软土地层盾构机施工管片上浮原因及控制措施

盾构法施工具有对地面影响小、机械化程度高、安全性好、劳动强度低、进度快等优点，已在我国城市地铁施工中得到广泛应用，但盾构隧道管片局部或整体上浮是长期存在且较难解决的问题，本文依托北京地铁隧道工程实例，分析管片上浮原因并提出治理措施。

1、工程概况

北京市轨道交通17号线某盾构区间长4 557.248 m，线间距为12~26.5 m，最小曲线半径600m，隧道顶部覆土厚7.4~26 m，中间设9处联络通道。本区间盾构施工范围内主要土层为粉质粘土、粘质粉土–砂质粉土，局部夹杂部分粉细砂层，地下水资源丰富，水位线基本位于隧道底板上方。

本区间施工采用 6660土压平衡盾构机，管片外径6 400 m m，内径5 800 m m。总结以往施工监测资料发现管片在脱出盾尾后6 h左右上浮量达到最大，最大上浮为40~60 m m，而本区间隧道局部地段最大上浮量达110 m m以上。

2、管片上浮情况统计

在本区间施工过程中，对已完成的隧道段进行上浮量统计，其中左线区间隧道830~850环上浮量最大，最大上浮量达到114 m m，多环管片成型隧道姿态超出规范要求。此时区间隧道处于17.5‰上坡阶段，发现出现管片上浮后，若不及时采取措施会对整条隧道的质量产生难以补救的后果。发现管片上浮后，即对上浮段的管片进行实时监测，对管片上浮情况进行研究。

3、管片上浮的危害

考虑到本区间管片并非个别管片上浮而是整段隧道均有上浮现象，且随隧道顶部覆土厚度减少，管片上浮趋势变大，若不及时采取措施将会如下影响：（1）会使盾构推进过程中千斤顶顶力分布产生变化，易造成管片破损，影响隧道质量；（2）会导致管片间错台变大，使纵向连接螺栓受到额外的剪力，可能会造成管片破损，影响隧道安全；（3）会影响环与环之间的防水胶条接触密实，进而引起隧道渗漏水现象；（4）会影响成型隧道的轴线偏差，并引起管片侵入隧道的建筑限界；（5）会破坏地层稳定，严重者还可能导致地面或管线沉降超标。

4、管片上浮原因

4.1水文地质原因引起管片上浮

本区间主要穿越地层为粉质粘土、粘质粉土–砂质粉土等软土地层，且水源较丰富，水位线位于隧道顶部以上。整个隧道浸泡在盾构掘进形成的通道内，周围充满同步注浆的浆液，隧道被周围液体包裹受浮力作用，若管片重力不能克服所受浮力，则管片可能上浮。经计算，管片受到的浮力大于管片自重，约为后者的2.16倍。

4.2同步注浆引起的管片上浮

在盾构掘进过程中，为填充管片与周围土体之间的缝隙，使用惰性同步注浆浆液进行注浆，该浆液一般初凝时间在3.5 h左

右，最终凝结时间为6 h左右。初凝时强度为0.2 M P a，28 d 强度不小于2.5 M P a，浆液结石率大于95%。

经计算同步注浆量为 3.2 m3，根据施工经验注浆量为理论注浆量的130%~150%，即同步注浆量为4.2~4.8 m3。

本区间隧道同步注浆浆液的主要成分为水泥、砂、粉煤灰、膨润土和水，初凝时间较长。在富水软土地层中，惰性浆液初凝前易被稀释，由于浆液具有流动性，顶部浆液会沿管片外壁集中到底部，管片上部空隙未得到有效填充，而管片受到水土和浆液的浮力作用，产生了上浮现象。

盾构施工过程中，过多注入同步注浆浆液会使管片所受浆液的浮力变大，加剧管片上浮现象。

由于浆液凝结时间较长，在盾构机掘进震动和隧道内电瓶车震动下，未凝固的浆液材料很可能被挤到隧道底部或地层其他间隙中，进一步加剧了隧道上浮。

4.3施工参数不合理引起的管片上浮

4.3.1总推力过大引起的管片上浮

盾构机上坡过程中以仰头姿势向前推进，其下部推力大于上部推力，此时若总推力过大会导致竖向分力较大而导致管片上浮。

4.3.2盾构机掘进速度过快导致管片上浮

盾构机掘进速度过快，与同步注浆速度不匹配，注浆不能完全填补隧道与土体间的空隙，管片会受浮力作用产生上浮。

4.3.3土压设置不合理引起上浮

根据王其炎等的研究,土仓压力越大，管片上浮量增加越快，盾构机掘进时为避免沉降会增大土仓压力，致使管片上浮。

5、盾构隧道管片上浮控制及处理措施

5.1选择匹配的同步注浆工艺

（1）浆液的结石率、初凝时间、早期强度、浆液稠度须与工程的地质水文情况相匹配，才能抑制由浆液带来的管片上浮现象，使同步注浆浆液和管片共同作用形成整体。为此根据施工监测情况动态调整同步注浆量，针对不同地层调整同步注浆浆液的配合比。表4为区间管片出现上浮情况后调整的浆液配合比。

经试验检测，将浆液初凝时间缩短为2.8 h，终凝时间为4 h，初凝时浆液强度为0.5 M Pa。在同步注浆施工时，增加1:00和11:00 2个点位的注浆量，使同步注浆浆液在上半环附近凝固较多，以抵抗管片上浮。

（2）严格控住同步注浆量，避免因同步注浆引起的管片上浮。

5.2合理设置施工参数

细化盾构区间组段划分中盾构施工参数设置，根据现场实际情况及监测数据动态调整盾构掘进参数。

（1）盾构推进时，应注意控制盾构机的推进姿态，注意各千斤顶间的推力分配，避免盾构机过量纠偏，避免因管片受力不均引起管片上浮。

（2）掘进速度须与同步注浆参数相匹配，确保管片脱出盾尾后浆液已初步凝结，具有一定的抵抗上浮能力；并避免因掘进速度过快导致管片脱出盾尾时因浆液尚未凝固被水稀释后引起的管片上浮。

（3）将盾构机的土仓压力控制在合理范围内，保证土仓压力平稳，盾构停机时需采取措施保证土仓压力稳定，避免压力变化引起隧道上浮。

5.3适当降低盾构机推进时的垂直姿态

在本区间隧道后续推进中，根据统计的管片拼装后上浮经验值，对部分较难控制上浮的区段，在盾构机推进过程中线路轴线偏差中预留一定上浮量，避免成型隧道管片因上浮造成超限情况。及时进行管片姿态测量，合理调整预留上浮量。

5.4管片上浮后的处理措施

发现管片上浮现象后，首先要进行成型隧道测

量，看是否符合规范要求。若成型隧道满足规范要求不需对上浮的管片和隧道采取措施，但应分析上浮原因，采取对应措施，避免后续继续出现类似现象。若成型隧道不满足规范要求，则需立即通过注浆孔。采用瞬凝型双液浆，对上浮管片进行2次注浆。注浆顺序为由隧道拱顶至两腰。同时紧固上浮管片的螺栓，避免因管片上浮造成螺栓损坏。

