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浅谈盾构施工过程中管片上浮原因分析及处理作者：王彪来源：《城市建设理论研究》2013年第40期摘要：加强盾构隧道管片上浮控制是确保隧道线型符合设计要求和隧道建筑限界的关键，本文主要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：盾构；管片上浮；原因；措施Abstract: strengthening of shield tunnel segment buoyancy control is to ensure that the tunnel line conform to the requirements of the design and the key of tunnel clearance, this paper segments in the shield tunneling process, this paper analyzes the buoyancy of the phenomenon, causes, and the control measures are put forward.Key words: shield; Segments floating; The reason; measures中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)盾构隧道施工过程管片上浮是比较普遍的现象，因此，控制管片上浮、确保隧道线型符合设计要求，是盾构隧道施工的重要环节。
对于管片上浮，国内外进行了广泛的分析与研究，引起管片上浮的原因包括：地质条件、壁后注浆、管片接头形式、盾构姿态、隧道坡度、盾构直径、隧道覆土厚度等。
但多是根据具体工程经验，分析管片上浮的具体原因或单一原因。
管片上浮是多种因素作用的结果，本文主要从以下几个方面分析了管片上浮的原因。
一、管片上浮的因素分析1、管片上浮的外部条件1.1衬背环形建筑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，即△D = D-d 。
浅谈盾构隧道施工管片上浮的控制摘要：盾构隧道管片出现连续上浮的问题，进行了原理分析和技术讨论，并针对成都地铁一号线三期南段土建2标地铁隧道施工过程所出现的管片上浮范例展开讨论，其中着重以区间地层全断面中风化砂岩地质作为特例，实际施工过程，区间地下水量丰富，并普遍受地下裂隙水制约影响。
关键词：盾构施工；富水地层；管片上浮；掘进参数控制；同步注浆：预防措施1隧道工程概况广州路站～兴隆湖站区间位于成都市天府新区蜀州路西侧,线路出广州路站后向南行进,下穿货运外绕线、鹿溪河泄洪通道及蜀州路下穿隧道后接入兴隆湖站。
区间主要位于中风化砂岩层及中风化泥岩层。
区间隧道采用单层管片衬砌，材料为钢筋混凝土。
管片内径5400mm、外径6000mm，厚度为300mm。
采用六分块方案：三块标准块，两块邻接块，一块封顶块。
封顶块拼装时，径向先搭接2/3再纵向推入1/3。
管片组合方式为直线环+左右转弯环，拼装方式为错缝拼装。
管片接头采用弯螺栓。
1.1地质概况区间主要位于中等风化泥岩、砂岩，偶夹砾岩：紫红色、灰白色、灰红色夹青灰色、灰黄色，中～厚层状，砂岩呈砂状结构，部分地段泥质成份略重，泥岩呈泥质结构，钙质胶结，砾岩呈碎屑结构，钙质胶结，节理裂隙较发育，岩芯呈柱状、短柱状，砂岩、砾岩质地硬，锤击声脆。
泥岩普遍含钙质团块及灰绿色粉砂质条带。
部分地段差异风化明显，本次钻探未揭穿。
根据室内试验，天然极限抗压强度4.81～58.50MPa，标准值16.56MPa。
其中，砾岩岩质坚硬，天然极限抗压强度最大值达58.50 MPa，天然饱和极限抗压强度最大值达33.67 MPa。
1.2水文地质（1）地表水本段工程线路主要穿越的河流有鹿溪河、人工湖、堰塘、沟。
地表河流均属川西平原岷江水系，具丰富的地表径流，是本地区地下水与地表水之间相互转换的主要途径和渠道。
（2）地下水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，按照各段不同的地下水赋存条件，沿线地下水主要有三种类型：一是赋存于粘土层之上的上层滞水，二是第四系孔隙水，三是基岩裂隙水。
盾构管片错台及上浮处理8月31日在下行线盾构掘进第32环完成时，隧道从25环到32环共计8环管片突然全部发生不同程度的错台。
经过测量确认最大错台量接近2.5cm（27mm），此8环管片相对于原拼装位置均发生了不同程度的上浮其最大上浮量为7cm（27环）。
1原因分析（1）我部对现场管片拼装质量每环都有专门的值班人员进行现场检查，当时25至31环在拼装完成后检查结果均满足规范要求，且螺栓均进行了2次复紧。
