盾构隧道管片上浮机理分析及控制研究

成都典型泥岩地层盾构施工管片上浮原因分析以及控制技术措施作者：伍斌来源：《华夏地理中文版》2015年第03期摘要：随着盾构法施工技术在我国城市地铁施工中的快速发展，使得盾构法被不断的应用到各种典型的泥岩地层施工中。

文章结合成都泥岩地层的特征，以成都地铁2号线东延线工程为例，对典型泥岩地层盾构施工管片上浮的原因及控制技术措施进行了探讨。

关键词：泥岩地层;盾构施工;注浆;管片上浮伴随着盾构施工在我国的兴起，盾构技术越来越成熟，被不断的应用到各种典型地层中。

在众多盾构施工中，成型隧道的质量是业主方、施工方、监理方以及设计方等多家单位一直关注的结果，直接关系到成型的隧道能否投入到地铁运营中去，以及人民的安全是否能得到有效保障。

成都典型的泥岩地层盾构施工中，管片上浮直接导致管片大量错台、破损甚至直接影响到成型隧道线型的超限。

成都地铁2号线东延线工程主要是泥岩地层，部分标段存在管片在泥岩地层中上浮问题。

有的标段管片上浮量在0～10cm，导致管片连续错台、破损，引起了业主以及相关单位的高度重视。

本文通过工程实践，得出以下结论：（1）泥岩地层中产生上浮力的主要因素是同步注浆浆液和水。

（2）通过同步注浆和二次注浆相互配合控制管片上浮和防止管片上浮引起管片错台破损是可行的。

一、泥岩地层特征泥岩地层按风化成度主要分为：全风化泥岩、强风化泥岩、中等风化泥岩。

（1）全风化泥岩：褐黄色、褐红色、紫红色夹灰白色，主要由粘土矿物组成，岩质极软，岩芯呈土柱状，少量碎块状。

本层沿线广泛分布，发育厚度不均匀，层厚0.50～4.60m，部分地段缺失该层。

（2）强风化泥岩：褐红色、紫红色，泥质结构，裂隙较发育，岩芯多呈碎块状、短柱状，岩质软，为极软岩，岩芯碎块手可折断。

岩体基本质量等级为Ⅴ类，层厚一般0.70～9.20m。

（3）中等风化泥岩：褐红色、紫红色，中厚层状，泥质或微钙质结构，泥质胶结。

岩芯多呈柱状，少量呈碎块状，较完整，岩质较软，为极软岩，锤击易碎。

盾构施工管片上浮控制研究发布时间：2021-09-10T08:50:45.846Z 来源：《建筑实践》2021年第40卷第4月第12期作者：吴昊[导读] 伴随着盾构施工法在我国的兴起，盾构施工技术越来越成熟，吴昊北京建工集团有限责任公司，北京 100012摘要：伴随着盾构施工法在我国的兴起，盾构施工技术越来越成熟，被不断的应用到各种地层中。

在众多地铁工程中，盾构施工的成型隧道质量是业主方、施工方、监理方以及设计方等多家单位一直关注的重点，直接关系到成型的隧道能否投入到地铁运营中去，以及人民的安全是否能得到有效保障。

本文主要分析盾构施工管片上浮控制研究。

关键词：盾构施工；管片上浮；掘进参数控制；同步注浆；预防措施引言盾构施工中的重难点及风险点在开工前，施工单位要结合现场施工条件合理制定应对措施，同时认真总结经验教训，将盾构施工过程的风险控制在一定范围内。

1、管片上浮监测情况分析通过观察统计，管片上浮主要有以下几个规律。

1）管片上浮从脱出盾尾那一刻开始（严重时管片在盾尾内就已开始上浮），在24h内完成上浮位移的80%，72h后管片达到基本稳定的状态。

2）管片上浮位移在离开盾尾约1个盾构机长度（6m～9m）的位置达到最高值。

3）管片最终上浮位移基本与理论建筑间隙持平，即管片实际最终上浮到了开挖隧洞的最顶部，已无上浮通道。

2、管片上浮原因分析2.1硬塑型粉质粘土对盾构施工的影响盾构机刀盘直径大于盾体直径，盾构机在掘进过程中，管片与地层之间会有14cm宽的建筑空隙。

由于硬塑型粉质粘土自稳能力强，地层基本不会坍塌，刀盘经过之后与管片之间的空腔就一直存在。

盾构掘进过程中，刀盘前方的水以及一部分气体会经过盾体外侧流通到管片背后，影响盾构同步注浆质量，管片背后的空隙填充不饱满，浆液中的水得不到渗透，短时间浆液达不到凝固状态，管片得不到自稳定，就会产生管片上浮、错台和破损现象。

2.2同步注浆浆液影响当管片脱离盾尾时，根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排，如果同步注浆浆液不能及时初凝并达到一定的早期强度，管片被包围在浆液中，会产生比水更大的浮力。

关于盾构推进过程中管片上浮问题的研究摘要：本文通过实际盾构推进过程中管片上浮问题分析，对注浆材料进行研究。

关键词：管片上浮；惰性浆液配比；注浆量；1．前言在我国上海等软土地区城市地铁建设中，常常会遇到盾构隧道在施工阶段管片的上浮问题，严重情况甚至要通过调坡等来满足线路设计要求。

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，确保地铁运行安全的关键。

在盾构掘进过程中，盾构隧道的上浮问题主要由于隧道在地层中失去抗浮能力所致，它受盾构衬砌同步注浆、盾构工法特性、工程地质及水文地质条件、盾构姿态和线路走向等因素影响。

2.工程概况十号线9标段古北路站至水城路站区间盾构推进工程，区间上行线1018.561m，下行线1025.927m，区间最大坡度为20‰，最小转弯半径为450米。

隧道衬砌构造形式：衬砌采用1.2m预制钢筋混凝土管片，通缝拼装；管片设计强度C55、抗渗等级≥S10；隧道内尺寸：φ5500mm（内径）；隧道外尺寸：φ6200mm（外径）；每环由6块管片组成，环宽1200mm，厚度为350mm；管片环向、纵向均采用M30直螺栓连接。

衬砌防水措施为两道防水，除管片混凝土结构自防水和衬砌接缝设遇水膨胀橡胶密封垫，同时在管片外弧面内侧（弹性密封垫沟槽外侧）增设一条遇水膨胀橡胶阻水条。

区间穿越重要的建筑物及管线有上水Φ1200，雨水Φ1200，上海歌舞团两层房，虹桥路1518号两层建筑，延安绿地内雕塑基础，延安绿地内灯杆基础，延安路高架桥桩，纺织控股集团公司内多层房，上海市纺织工会等。

盾构推进深度范围内，主要以④、⑤1层土为主，在区间中段局部涉及⑤2层和⑤3层，盾构区间地质详细情况见以下各图：图1-2古北路站～水城路站工程地质剖面根据以上区间工程地质剖面图，可以看出在工程施工区内，本线路隧道掘进主要在第④层淤泥质粘土、第⑤1层粘土之中。

第④层、第⑤1层土属高含水量、高压缩性、低强度、低渗透性的饱和软粘性土，具有较高的灵敏度和触变特性，在动力作用下易破坏土体结构，使土体强度骤然降低，易造成土体失稳；还有部分施工区域位于⑤2层粉质粘土夹粘质粉土之中，该层土夹有较多薄层粉性土，且局部夹粉砂团块，土性不均，透水性较好，为微承压水层。