6、结束语

通过研究本区段管片的上浮现象，发现水文地质、盾构机施工参数和同步注浆浆液配合比等因素对隧道管片上浮均有较大影响。为此采取调整浆液的配合比、合理设置施工参数、降低盾构机垂直姿态及发生上浮现象后及时进行2次注浆等措施，对控制管片上浮取得了较好的效果，保证了后续盾构区间的施工质量，可为类似地质条件下的盾构施工提供经验。

盾构在长距离板岩地层掘进过程中的管片上浮原因分析及对策-郭茶发

盾构在长距离板岩地层掘进过程中的管片上浮原因分析及 对策 中铁十七局集团第六工程有限公司（福建福州） 郭茶发 摘要：通过对长沙地铁1号线2标北辰三角洲站～开福寺站区间内板岩地段的监测与分析得出，盾构在板岩地层掘进过程中的管片普遍存在上浮现象，通过施工过程中分析总结，采取相应措施可减少在该类地层下管片的上浮。 关键词：地铁施工；管片；板岩地层；抗浮措施 0前言 目前在地铁管片施工过程中，管片上浮多出现在软土地层及复合地层中，管片上浮量较大。在盾构隧道中管片上浮控制是确保隧道线型符合设计要求和管片建筑限界的关键，如若无法控制管片上浮问题，就会出现管片裂缝、破损乃至整体轴线偏移等问题，影响工程质量，带来工程隐患，增加工程造价。本文结合长沙地铁1号线北辰三角洲站～开福寺站区间盾构施工过程中，盾构穿越近85%总长度板岩地层的实例，针对在施工过程中出现管片上浮情况，从多方面查找原因并进行分析，制定相应的控制措施。 1工程概况 长沙地铁1号线2标北辰三角洲站～开福寺站区间，线路出北辰三角洲站后沿规划纵二路向南行进，下穿湘江二桥东引桥，沿规划黄兴北路继续向南行进，到达开福寺路与规划黄兴北路交叉路口南面的开福寺车站。区间右线长1394.6米,左线长1385.758米。区间纵断先以1.8%的坡度下坡，然后再以0.7105%到达湘江二桥东引桥，出湘江二桥后以1.9%的坡度上坡到达开福寺车站，区间覆土厚度约为8.6~21.2m。 2工程及水文地质条件分析 2.1工程地质 本区间地貌单元为湘江河的Ⅰ~Ⅱ级阶地，地面标高变化30.60~36.20m。根据野外钻探情况，本勘察范围土、岩层从新到老主要有全新统人工填土层、全新统~上更新统冲积层、残积层、白垩系砂砾岩、元古界板岩各风化带岩石。北辰三角洲站～开福寺站区间盾构穿越全断面板岩的地质占60%，隧道底部为板岩的地层占85%。 2.2水文情况 本区间周边地表水发育，西边距湘江河0.5Km，地形较平坦，本区间基岩裂隙水主要含水层为强风化砂砾岩层，渗透系数k=0.80m/d、强~中风化板岩层，渗透系数k=0.08~0.20m/d，属弱透水性地层。 3管片上浮的环境特征 （1）从地层地质情况来看，管片在强风化板岩、中风化板岩、微风化板岩地层容易上浮，且地层越硬上浮情况越严重。 （2）从线路特征来看，在变坡点、上坡段、反坡点，尤其是在竖曲线的最低点，管片上浮比较严重。 （3）从管片上浮的速率和快慢来考虑，在开始上浮的第一天,数值一般可以达到稳定值的2/3,第二天上浮值为稳定值的1/4～1/3,到第三天、第四天管片就不再有上升的趋势，逐步稳定下来。 （4）从其他方面，比如注浆不饱满且水大时；上下千斤顶推力差过大时；螺栓未拧紧时；受浆液性质的影响时；管片由于螺栓的影响而自身带有的特性等都或多或少的会引起管片的上浮。

盾构隧道硬岩段施工管片上浮超标案例分析及解决方案

盾构隧道硬岩段施工管片上浮超标案例 分析及解决方案 2.广东建科建设咨询有限公司广东广州 510000 引言 城市地铁隧道的掘进大量采用盾构法进行施工，盾构工法相较明挖及矿山法 作业有明显的优势，如盾构工法征地拆迁少、对复杂地质适应性强、施工速度快、安全性高、技术成熟等。但盾构施工也存在一些施工难点及质量通病，如在施工 过程中不加以重视及控制往往会对隧道区间的验收及运营造成不利影响。在盾构 法施工中盾构管片上浮的控制是盾构法施工控制中的重中之重，一但盾构管片上 浮超标，将严重影响隧道区间的施工质量，甚至造成隧道局部区间限速。 1盾构管片上浮的应对措施 盾构法施工质量控制的核心就是盾构管片轴线的误差控制，即把盾构管片的 实际施工轴线与设计轴线的误差控制在合理范围，根据GB50299-2018《地下铁道 工程施工验收规范》规定：管片拼装后，隧道轴线的高程和水平位移不得超过 ±50mm，成型隧道验收要求的隧道轴线的高程和水平位移不得超过±100mm。在 盾构管片安装直至盾构管片趋于稳定的过程中，盾构管片存在一定的高程及水平 方向的位移，这些位移要通过一定的措施加以控制，否则盾构管片的施工轴线很 容易偏位超标，盾构管片轴线偏位超标最常见的情况即是管片上浮。 管片上浮的因素很多，一般受隧道区间地质情况、地下水情况、管片同步注 浆浆液情况、管片二次补浆情况及盾构掘进参数等多种因素综合影响。管片上浮 量主要发生在盾构管片脱出盾尾后24h～36h范围，之后的管片上浮量一般趋于 稳定。

根据管片上浮的因素及权重制定控制管片上浮的措施，施工中常采用的措施 有管片拼装时施工控制轴线下压、拼装管片采用垫片、施作止水环、采用半堕性 同步浆液、合理控制盾构掘进参数、脱盾尾管片加重物压载等多种方式。在实际 工程案例中往往会选取以上多种控制方式的组合以达到预期控制效果。 2工程实例基本情况 广州市轨道交通七号线二期大沙东站~姬堂站区间，区间隧道埋深10.21～29.06m，区间左线长2695.41m，右线长2693.50m。中间风井～大沙东站 1505.798m，中间风井～姬堂站1107.694m。现状管线主要位于镇东路、丰乐北路 道路下方及两侧，地下管线复杂，主要管线类型有电力、电信、给、排水、煤气、污水等，埋深一般为0.4～4.28m，管片规格为外径6m，内径5.4m，宽度1.5m， 厚度0.3m。 其中中间风井～大沙东站左线隧道区间工程地质由上而下分别为素填土<1-2>、淤泥质中粗砂<2-3>、中粗砂<3-2>、全风化含砾粗砂岩层<6>、强风化含砾 粗砂岩层<7-1>、中风化含砾粗砂岩层<8-1>、微风化含砾粗砂岩层<9-1>。 地下水情况：地下水类型为第四系松散岩类孔隙水和基岩裂隙水。松散岩类 孔隙水主要为淤泥质粉细砂、中粗砂、粉细砂及中粗砂层，含水层透水性多为 “中等透水”，局部呈强透水，富水性较好。基岩裂隙水：赋存在白垩系泥质粉 砂岩、含砾粗砂岩的强风化带和中风化带中，富水性受基岩的裂隙发育程度、填 充状态及连通性制约。局部裂隙发育地段水量较丰富，具承压性。隧道区间施工 至712环时，人工复测数据显示管片成型隧道683～698环的轴线上浮超标，最 大超标在第686环，偏差量为+133.5mm。该施工段地表为镇东路，无建（构）筑 物及管线，平曲线线性为缓和曲线，竖曲线为-15.309‰下坡，掘进地质为<8-1> 中风化含砾粗砂岩及部分<9-1>微风化含砾粗砂岩，具体区间地质情况如图1。管 片上浮部分区间的地质断面图所示。