局部出现突然性的错台，而且主要集中在隧道底部，可以确定隧道管片在底部应该受到较大的外力作用，造成管片上浮错动，初步分析可能在此区段存在岩层裂隙（中山西路站底板施工过程中就出现过岩层突水的情况），地下水通过裂隙及水头压力进入隧道底部，从而造成较大的浮力，造成管片错台。
因为当盾构向前掘进出该区段后，后续管片就再未出现错台超限的情况，另外原来错台的管片发生了回弹，错台情况有回落的趋势，可能是盾构向前掘进后地层内的空间变大该区段的应力集中得到了释放。
2管片浮力计算选取下行线26环管片附近的地层作为计算的对象。
该段掘进区域内的地层主要有细砂、圆粒、强风化泥质粉砂岩和中风化泥质粉砂岩。
地下潜水位表面局隧道顶部距离约为5.85m左右。
图2-1 下行线第26环附近地层剖面图对于盾构隧道拼装的管片， 主要受到浮力及其自重的影响。
对单位长度管片进行计算，盾构隧道管片所受浮力按照隧道排出的水的体积计算：2-1管片自重：2-2可见，管片混凝土自重小于其所受浮力，当管片处于地下水中时会出现上浮的现象。
同时，隧道同步注浆浆液采用单浆液，初凝时间需8~10小时，低强度浆液不仅无法对管片提供约束， 相反管片可视为浸泡在液体之中而提供了上浮力。
（2）部分管片壁后注浆量不够，富水砂砾层稳定性较差，且水=228.9F gV kN 浮22()F=134.2354D d kN混压较高，盾尾壁后注浆腔口容易被外界砂砾石给堵塞，给注浆带来一定的难度，所以在下行线掘进期间，同步注浆系统常出现堵管等问题，使得浆液不能及时充填管片间隙。
关于盾构管片高程偏差、管片破裂原因及解决方法简介2012年9月11日作者：风流无情在盾构隧道过程中，最容易出现的问题是盾构姿态问题。
中线偏差，以及高程偏差。
我自己认为中线偏差一般不会出现什么过大的偏差，这个以后再论。
从8月16日大连地铁某区间左线始发到现在80环处，前后两次出现高程偏差较大，而且伴随着管片破裂。
通过这两次管片姿态测量和对管片破损程度的观察，认为造成这种现象的根本原因是管片拼装问题。
从根本上来说，管片破裂其实就是力学问题，管片之所以会破裂，是因为他所受的力超过了其最大强度，从而导致管片破裂。
此次破裂有几个特点，一、管片破裂主要沿左侧连续破裂；二、左侧管片错台严重，错台现象为管片中间凸起而两边平整；三、管片破裂伴随着管片上浮；四、中线偏差基本正常首先，我从力学方面分析。
管片受力破坏有如下几个原因；一、因液压千斤顶推力过大而导致破裂；二、液压千斤顶两侧推力差较大，导致管片偏心受压，从而导致推力小的管片内侧因挤压而破坏；三、由于盾尾间隙过小，管片脱离盾尾时，由于盾尾刷的挤压而破坏；四、管片拼装成为鸡蛋形状，管片左侧受拉，右侧受压。
当盾构机掘进时，根据单轴抗压分析，受拉的管片极易破碎，从而导致管片边角以及边崩裂。
第一第二两种情况可以从盾构机推进参数上直接得出，无需多讲，而第三种情况也可通过每一环掘进完后用钢尺量出气盾尾间隙。
关键是第四种情况的分析，管片为何能拼装成如此形状。
第一种情况通过量测盾尾间隙基本排除，因为盾尾间隙左侧大而右侧小，随着管片拼装左侧有增大局势，右侧有减少局势，而管片连续破碎是在左侧。
且管片两侧盾尾间隙之和在减小，这种情况只能说明一点管片拼装成了椭圆形。
要是椭圆形，那么管片不会只有一侧破裂，而且是盾尾间隙较大的一侧，且是连续破裂。
所以，还有另一种可能，就是拼装成了如图1.我自己认为拼成这种图形的起因是右侧某一块标准块朝外有个角度，也就是右侧在人为因素下拼装成外八字，而左侧管片在右侧拼装成外八字前提下被动的被一环一环的拉长，从而造成管片左侧的连续错台，而且是管片两侧必须压低中心凸出，管片左侧整体受拉的情况。
盾构隧道管片上浮原因分析及应对措施发表时间：2019-04-11T11:41:16.627Z 来源：《基层建设》2019年第2期作者：肖政伟[导读] 摘要：主要依托大连地铁2号线工程西安路站～交通大学站盾构区间富水硬岩地层施工，结合其他盾构隧道施工经验，通过对地质特性、盾构掘进姿态、浆液性能及注浆工艺等造成管片的上浮原因进行了详细的分析并给出了相应的过程控制方法与事后处理措施，成功地控制管片上浮，确保了成型隧道质量。
中国水利水电第五工程局有限公司四川成都 610000摘要：主要依托大连地铁2号线工程西安路站～交通大学站盾构区间富水硬岩地层施工，结合其他盾构隧道施工经验，通过对地质特性、盾构掘进姿态、浆液性能及注浆工艺等造成管片的上浮原因进行了详细的分析并给出了相应的过程控制方法与事后处理措施，成功地控制管片上浮，确保了成型隧道质量。
关键词：盾构隧道，富水硬岩，管片上浮，应对措施1前言管片上浮是盾构隧道施工过程中普遍存在的问题，管片上浮会直接导致管片破裂、管片拼装困难及防水隐患等工程质量问题，因此，管片上浮控制是确保隧道线型符合设计要求、满足隧道建筑界限及保障成型隧道质量的关键。
