宁波地铁盾构施工中管片上浮问题研究和应对措施

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1、宁波地铁盾构施工中管片上浮问题研究和应对措施　　内容提要：盾构隧道管片上浮控制是确保成型隧道质量的关键，文章从盾构工法特性、同步注浆、盾构姿态及线路走向等因素着手，对盾构掘进过程中管片产生上浮的现象、原因进行了分析研究，并提出了控制措施。关键词：软土地层管片上浮应对措施中图分类号：U455.43文献标识码：A文章编号：1．前言在宁波的地铁建设中，常常会遇到盾构隧道施工阶段管片上浮的问题，严重影响成型隧道的质量。盾构隧道管片上浮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，在盾构掘进中，盾构隧道的上浮问题主要是由于隧道在地层中失去抗浮

2、力所致，它受地质、同步注浆、盾构线路走向等多种因素影响。本文从盾构施工的重点工序入手，对盾构掘进过程中管片上浮的原因进行分析，并提出解决问题的一些建议。2．管片上浮的特征及危害2.1管片上浮的特征5从线路来看，在变坡点，尤其是在竖曲线的最低点，管片上浮比力严重；从管片上浮影响范围来看，一般是10～15环连续出现上浮情况；从管片上浮的速率和快慢来考虑，在脱出盾尾后24h内，数值一般可以达到稳定值的2/3,之后管片上浮速度有所减慢，在24～48h上浮值为稳定值的1/4～1/3,在48h后管片基本稳定。2.2管片上浮的危害首先是在管片的端面产生剪切应力

3、，造成管片的错台、开裂、破损和漏水，降低管片结构的抗压强度和抗渗本领；其次影响成型隧道轴线，严重者甚至要通过调坡等来满足路线设计要求。总之，管片上浮严重影响成型隧道的质量，给后续工作带来很多麻烦，甚至会影响公司声誉。3．管片上浮原因研究管片上浮并不是只由某个原因独立产生的，而是多原因共同作用的结果。其主要原因有：3.1盾构工法特性的影响为了保证盾构的顺利前行和盾尾刚性结构强度需求，盾构机的切削直径与隧道管片的外径有一定的差值，形成环形空间。当管片脱出盾尾后，假设不准时进行同步注浆填充此空间，脱出盾尾的管片便处于无约束的状态，给管片的上浮提供了大概

4、的条件。3.2同步注浆影响5由于浆液失水固结、盾构推进时超挖、部分浆液劈裂到周围地层，使得实际注浆量要超过基本理论注浆量，一般实际注浆量应达到基本理论空隙量的150％～200％。假设同步注浆不饱满，使管片外侧与土层之间的空间没有被浆液完全充填密实，尤其是隧道拱顶部分，就给管片提供了上浮的空间。3.3盾构机姿态盾构机在掘进整个过程中实际上是一条蛇形的运动轨迹，要经过不停纠偏调整来使其逐渐靠近隧道设计轴线。纠偏的整个过程使得管片环面受力不均，加剧了管片径向不稳定的趋势，特别是在竖曲下坡点处，盾构机油缸推力将在设计轴线法线上产生一个向上的分力，此分力会

5、对管片的上浮产生很大的影响。3.4其他原因管片螺栓不紧固，未形成整体；测量不准时，对策滞后等。4．管片上浮应对方法4.1推进中盾构机的控制5在盾构掘进速度上，一般以缓推为宜，推进速度不大于3cm/min；在掘进整个过程中一定要控制好盾构机的姿态，尽大概地使其沿隧道轴线作小量的蛇形运动；发现偏差时应逐步纠正，避免突然纠偏和大幅度纠偏，以免人为造成管片环面受力严重不均；在施工中应重点控制小半径曲线和变坡点前后的操纵，一要合理调整各区域千斤顶油压，油压差不宜过大，控制区域油压差小于5Mpa，伸出长度差小于12cm为宜；在盾构推进整个过程中，根据测量的管

6、片上浮数据，适当降低盾构机推进轴线高程，以此来抵消管片后期的上浮量，使隧道成型后符合设计轴线要求。4.2选择适当的注浆浆液和方法管片上浮趋势是在盾构施工富含水地层中经常面临的，只要管片浸泡在盾构机掘进形成的圆形孔道内的“液体”之中，管片就永远存在上浮的趋势。要消除管片这一上浮趋势，就一定使管片脱出盾尾后，立即受到别的介质的约束。一般情况下，由于管片螺栓等的局限，在出盾尾2～3环的长度内，管片仍会受到盾尾的约束，此时仅有上浮的趋势但不会自由上浮。在这一段时间内如准时向环形空间注入初凝时间极短的浆液，可以较好固定管片。所以，同步注浆一般采用惰性浆液，

7、保证足够的注浆量，并依据不一样地质、水文、隧道埋深等情况的变化而不停调整浆液性能，以控制地表的沉降和管片的稳定。在出现管片上浮较大区域，可采用硬性浆液同步注浆加盾尾后5～10环二次注双液浆的方案。4.3成型管片控制要跟踪测量管片法面的变化，明确管片各个方位的超前量，及时调整管片拼装点位纠偏；拼装完毕后要紧固连接螺栓，在管片脱出盾尾后予以二次紧固。5.结束语5管片上浮可以控制，但在掘进断面土体分布不均，特别是“上软下硬”土体中、变坡点处要特别注意。存在管片上浮情况以后处理要及时，关键是测量应及时，要加强管片姿态变化的检测并做系统分析、归纳，及时对盾

8、构掘进参数进行优化和调整，同时适时合理地管理注浆作业，最大可能地控制管片在施工过程中的上浮，是隧道轴线满足设计规范的要求。参考文献:[1