软土地层盾构机施工管片上浮原因及控制措施

盾构法施工具有对地面影响小、机械化程度高、安全性好、劳动强度低、进度快等优点，已在我国城市地铁施工中得到广泛应用，但盾构隧道管片局部或整体上浮是长期存在且较难解决的问题，本文依托北京地铁隧道工程实例，分析管片上浮原因并提出治理措施。 1、工程概况 北京市轨道交通17号线某盾构区间长4 557.248 m，线间距为12~26.5 m，最小曲线半径600m，隧道顶部覆土厚7.4~26 m，中间设9处联络通道。本区间盾构施工范围内主要土层为粉质粘土、粘质粉土–砂质粉土，局部夹杂部分粉细砂层，地下水资源丰富，水位线基本位于隧道底板上方。 本区间施工采用 6660土压平衡盾构机，管片外径6 400 m m，内径5 800 m m。总结以往施工监测资料发现管片在脱出盾尾后6 h左右上浮量达到最大，最大上浮为40~60 m m，而本区间隧道局部地段最大上浮量达110 m m以上。 2、管片上浮情况统计 在本区间施工过程中，对已完成的隧道段进行上浮量统计，其中左线区间隧道830~850环上浮量最大，最大上浮量达到114 m m，多环管片成型隧道姿态超出规范要求。此时区间隧道处于17.5‰上坡阶段，发现出现管片上浮后，若不及时采取措施会对整条隧道的质量产生难以补救的后果。发现管片上浮后，即对上浮段的管片进行实时监测，对管片上浮情况进行研究。

3、管片上浮的危害 考虑到本区间管片并非个别管片上浮而是整段隧道均有上浮现象，且随隧道顶部覆土厚度减少，管片上浮趋势变大，若不及时采取措施将会如下影响：（1）会使盾构推进过程中千斤顶顶力分布产生变化，易造成管片破损，影响隧道质量；（2）会导致管片间错台变大，使纵向连接螺栓受到额外的剪力，可能会造成管片破损，影响隧道安全；（3）会影响环与环之间的防水胶条接触密实，进而引起隧道渗漏水现象；（4）会影响成型隧道的轴线偏差，并引起管片侵入隧道的建筑限界；（5）会破坏地层稳定，严重者还可能导致地面或管线沉降超标。 4、管片上浮原因 4.1水文地质原因引起管片上浮 本区间主要穿越地层为粉质粘土、粘质粉土–砂质粉土等软土地层，且水源较丰富，水位线位于隧道顶部以上。整个隧道浸泡在盾构掘进形成的通道内，周围充满同步注浆的浆液，隧道被周围液体包裹受浮力作用，若管片重力不能克服所受浮力，则管片可能上浮。经计算，管片受到的浮力大于管片自重，约为后者的2.16倍。 4.2同步注浆引起的管片上浮 在盾构掘进过程中，为填充管片与周围土体之间的缝隙，使用惰性同步注浆浆液进行注浆，该浆液一般初凝时间在3.5 h左

地铁盾构隧道管片预制件质量控制及拼装问题解析

项目 黄 沙 外 加剂 粉 煤灰 水水 泥 碎 石 配 比 2.03 0.01 0.18 0.38 0.9 3.32 （二）浇筑预制阶段质量控制措施

在浇筑混凝土管片时，需要采取以下措施，做好管片预制件质量控制： 一是对进场原材料加强审查，保证原材料质量品质稳定。 二是检查好模具，要求模具干净整洁，并做好模具关键位置清理，比如模具止水槽下边口注意做好清理，否则容易后期导致管片出现渗漏水现象；完成检查清理后，再刷脱模剂,吊入钢筋笼[1]。 三是做好混凝土浇筑振捣工作，以附着式振捣器振捣为主,并辅以必要的人工振捣，要求振捣均匀，防止振捣棒触碰注浆管、弯管等预埋件。一般混凝土表面均匀，不再显著下沉，不再有气泡冒出，表面泛出灰浆，即可达到振捣完成的标准。然后借助刮尺工具，完成外弧面抹面施工,要求外弧面弧度平整，再对混凝土表面作收光处理,后续还需要再次进行抹面，保证外弧面光滑平整。 四是做好管片养护。完成混凝土管片预制件振捣抹面施工后，需要采用蒸养方式进行管片预制件养护。养护过程中做好温度控制，在升温阶段，要求每小时升温应控制在15℃以内；在恒温阶段，要求温度控制在50至60℃，相对湿度在90%以上；在降温阶段，要求混凝土预制每小时降温至10℃以内。 五是做好管片预制件脱模处理。在管片预制件达到20MPa以上时，才能进行脱模，随后静置管片4h左右时间，让管片彻底降温，要求放置管片环境有着良好的湿度，避免出现龟裂、干缩问题。然后再仔细检查管片预制件，及时发现问题，做好必要的修复。 二、隧道管片常见的拼装问题原因分析 （一）管片破碎问题原因

在隧道衬砌内外两侧，很容易出现管片拼装破碎问题，之所以会出现这一问题，原因包含多种，一是在进行管片运输时，没有做好保护，造成管片出现了磕碰，导致磕碰位置出现破裂问题；二是在实际进行拼装时，若不同管片之间的接触面存在错位偏差，将会增大衬砌的角部受力，一旦这种力超过了管片本身承受极限，便会导致管片角部出现破碎问题。三是在安装封顶块时，若管片圆度不足，不同管片连接缝隙过小，在采用蛮力强行顶入拼接时，容易致使管片出现破碎问题；四是在实际进行管片拼装时，若只重速度不重质量，没有做好管片本身品质检查，在管片接缝时同样会致使管片边角破碎。除了上述种种问题原因之外，盾构机的姿态与管片姿态不一致、注浆分布等，也会导致管片出现破碎问题。 （二）管片上浮问题原因 管片上浮问题原因如下：一是当盾构机切削刀盘直径与衬砌管片外径存在偏差时，或者在盾构掘进过程中，出现了超挖问题，都会导致地层与管片之间，产生一种环形的空隙，从而使得管片有了一定的位移空间，若上述这种缝隙空间没有被注浆及时封堵住，或者封堵的浆液没有在短时间内凝固，那么管片在脱离盾尾后，受浮力等因素的影响，管片将会出现上浮。二是在隧道之上进行覆土施工时，如果覆土量比较少，或者完成覆土后产生了较大扰动，都会严重影响管片与土层之间的贴合效果，在泥浆沿盾构机后溢到完成施工隧道部分，将会引发管片上浮问题。 （三）管片渗漏水问题原因 管片渗漏水也是一种常见的管片拼装问题，主要问题原因包含以下几点：一是管片拼装不到位，在不同管片接缝缝隙中，存在一些杂物，或者管片之间的缝隙不均匀，比如管片纵缝出现内外张角，管片的外弧面会因此受到较大的集中应力，然后出现碎裂问题，最

