构机械等方面【-1。北京市轨道交通大兴线黄村火车站一义和庄站区间隧道．右线盾构于2008年12月15日开

3、始掘进．当盾构掘进至86环时经测量发现隧道管片有明显上浮现象。且随着盾构的掘进，上浮量继续呈增大趋势：盾构掘进至120环时部分管片相对上浮量超过设计轴线100mm。致使部分管片错台、开裂、破损，直接影响管片质量并超出设计轴线范围。本文依据该工程实例，从盾构机械、壁后注浆、盾构姿态控制等方面分析管片上浮的原因．并提出了控制管片上浮的针对性措施。1工程概况北京市轨道交通大兴线黄村火车站一义和庄站区问隧道左线长度l863．462111，右线长度1872．057m，总长度共计为3735．519m。该工程采用2台德国海瑞克土压平衡铰接式盾构机施工，盾构机刀盘为平

4、板式。刀盘直径6280mill，中盾外径6250mill，盾尾外径6230mill，含16组液压推进油缸。按上下左右分A、B、C、D4个区，油缸伸长量均为2000mm。工程采用标准单圆盾构衬砌结构．衬砌管片外径6000mm，内径5400mill，厚度300mill，环宽l200mm，采用错逢拼装。衬砌管片分为6块，其中3块标准管片(A型)、2块邻接管片(Bl和B2型)和l块封顶块(C型)，相邻管片环间沿网周均匀布置16个纵向连接螺栓，环向管片间设12个螺栓，每环共计28个螺栓，均为弧形螺栓。壁后同步注浆系统为4根内置式单液注浆管，设计采用惰性浆液。盾构

5、施工右线先从义和庄站始发，左线随后平行施T。2工程地质及水文概况黄村火车站一义和庄站区间隧道地层主要为人T填土、第四纪新近沉积层和一般第四系沉积层，区间覆土厚度9．42"---12．58m．区间隧道结构穿越及地基持力层主要为③层粉质黏土和③l层粉土及③2层粉细砂，属中压缩性土。该场地类别为Ⅲ类，场地土类型为中软土，场地饱和的粉土和砂土均不液化：该区间隧道结构在地下稳定水位以上。该T程隧道管片上浮区段地层主要为③层粉质黏土和③l层粉土及③2层粉细砂，属中压缩性土，地下稳定水位在隧道结构以下。3隧道管片上浮情况盾构掘进过程中。对管片姿态的测量频率为每日1次

6、。出现上浮情况后测量频率变为每日2次。2009年1月13日。区间隧道右线盾构掘进完成第120环后．发现拼装完成的管片向上垂直位移较大．部分管片相对上浮量达到110Bin。严重超标．个别管片错台达到20104t第3期(5一)$28整-辛篮投毒一盯123器隧道与地下工程Tunnel&UndergroundEngineering30～50lnm，破损严重。部分管片测量的相对上浮量如图l所示。12510585654525韶879l95鲫103107Ill115管片环号图1隧道管片相对上浮曲线盾构隧道出现管片上浮后。采取压低盾构推进轴线方法控制隧道上浮量在设计轴

7、线范围之内，并对部分上浮较大管片采取打开底部管片拼装孔泄压方法降低浮力。此方法造成部分管片出现破裂且与设计轴线不符，无法真正解决管片的上浮问题。4管片上浮原因分析4．1管片上浮的空间条件该工程选用的海瑞克盾构机．掘进中刀盘开挖直径6280mm．盾尾外径6230mm。造成盾尾上部的外壳与围岩约有50mm的间隙，而下部盾尾外壳与围岩的间隙为零。盾构机结构设计上，管片与盾尾的设计间隙量为AD=75mill，所以管片与围岩的理论间隙量为：L}=165mm，Lv=I15mill，L左=140mill，L右=140ITlm。管片脱离盾尾后，一般情况下。对于上方及两

8、侧土体。在自身重力作用下，会向管片靠拢以至消除该间隙，管片纵向一定长度范围相当于一个两端固定的