武汉长江盾构隧道管片上浮控制技术

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1、第29卷第3期隧道建设Vol_29No．32009年6月TunnelConstructionJune20o9编者按：武汉长江隧道是国内第一条采用大直径泥水盾构施工的穿越长江的公路隧道。江底工程地质和水文地质条件复杂，施工风险很大，面临着许多工程新课题与难题，如何克服掘进过程中的管片上浮问题就是其中之一。作者根据自己的经验，就盾构施工中的管片上浮情况、影响管片上浮的主要原因及应对措施进行了总结，与同行交流。武汉长江盾构隧道管片上浮控制技术舳∞如∞弛m01工程概况片型式简单，便于制作、贮存、运输及施工管理。3)管片错缝拼装，直螺栓连接，双道防水。可

2、以充武汉长江隧道是采用盾构法在长江下修建的第一分满足本隧道高水压、强透水、大直径的要求；管片拟合座大型公路隧道，根据工程地质和水文条件，选用了对误差较小，并能最大限度地减少出现通缝拼装的可能。地质适应性较强的泥水平衡盾构施工方法，在国内首武汉长江盾构隧道先后穿越淤泥质黏土、粉细砂、次采用环宽2Ill、每环等分9块、设双道弹性密封垫的中粗砂、卵石、上软下硬复合地层，具有复杂多变、敏感通用楔形环管片衬砌。性高、富含承压水等特点。因而施工风险很大，面I临着该隧道左右线各长3630m(洞口至洞口)，其中盾许多新的难题，其中如何克服掘进过程中的管片上浮构

3、段长2538m。主要有以下特点：问题就是一项很关键的技术。1)盾构直径较大，首次采用直径11in以上的泥水平衡盾构施工。2管片上浮情况统计及分析2)采用通用楔形管片，通过盾构导向系统、管片根据施工过程中对第433～第850环管片的测量拟合计算软件等配合，实行全程线路拟合推进。该管统计，得出管片上浮变化曲线如图1。＼1L量1＼迥t

4、：．氕／．八入7‘●●●八八．／、』＼／弋7(八．＼～j【V．．莩享孽甍景曩誊誊堇毫毫毫毫詈罱r-嚣t'-萋00000000000r。00000管片环号圉1管片中心高程上浮变化曲线其中在第488～第504区间，地层的体

5、积质量在削刀盘直径D与隧道衬砌管片的外径d有一定的差1．7左右，出盾尾时的掘进速度为30—32mm／min，每值，于是在盾构开挖的洞身与管片外径间存在建筑间环注浆量为13m，浆液的初凝时间在8—9h。第543隙A=D—do。在武汉长江地区高水位软土地层中，—568环区间，地层的体积质量在1．75左右，掘进速管片脱出盾尾后，拱顶土体全部塌落到管片结构需要度为33～35mm／min，注浆量为11m，浆液的初凝时一定时间和过程，如不及时填充此空间，脱出盾尾的管间在8～9h。这2个区间由于浆液凝固时间较长，掘片处于无约束的地下水的包围状态，给管片的位移

6、和进速度较快，管片的上浮也明显。在第655—670环，上浮提供了可能的条件。盾构隧道是空心的筒体，在由于掘进速度快，注浆管路堵塞严重，注浆不及时，注混凝土作用下有下沉的趋势；但防水性能优良的隧道浆量减少，导致管片上浮较大。整体上又是一个密封结构，受到地下水的浮力作用，有管片上浮是泥水盾构水下施工的通病，要想解决上浮的趋势。以1环管片隧道为例，试分析隧道所受这个问题，首先要分析一下形成管片上浮的主要原因。到的浮力。已知隧道外径为11m、内径为10m、环宽3影响管片上浮的主要因素为2m、管片混凝土的质量密度P为2．4t／m、1环管片3．1盾构施工工

7、法对上浮的影响的混凝土体积为33m、1环管片所占空间体积约为保证盾构的顺利掘进和管片拼装，盾构机的切为190ITI。第3期田华军，等：武汉长江盾构隧道管片上浮控制技术管片质量：G=pVo=2．4×3379．2t(1)曲线，纵断面呈“V”字形上下坡，所处地层又是软土，水浮力：，=pV=1000X190：1900kN(2)在盾构掘进中，由于盾构机自身重量的关系，可能发生可见管片混凝土自身质量G远小于水的浮力F。向下偏离隧道中心线的现象。此时，为使盾构机不断由于拱顶土体施加在管片结构上需要时间，故管片拼靠近理论轴线，要加大下部千斤顶的推力以克服盾构装

8、初期，隧道上浮位移较快。另一方面，盾构机的重量机身的自重。在隧道轴线由下坡改变为上坡或由急下主要集中在前盾(切口环和支承环)，由盾尾至后配套坡改变为缓下坡时，亦需要加大下部千斤顶的推力，循台车间的一段衬砌(约9～10环管片)基本无压载，管序渐进地改变盾构机的运动轨迹，以满足设计线路的片脱出盾构后失去了约束，同时还受到周围土层的作需要。用。土层作用可能是压力，也可能是盾构出土造成地本区间盾构隧道无论是盾构机偏离隧道中心线以基卸载、地基回弹的上浮力。下还是线路坡度变化，都通过加大下部千斤顶的推力3．2同步注浆工艺的影响来调整盾构机的姿态。这样，致使

9、管片底部受到大于同步注浆浆液在填充隧道建筑间隙之后，让隧道上部的作用力，管片环面上受力不均，加剧了管片上浮与周围土层紧密接触，形成稳定的复合构造体共同