环滇池地区软土地层盾构掘进控制措施

环滇池地区软土地层盾构掘进控制措施 一、环滇池地区软土特点 环滇池地区地处云南高原，属于典型的亚热带季风气候地区。这一地区的地质构造复杂，地层主要由疏松细粒的软土、粉质黏性土和河流冲积土等组成。软土地层的特点是容易流失、强度低、可压缩性大、黏聚力大，这些特性使得盾构掘进的施工面临着一系列的困难。由于环滇池地区地下水位较高，软土地层在盾构施工中易发生液化现象，加大了施工的不确定性。 二、软土地层盾构掘进控制措施 1.地质勘察和数据分析 在软土地层盾构掘进施工前，必须进行详细的地质勘察和数据分析，充分了解软土地层的分布、厚度、含水量、流失性能等特点，为后续工程施工提供准确的地质情况数据。还需要进行地下水位及水文地质勘察，确保对软土地层水文地质条件有全面了解。基于充分的地质勘察和数据分析，可以制定合理的施工方案和风险预测，为软土地层盾构掘进提供可靠的技术保障。 2.支护结构设计 软土地层盾构掘进施工中的支护结构设计非常关键。由于软土地层的流失性能和可压缩性大，施工过程中需要设计出合理的支护结构，确保施工面的稳定性和安全性。常见的支护结构包括液压支撑、钻孔灌注桩加固、土充填等，可以有效地提高软土地层的抗压承载能力和稳定性。 3.盾构机参数调整 在软土地层盾构掘进施工中，盾构机的参数调整非常重要。针对软土地层的特点，需要根据具体情况调整盾构机的推进力、刀盘的转速、刀具的形状等参数，以确保盾构机在软土地层中的顺利推进和稳定运行。 4.严格监测和应急预案 在软土地层盾构掘进施工中，需要建立严格的监测系统，对软土地层的位移、沉降、地下水位等进行实时监测和分析。一旦发现异常情况，要及时启动应急预案，采取相应的应对措施，确保施工面的安全和稳定。 5.环境保护和治理

泥岩地层大直径盾构管片上浮及地表沉降控制技术

泥岩地层大直径盾构管片上浮及地表沉 降控制技术 一、工程概况 1.1 平纵断面及环境情况 成都轨道交通17号线二期工程土建7工区机车厂站～人民塘站盾构区间位 于成都市成华区，线路于2021年4月底由机车厂站始发平行蜀龙路前行，下穿 下涧槽河后转向东北方向下穿普洛斯A线下穿隧道框架段，随后下穿成都市才艺 学校和成都市职业技术学校操场后转向东南方向于2022年1月初到达人民塘站。左线长约1282m，右线长约1255m，最大纵坡28‰，最小曲线半径R=450m， L=389.013m；R=600m，L=613.329m，隧道拱顶埋深约12.5m～28m。 1.2工程地质 区间主要穿越地层为<4-1-3>黏土(硬塑)、<5-1-1>全风化泥岩、<5-1-2>强 风化泥岩、<5-1-3>中等风化泥岩。

机车厂站～人民塘站区间地质饼图 1.3水文地质 场区主要位于平原区水文地质单元，其第四系松散堆积层分布广、厚度大。 根据成都地区区域水文地质资料和已建工程水文地质勘察资料，按地下水含水介质岩类和含水空隙特征，场地地下水主要有两种类型：一是赋存于黏土层及人工填土层中的上层滞水，二是基岩裂隙水。 1、上层滞水 上层滞水主要赋存于地表人工填土层、黏性土层中，大气降水，雨水沟、污水沟内的暂时性流水渗漏为其主要补给源。水量、水位变化大，且不稳定，无统一地下水位线，水量小，对区间影响较小。 2、基岩裂隙水 基岩裂隙水分风化裂隙水及构造裂隙水，受含水层岩性、地质构造、地貌条件、基岩风化程度的影响。总体上，基岩裂隙水发育具非均一性。因场区下伏基岩为白垩系灌口组紫红色、褐红色泥岩，该岩体结构致密，自然孔隙率低，岩体本身透水性较差。基岩裂隙水主要赋存于岩石强、中等风化带张开型节理、裂隙中，全风化岩含水弱，富水性差，中等风化岩的导水性和富水性主要受构造裂隙控制，具各向异性，强风化带内风化裂隙较密集，裂隙贯通性较好，为地下水的富集提供了良好的空间，因此在岩体强风化壳中，地下水水量较丰富，岩体的透水性等也较好，常形成局部富水段。根据成都地区水文地质及相关工程资料，泥

盾构施工过程中管片上浮原因分析及处理技术

盾构施工过程中管片上浮原因分析及处理技术 【摘要】本文以成都地铁施工案列为基础，对盾构隧道施工中管片上浮的原因进行分析，并从同步注浆、管片姿态等方面提出控制及处理隧道管片上浮的针对性措施，供同行参考。 【关键词】盾构；管片上浮；原因分析；处理 随着时代的进步，安全、环保意识得加强，盾构法施工以其影响面小、安全、快速等优点，成为城市轨道交通建设的首选。 盾构施工过程中，拼装完成的管片不时会出现局部或整体上浮。本文结合成都地铁2号线二期工程土建03标盾构隧道工程实例，就施工期间盾构隧道管片上浮机理及控制进行研究探讨，力求为解决同类型盾构施工中管片上浮问题提供一些方法借鉴和建议。 0.工程概述 成都地铁2号线二期工程03标“保安村～龙泉东站”盾构区间长1490.108m，隧道埋深8.6m～17.40m；区间线路从保安村站以20‰坡度下坡至YDK54+100.00，随后以28‰坡度上坡至YDK55+050.00，最后再以2‰坡度下坡至龙泉东站。本线路穿越地层均为成都地区典型的砂卵石地层，地下水位高、水量丰富、补给性强。施工过程当中，隧道左、右线在里程YDK53+300.00～330.00、YDK53+420.00～435.00处下坡段掘进时，管片均不同程度上浮7～9cm，导致隧道管片局部接缝出现错台超限、破损严重现象，对工程外观和实体质量均造成不良影响。 1.盾构管片上浮的原因分析 盾构管片上浮是在多种因素共同作用下产生。就本工程本区段而言，产生盾构管片上浮原因主要有以下四点。 1.1地下水作用力 概述中已经提及，成都地区地层含水量丰富，且本文所述地铁施工里程正好位于区间线路的下坡地段，在下坡段的掘进施工中，地下水由于自身向低处流淌的特性，大量汇集于盾构机作业位置。 盾构机械设计制造时，为保证顺利掘进和管片拼装空间，盾构机的切削刀盘直径D与隧道衬砌管片的外径d有一定的差值（14cm），这就导致管片在脱出盾尾后，其实际处于四周无约束的状态。此时，汇集在作业面的地下水产生的浮力，使刚安装的管片在此14cm的空隙内自由的上浮偏移。