以大连地铁2号线工程西安路站～交通大学站盾构区间富水硬岩地层施工为背景，对盾构掘进过程中管片产生的上浮现象、原因及施工对策进行了分析研究，并从多方面提出了针对性措施，为制定控制管片上浮的措施提供参考和依据。
2工程概述大连地铁2号线工程西安路站～交通大学站盾构区间工程右线长1648.262m，左线长1707.939 m。
盾构区间平面线路出西安路站后沿南北向向南，通过半径为300m的曲线转入偏东西方向，再通过半径450m曲线接入黄河路，到达交通大学站。
右线隧道从始发井至中间风井均穿越中风化钙质板岩，中间风井至交通大学主要穿越强、中风化辉绿岩，局部为中风化钙质板岩。
左右线隧道全隧顶板均在水位线以下，全隧穿越地层节理裂隙发育，地下水类型主要为基岩裂隙水，主要赋存于中风化岩层中，略具承压性，水量丰富。
盾构隧道管片上浮原因分析及应对措施作者：张智勇来源：《价值工程》2018年第06期摘要：地铁盾构施工时的管片上浮问题非常棘手，难以处理。
本文依托长沙地铁盾构区间管片上浮的问题，从水文地质情况、盾构作业影响、管片后压浆等方面进行原因分析及研究，并针对性地提出了控制管片上浮的处理措施及施工对策。
Abstract： The problem of the pipe float-up during subway shield construction is very tricky and difficult to handle. Based on this problem of Changsha Metro， the reasons are analyzed and studied from the aspects of hydrogeology， the influence of shield operation and grouting after the segment of the shield， and some treatment and construction measures are put forward.关键词：地铁；盾构施工；管片上浮；原因研究；控制措施Key words： metro；shield construction；pipe float-up；cause study；control measures中图分类号：U455 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）06-0143-030 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。
摘要盾构隧道施工中，对于刚脱离盾尾的管片，经常会出现局部或整体上浮，已经被众多的工程实际所证实。
表现为管片错台、裂缝、破损，乃至轴线偏位等现象，尤其是在穿越河底浅覆土时，该问题尤为突出，已经引起了一定关注。
本文主要针对施工期盾构隧道存在的上浮问题产生机理及控制计算展开研究：提出将盾构管片上浮力分为“静态上浮力”和“动态上浮力”。
“静态上浮力”是由泥浆、注浆浆液或者地下水包裹管片，造成局部管片浸泡在液态环境中，从而产生的上浮力；“动态上浮力”是伴随着盾尾管片壁后注浆的施工过程而产生的可能引起管片上浮、局部错台、开裂、压碎或其他破坏形式的力。
分析研究了注浆浆液在管片壁后的扩散过程。
将管片壁后注浆的扩散过程归纳为充填注浆、渗透注浆、压密注浆及劈裂注浆等4个阶段。
认为渗透注浆和压密阶段是对管片产生注浆压力，形成动态上浮力的主要阶段。
通过引入等效孔隙率替代土体本身的孔隙率，即将管片脱离盾尾后形成的建筑间隙折算为土体本身的孔隙率，来考虑建筑间隙的影响，分别基于magg球面扩散公式和柱面扩散公式，在假定半球面扩散和弧面扩散的前提下，对盾构隧道壁后注浆的渗透范围及因注浆而对管片造成的注浆压力进行了理论推导，得到了考虑建筑间隙影响的浆液扩散半径及对管片产生的压力大小计算式。
实例分析表明，盾构隧道壁后注浆浆液的扩散半径及对管片产生的压力与注浆压力、注浆时间、浆液粘度、土体渗透率、建筑间隙厚度、注浆管半径等众多因素有关。
并针对具体工程实际，通过给定部分施工和土性参数，讨论了盾构隧道壁后注浆的扩散半径及对管片产生的压力与各影响因素之间的关系。
提出了“局部抗浮计算模式”——研究一块(数块)或一环(数环)管片在上浮力的作用下，管片、螺栓，乃至上覆土对其上浮的影响。
并分别从单一管片抗浮角度和整环(或数环)管片抗浮角度提出了管片局部抗浮计算的计算式。
单一管片抗浮计算式是针对上浮力(主要是因注浆产生的动态上浮力)集中于局部管片背部，产生了较大集中力，进而可能造成单块管片出现错台的抗浮验算；整环管片错动分析计算式是将动态上浮力考虑作用于整环管片(主要是刚脱离盾尾的管片)，考虑该环在动态上浮力作用下的受力和与上覆土的作用效应。