地铁隧道盾构管片上浮原因与处理措施

管片与顶部土体间存在空隙管片安装后的外缘直径与盾构机切削土层形成隧洞的直径间无疑存在差异，使得管片脱出盾尾后，管片外缘与隧洞顶部土体不完全密贴，而是存在环向空隙。如不能及时将空隙填充，给了管片上浮的空间。 2.2 盾构掘进超挖影响盾构机在掘进时切削盘的轴线与设计的隧洞中心线存在一定偏差，故掘进时需不断对盾构机的姿态进行调整及纠正，故盾构机切削盘以“蛇形”的折线向前推进。且此段掘进时盾构机处于粉质黏土及软土地层，盾构机前行时更易出现“抬头”及“栽头”现象，无疑增加了管片的上浮空间。 2.3施工期间为当地的雨季，地下水位较高（隧洞位于地下水位以下），在透水地层中盾构掘进时，管片浸泡于水或是浆液中，巨大浮力使得管片上浮。 2.4 浆液影响切削形成的隧洞与管片间存在空隙，通常采取及时压注硬性单液水泥砂浆进行填筑，以避免管片产生上浮等位移。砂浆填充的密实情况及能否尽早提供强度是控制管片位移的关键。如管片脱出盾尾后砂浆尚为未凝固

的液体状态，浆液作用于管片的浮力超过其自重及其它抗浮力之和时，使得管片产生上浮。 以本区间隧道外径6m，内径5.4m、宽1.5m的管片为例进行抗浮计算：①管片自重：G=γ×V c=25×8.05=201.3kN；②砂浆浮力： F=ρ×g×V=1.825×9.8×42.3=758.14kN。 可見：砂浆浮力=758.14kN>管片自重=201.3kN。虽然管片在脱出盾尾后抗浮力还有联结相邻管片螺栓的约束力和推进油缸撑靴提供的竖向摩擦力（工程实践表明两种抗浮力不会超过400t），仅就一个环节管片进行计算的话，管片抗浮力是大于砂浆浮力的，但由于螺栓连接的弹性变形及存在安装间隙，长段管环结构呈现出很大柔性，当长段管环整体悬浮于浆液里时，中间部分的管环的抗浮能力急剧降低，难以完全抑止管片上浮。 3 管片上浮的控制措施 以上对引起管片上浮的各种因素进行了分析及研究后，在58～65环段及后续施工中采取了针对性的施工处理措施，以确保把管片上浮控制在合理的范围内。 3.1 二次注浆与同步注浆在工程地质层面处理管片上浮问题，实际为注浆稳固管片与管片上浮在时间上的赛跑。但基于盾构机的构造特点，同步注浆的浆液仅能采用慢凝的性能指标决定了其不能是上浮速率最大期间（管处拼装完成后1d内）提供强度而及时有效抑止上浮。 本项目采取二次注入双液速凝浆液的方法以控制管片上浮。注入的双液速凝浆液在填充性能、初凝时间、早期强度及防流失等方面的性能指标需达到一定要求，才能尽早使管片与土体固结成结构整体。 本项目根据工程地质特性、水文地质情况及施工作业条件，配置了不同性能指标的硬性双液速凝浆液，初凝时间6～10h。施工作业表明，初凝时间为6h的浆液虽最快提供强度，其抑止管片上浮的效果最佳，但进行浆液的运送及泵送时，极易将注浆管路填塞，进而影响了施工进度，拖延了处理过程。初凝时间为8h的浆液能达到最佳的处理效果。 3.2 盾构机姿态控制如果盾构机姿态控制不好，势必需进行频繁纠偏，无疑造成隧洞为“蛇形”，也就使得管片存在更大上浮的空间，故在盾构掘进时需

淤泥质软土地层中盾构法施工常见问题及应对措施探讨

淤泥质软土地层中盾构法施工常见问题 及应对措施探讨 摘要在沿海城市中地铁隧道常见于淤泥质软土地层中，本文以杭州至绍兴城际铁 路工程衙前站～杨汛桥站盾构区间施工为工程背景，总结归纳了盾构法施工在淤泥质软土地 层常见问题及采取的应对措施效果分析，对在该类似地层下盾构法施工提供一定借鉴和参考。 关键词淤泥质软土盾构法管片上浮 0引言 本文工程背景所处的浙江杭州、绍兴等地属于典型的软土地区，广泛分布厚 层软土，主要由淤泥质土组成，而淤泥质软土地层因其独特的“天然含水量高， 压缩性高，灵敏度高、触变性强、流变性大、强度低，透水性低”等特点容易造 成盾构施工作业中出现地表沉降过大或塌陷、管片上浮破损渗漏水等问题，严重 影响隧道施工安全质量。 1工程背景 杭州至绍兴城际铁路工程衙前站～杨汛桥站区间隧道盾构段起点里程为 DK3+626.666，终点里程为DK5+671.336。右线全长2037.854米，左线全长 2035.124m，区间隧道最小埋深9.551m，最大埋深26.649m，最大坡度为24.4156‰下坡。衬砌管片外径φ6600mm，厚度350mm，环宽1200mm，采用通用楔型环错缝 拼装。隧道掘进采用2台盾构机，一台由中铁装备制造的φ6760mm土压平衡盾 构机；另一台盾构机由辽宁三三工业有限公司制造的φ6790mm土压平衡盾构机。 2淤泥质软土中盾构法施工出现问题及解决措施 2.1 盾构机掘进中管片上浮严重 衙前站～杨汛桥站盾构区间右线试掘进段施工期间，通过对成型管片姿态实 时监测发现1～50环推进完成后管片上浮严重，其中第47环管片最大上浮量已

达到125mm，管片垂直偏差88mm已经接近管片控制值（100mm），并伴有管片错台、破损、渗漏等问题出现，对工程施工安全质量造成严重的影响。 1）主要原因分析 （1）区间主要地层由③1淤泥质黏土、③2淤泥质粉质黏土组成。该地层软 土具有“天然含水量高，压缩性高，灵敏度高、触变性强、流变性大、强度低， 透水性低”等特性。软弱地层透水性差，易产生超空隙水压力，使上部压载及自 重无法抵抗地下水引起的浮力，从而使管片上浮。 （2）同步注浆浆液性能与软土地层不匹配，施工中使用的水泥基浆液作为 同步注浆浆液存在收缩性高，空隙大，易泌水，易被水稀释的缺点，注入地层后 地下水的侵蚀造成浆液填充性能下降，不能及时产生凝固，不能达到有效地固结 和稳定管片的作用，致使管片上浮。 2）施工应对措施 （1）优化盾构机综合注浆系统提升注浆效率 盾构掘进过程中，为了快速均匀的将浆液有效的填充到管片脱出盾尾后与土 层之间的间隙，我们对盾构机综合注浆系统进行了一定优化。 （2）配制适合于软土地层同步注浆浆液拟制管片上浮 盾构施工中同步注浆浆液性能好坏对管片的上浮量有着直接的关系，而管片 上浮量对成型隧道轴线偏差与管片破损渗漏水又有很大程度影响。配制出适合于 淤泥质软土地层下的同步注浆浆液就显得尤为重要。 因此在梳理淤泥质软土地层所需浆液特性后，分析确实同步注浆浆液应满足 以下性能要求： ①比重合适、包裹性、凝固时间短，能较快的稳定隧道姿态，控制管片上浮；

盾构推进施工过程中隧道管片上浮问题分析

盾构推进施工过程中隧道管片上浮问题分析随着城市化进程的不断加快，越来越多的地下工程需要被建造。在地下工程中，隧道的建造是常见的一种情况。而在隧道建设中，盾构施工是一种常用的施工方式。但是，在盾构推进施工过程中，隧道管片上浮问题却时有发生。下面将对该问题进行分析探讨。 首先，我们需要知道什么是盾构施工。盾构是一种用于隧道施 工的机械化设备。在盾构施工中，隧道开挖是由推力装置推进钻 杆和刀具的机械，主体结构较为稳固的“盾构机”实现的。盾构推 进的同时，施工人员会在盾构机尾部安装和拼装预制的环形混凝 土管片，使隧道得以保持稳固。 盾构推进施工中，隧道管片上浮问题是一个常见的问题。其原 因主要有两种，一种是过量注浆，另一种则是隧道管片的缺陷。 先来看看过量注浆的情况。 在盾构推进施工中，注浆是一项重要的工作，它可以起到加固 土层和隧道管片的作用。但是在注浆时如果过量，就会使注浆剂 溢出管片，在管片下方形成空洞，导致管片上浮。除此之外，过 量注浆也会增加隧道压力，导致隧道失稳。

另外一种原因是隧道管片的缺陷。隧道管片是由混凝土浇筑而成的，它需要满足特定的强度和成品质量要求。但是，在生产和运输管片的过程中，管片有时会出现破损、变形或者内外侧面有厚薄不一等问题。如果这些缺陷不能及时发现和处理，在管片安装后，就会造成管片上浮。 针对隧道管片上浮问题，有一些预防和解决措施可以采用。首先，注浆时一定要控制好注浆量，避免过量。同时，还需要在施工中严格按照管片质量要求选用管片，并进行全面质量检查。如果发现管片有问题，应及时更换。此外，隧道装配管理也是避免管片上浮的重要措施。在装配管片时，要安装准确、牢固，避免缝隙和空洞产生，影响施工质量。 总之，隧道管片上浮问题是盾构施工中常见的问题。我们需要在施工前提前预防，而在施工时采取措施解决，以确保隧道施工的顺利进行。

盾构隧道管片上浮原因分析及应对措施 高伟

盾构隧道管片上浮原因分析及应对措施高伟 摘要：衬砌管片上浮是盾构隧道施工过程中普遍存在的问题，一直困扰着盾构 隧道的施工。针对宁波地铁3号线一期体育馆站到明楼站区间盾构隧道施工过程 中出现的管片上浮问题，分析了盾构掘进过程中管片上浮的原因，并从地质条件、注浆方法、浆液选择、注浆参数控制、隧道上覆土、盾构姿态入手，提出了施工、设计过程中控制衬砌管片上浮的对策和针对性措施，为盾构隧道的施工和设计提 供了参考。 关键词：盾构隧道管片；上浮原因分析；应对措施 引言 地铁盾构掘进施工过程中，管片上浮问题比较突出，部分项目甚至严重到需 设置调坡以适合线路设计，造成了较大的工期及经济损失。为了确保地铁隧洞线 型满足设计及保证工程质量，需将管片上浮位移量控制在规定的合理范围内。盾 构掘进时管片的上浮主要是因为管片抗浮能力不足所引起，管片上浮问题受到多 种复杂因素的影响，包括水文地质、工程地质、掘进工法及工艺措施、管片构造、管片后压浆等。本文依托此项目的工程实例，从盾构工法特征、盾构作业姿态及 管片后压浆等多方面着手，对管片上浮问题产生的原因进行了系统的分析及研究，并采取针对性施工对策及措施，很好地控制了管片的上浮[1]。 1管片上浮的危害 隧道管片的局部上浮会带来一系列连锁反应：①由于管片上浮直接影响成型 隧道的轴线偏差，并引起了衬砌结构侵入隧道的建筑限界；②管片上浮会引起管片间的错台，使纵向连接螺栓受剪，出现管片裂缝，严重着会剪断纵向连接螺栓，影响结构安全；③螺栓的剪断或管片间出现裂缝和错台等，都可能破坏管片的防水结构，进而引起渗漏。不及时补救，破坏程度蔓延，某些地层中可能出现严重 的管涌、流沙等事故；④上覆土受土体自重和管片上浮力的影响，产生局部裂缝或压缩现象，严重者会出现贯通裂缝，如果地层不透水，加之上覆土也受到浮力 作用的影响，上覆荷载相应减小，无疑增加了隧道管片的上浮幅度；⑤在同步注浆的施工中，由管片上浮引发的上覆土裂缝会使浆液外流，注浆量也会明显增加，裂缝中水的补给会阻碍浆液凝固，更不利于上浮现象的改善；⑥千斤顶顶在管片上为盾构掘进提供所需的推力，如果局部管片上浮，将会导致盾构推进施工时上 浮管片和临近管片的偏心受力，管片内力重新分布，甚至会引发管片裂缝或更严 重的破坏；⑦因局部管片上浮导致的纵向连接螺栓受到的剪力会传输给相邻的管片上，致使管片内力重新分布，而且同样可能引发管片裂缝或更大的破坏。 2盾构隧道管片上浮原因 2.1有的隧道围岩具有自稳的性能，地层压力不会对脱出盾尾后的衬砌环产生太大的影响，若没有水或未凝浆液的作用，上浮问题往往不会出现。如果处在富 水地层或使用惰性浆液同步注浆时，衬砌环将会出现严重的上浮问题，且这种现 象不会持续太长的时间。如果盾构机在含水地层掘进过程中，即盾构机掘进形成 的环形建筑空间在充满水，或在充填环形建筑空隙浆液初凝时间很长的条件下， 整个的隧道管片会浸泡在盾构掘进而成的“圆形坑道”之中，如果管片的重量达不 到管片所承受的浮力，管片就可能上浮。 2.2壁后注浆 壁后注浆的目的主要是：一是防止地层变形；二是确保管片的稳定（位移变形）和受力均匀；三是提高隧道的抗渗性[2]。要达到上述目的，关键问题是选择

盾构工法中管片上浮机理及技术措施综述

盾构工法中管片上浮机理及技术措施综 述 摘要：管片上浮会带来很多质量问题（管片渗漏、破损、隧道轴线偏位等)，所以施工中须采取相关技术措施控制管片上浮。本文结合佛山地铁三号线兴业路 ~太平盾构区间工程实例，对盾构掘进过程中管片上浮的现象、原因及技术措施 进行了分析总结，为控制管片上浮措施提供相关参考和依据。 关键词：盾构隧道；管片上浮；注浆；配合比 1.前言 本文主要依据施工项目为佛山市轨道交通三号线监理3106标兴业路~太平站 盾构区间，穿越地层主要为<8-2><8-3>中风化粗砂岩。该区间在推进过程中管片 出现了上浮，且最大上浮量达到110mm。本文结合兴~太区间实际施工情况对管片 上浮及预防处理措施进行了分析总结。 2.管片上浮因素及机理 2.1同步注浆 本区间盾构机刀盘开挖直径为6280mm，而管片的外径为 6000mm，因此管片 脱出盾尾后，会造成开挖土体与拼装完成的管片外径周圈平均有140mm的空隙， 需同步注入砂浆进行填充。在同步注浆的过程中，主要有以下两方面因素会造成 管片脱出盾尾后上浮： （1）砂浆浆液上浮力 因为砂浆本身在注入管片与地层的建筑空隙后不会立刻凝固，仍然会以液体 状态存在数小时，而此时液体状的砂浆则对管片产生较大的浮力，引起管片脱出 盾尾后上浮。

（2）注浆压力选取不当 盾构机注浆管路一般分为左上、右上、左下、右下四路。当左下、右下两路注浆管路压力过大时，管片底部浆液过于充盈，必然会给管片一个向上的力，导致管片上浮。 2.2地层变形模量 因为地层本身具有一定变形模量，所以地层本身的收缩对管片脱出盾尾后所形成的建筑空隙有重要影响。当地层变形模量越大，管片脱出盾尾后的建筑空隙收缩的越快，从而使隧道上覆土层抗浮能力越大。而当地层变形模量越小时，管片脱出盾尾后无法受到顶部地层的限制作用，从而导致上浮量增大。 2.3盾构机推进力反向竖向推力 当盾构机推进力与管片轴线呈现负向夹角时，盾构机作用在管片上反向推力在竖向上则会给管片一个向上的力。当盾构机推力过大，管片刚脱出盾尾未完全稳固，在竖向反向推力及浆液浮力的共同作用下发生较大上浮。但总体来上盾构机推进反力对隧道上浮量的影响程度相对较小。 2.4盾构后配套台车自重 盾构机后配套台车对管片有一定压力作用，当后配套台车总重量较轻时，对管片压力较小，则对管片上浮的抑制程度也越小。由于后配套台车长度较长、盾构机结构设计等因素，后配套台车重量对管片上浮的影响有限，一般可不进行影响因素分析。 3.管片上浮预防及处理措施 3.1优化同步注浆配合比及压力控制 3.1.1 同步浆液配合比

谈谈盾构隧道管片若干问题的处理措施

谈谈盾构隧道管片若干问题的处理措施 引言 在盾构施工中，盾构管片是盾构施工的主要装配构件，是隧道的最外层屏障，承担着抵抗土层压力、地下水压力以及一些特殊荷载的作用。盾构管片质量直接关系到隧道的整体质量和安全，影响隧道的防水性能及耐久性能。盾构管片的受力分析是盾构隧道设计和施工的技术难题。在盾构施工中，常常会遇到盾构管片结构开裂、上浮、错台等问题，给拼装带来困难并对防水构成隐患，直接影响盾构工程的正常施工及安全运营。 由于盾构隧道的管片开裂、上浮、错台问题在很长一段时间内，没有得到足够的重视。随着盾构法隧道施工技术和技术标准的发展，管片上浮对施工质量和运营的问题以及错台引起的管片开裂、拼装困难和防患等问题对施工和运营的影响开始凸现出来，甚至管片的开裂和接头的渗水问题，不仅增大了施工和维护的困难，而且影响了工程质量和隧道安全合理的管片计算模型能有助于更好的研究管片的结构受力。本文将分析管片开裂、上浮、错台等问题的原因并提出相应的处理措施，为以后的盾构施工提供参考。 1.管片开裂原因及处理措施 1.1管片开裂原因 1）管片受力不均 当纠偏、管片拼装质量差、环缝夹泥时，管片环面不佳，引起管片受力不均，从而导致应力集中部位的管片破碎。盾构推进时推进力通过油泵衬垫传递到管片上，油泵衬垫与管片接触部位是应力集中区，如果衬垫面不平整或者衬垫面与管片环面存在夹角，就会造成管片破碎。 2）管片螺栓连接不当 在盾尾脱出管片，管片螺栓连接的过程中也会由于操作不当造成管片的破损，开裂。 3）曲线掘进时的“卡壳”现象 在曲线段的掘进过程中，管片环心与盾构无法保持同心，当管片环面与盾构推进方向存在夹角时，其合力作用方向部位的管片容易破碎。盾构推进过程也是

盾构隧道管片上浮原因分析

盾构隧道管片上浮原因分析及控制 办法 一、前言 在盾构掘进中，管片上浮是一个超级棘手、超级令人头痛的问题。造就一条外观完美、曲线圆滑的好隧道，控制管片上浮是咱们地铁建设中的重中之重。 二、管片上浮的限制与危害 《规管片上浮是指管片离开盾尾后,在受到集中应力后产生向上运动的现象。范》规定盾构掘进中线平面位置和高程允许误差为±50mm。管片拼装误差控制为±50mm。隧道建成后，中线允许误差为高程和平面为±100mm，且衬砌结构不得侵入建筑限界。由此推算管片上浮允许值与盾构姿态、管片姿态紧密相关，因此均应限制在±30mm之内才能保证不侵限，并使管片外侧取得均匀的注浆回填。 管片上浮的危害：一是造成盾构隧道的“侵限”。二是在管片的端面产生剪切应力，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压力。 3、管片上浮的环境特征 ⑴、从地层地质情形来看，管片在硬地层﹤8﹥岩石中等风化带，﹤9﹥岩石微等风化带容易上浮，且地层越硬上浮情形越严峻。第二，在上软下硬地层中引发的管片上浮也比较严峻。 ⑵、从线路特征来看，在变坡点、上坡段、反坡点，尤其是在竖曲线的最低点，管片上浮比较严峻。

⑶、从管片上浮影响范围来看，一般是10～15环持续出现上浮情形。 ⑷、从管片上浮的速度和快慢来考虑，在开始上浮的第一天,数值一般能够达到稳固值的2/3,第二天上浮值为稳固值的1/4～1/3,到第三天、第四天管片就再也不有上升的趋势，慢慢稳固下来。 ⑸、从其他方面，比如注浆不饱满且水大时；上下千斤顶推力差过大时；螺栓未拧紧时；受浆液性质的影响时；管片由于螺栓的影响而自身带有的特性等都或多或少的会引发管片的上浮。 4、管片上浮的原因 结合在广州三号线客大盾构区间的施工经验，可从以下四个方面来分析管片上浮的原因 ⑴、同步注浆不饱满，从而存在上浮空间 本工程拟采用一台德国HERRENKNECHT公司设计与制造的φ6250mm复合式盾构机进行施工。盾构机设备总长为73 m，刀盘的外径设计为6280mm，。盾构区间圆形隧道（管片）外径，内径，管片厚度300mm，管片宽度，分块数为6块（管片由一块封顶块、两块邻接块、三块标准块组成）。盾构机与管片之间存在着140㎜的建筑间隙，若是同步注浆不饱满，使管片外侧与土层之间的间隙没有及时有效地充填，就必然出现管片上浮的空间。 第二，在同步注浆不饱满时，地层土软硬不同，产生的管片上浮情形也不同。一般情形下，软地层不容易上浮，而硬地层却有空间致使管片上浮。这是因为在掘进进程中，对于软地层，上部松软地层土的自稳性差，会因为自重、存在间隙而有相对的下沉，从而使因注浆不饱满造成的管片和土层之间的剩余间隙大体消失。硬地层由于自稳能力强，完整性好，能专门好的控制自身沉降。再者同步注浆采用凝结时刻为5h～7h的砂浆，使管片有足够的上浮空间和时刻，且地层越

盾构管片上浮原因分析及控制措施

盾构管片上浮原因分析及控制措施 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，在盾构掘进过程中，隧道管片位移多数情况下表现为管片上浮，主要受到工程地质、水文地质、衬背注浆质量、盾构姿态控制等方面下的影响；在盾构掘进过程中，管片上浮多数情况下是发生在硬岩地段，尤其在坡段，跟踪测量结果显示，在脱出盾尾后24小时（掘进12环左右）内管片上浮值就可以达到80～100mm，在随后的时间里管片上浮速度有所减慢，在36小时后管片上浮量基本达到稳定。管片上浮主要受工程地质、水文地质、管片衬砌注浆质量、盾构机姿态控制等方面的影响。 位移严重者不得不通过调整线路来解决问题。《GB50299-1999地下铁道工程施工验收规范》规定：管片拼装后，隧道轴线的高程和水平位移不得超过±50mm。此文结合拟建的TJ09标盾构隧道工程，对地层性质、覆土厚度、注浆材料等因素对管片上浮的影响关系进行分析，从而揭示管片上浮的根本原因，可为制定控制管片上浮的措施提供参考和依据。 1、管片上浮原因分析 （1）盾构机切削刀盘直径D与隧道管片外径d有一定的差值，当管片脱出盾尾后，管片与地层间产生一环形建筑空间。不及时填充此空间，就给管片提供了上浮条件。 （2）所有管片运动都与受力不平衡有关。 （3）根据力学原理可知，衬砌环脱出盾尾时的衬砌环受力处于

不平衡状态，衬砌环有发生运动的趋势。对软弱地层中的隧道，衬砌环脱出盾尾时受到地层作用，当地层向上作用力的合力与衬砌白霞的差值大于地层对衬砌环的摩擦力时，衬砌环将发生上浮。衬砌环上浮的结果引起地层应力的再次重分布，表现为隧底地层凶应力释放而产生向上的位移，同时隧道顶部地层应力增加，上方覆土也随之隆起。随着地层应力的调整，衬砌环受到的竖向合力，逐渐减小，最终衬砌结构和地层达到了新的平衡而停止运动，可见软弱地层中管片上浮的发生是 （4）施工过程中地层应力重分布的结果。由于在土质地层中，地层应力释放、调整的过程较为缓慢，所以盾构管片的上浮从脱出盾尾开始，持续较长一段时间才会结束。 1.1、开挖盾尾内受力分析 成环后的衬砌管片未脱离盾尾时，在盾尾保护下和盾构机一起运动。在盾构机切削土体时，因为其整体重力小于已开挖的土块单元，故其会在地层反力作用下稍有上浮，同时地层应力进行重分布。由于盾构机的刀盘部分较重，盾尾较轻，故会呈现盾头部分磕头，盾尾部分上扬的现象。 1.2、管片脱离盾尾受力分析 （1）衬砌环脱出盾尾时的力学模型如图1所示，图中γ为土体饱和容重，H为隧道顶部覆土厚度，R为隧道半径，θ为衬砌环向压力与竖向的夹角。此时地层向上作用力的合力大于衬砌重力及地层对衬砌的摩擦力，管片上浮。图1中不计土拱效应，假定土压力沿深度

盾构施工过程质量通病原因及预防(1)

盾构施工过程质量通病分析及预防 盾构施工过程包括盾构始发接收和正常掘进,始发接收和正常掘进是隧道施工中的两道关键工序。因此，加强这两道工序质量管理显得尤为重要,下面对两道工序分别进行分析. 盾构正常掘进：盾构掘进是盾构法隧道施工的主要工序，要保证隧道的实际轴线和设计轴线相吻合,并确保管片圆环拼装质量,使隧道不漏水,地面不产生大的变形。 一、土压平衡式盾构正面阻力过大 （1）现象盾构推进过程中，由于正面阻力过大造成盾构推进困难和地面隆起变形。 （2）原因分析 ①盾构刀盘的进土开口率偏小，进土不畅通; ②盾构正面地层土质发生变化； ③盾构正面遭遇较大块状的障碍物； ④推进千斤顶内泄漏，达不到其本身的最高额定油压； ⑤正面平衡压力设定过大。 （3）预防措施 ①合理设计进土孔的尺寸，保证出土畅通； ②隧道轴线设计前,应对盾构穿越沿线作详细的地质勘查，摸清沿线影响盾构推进的障碍物的具体位置、深度，以使轴线设计考虑到这一状况; ③详细了解盾构推进断面内的土质状况，以便及时优化调整土压设定值、推进速度等施工参数； ④经常检修推进千斤顶，确保其运行良好。 ⑤合理设定平衡压力，加强施工动态管理，及时调整控制平衡压力值。 （4）治理方法 ①采取辅助技术，尽量采取在工作面内进行障碍物清理，在条件许可的情况下，也可采取大开挖施工法清理正面障碍物； ②增添千斤顶，增加盾构总推力。 二、盾构后退 （1）现象 盾构停止推进，尤其是拼装管片的时候，产生后退的现象，使开挖面压力下

降,地面产生下沉变形.而且盾构后退过多会严重损害盾尾密封装置寿命。 (2)原因分析 ①盾构千斤顶自锁性能不好,千斤顶回缩； ②千斤顶安全溢流阀压力设定过低，使千斤顶无法顶住盾构正面的土压力; ③盾构拼装管片时千斤顶缩回的个数过多，并且没有控制好最小应有的防后退顶力。 (3)预防措施 ①加强盾构千斤顶的维修保养工作，防止产生内泄漏； ②安全溢流阀的压力调定到规定值； ③拼装时不多缩千斤顶，管片拼装到位及时伸出千斤顶到规定压力。 (4)治理方法盾构发生后退，应及时采取预防措施防止后退的情况进一步加剧,如因盾构后退而无法拼装，可进行二次推进。 三、盾尾密封装置泄漏 (1)现象地下水、泥及同步注浆浆液从盾尾的密封装置渗漏进入盾尾的盾壳和隧道内,严重影响工程进度和施工质量，甚至对工程安全带来灾难。 (2)原因分析 ①管片与盾尾不同心，使盾尾和管片间的空隙局部过大，超过密封装置的密封功能界限: ②密封装置受偏心的管片过度挤压后,产生塑性变形,失去弹性，密封性能下降; ③盾尾密封油脂压注不充分，盾尾钢刷内侵入了注浆的浆液并固结,盾尾刷的弹性丧失,密封性能下降； ④盾构后退，造成盾尾刷与管片间发生刷毛方向相反的运动，使刷毛反卷，盾尾刷变形而密封性能下降，严重影响盾尾密封寿命； ⑤盾尾密封油脂的质量不好，对盾尾钢丝刷起不到保护的作用,或因油脂中含有杂质堵塞泵,使油脂压注量达不到要求。 (3)预防措施 ①严格控制盾构推进的纠偏量，尽量使管片四周的盾尾空隙均匀一致,减少管片对盾尾密封刷的挤压程度； ②及时、保量、均匀地压注盾尾油脂； ③控制盾构姿态，避免盾构产生后退现象；