盾构隧道管片上浮原因研究和控制措施.doc

盾构隧道管片上浮原因研究和控制措施 　　摘要：随着地铁的修建，地铁网络逐步形成，盾构技术在其中扮演着重要角色。本文对盾构隧道管片上浮进行分析，并提出控制措施。 关键词：盾构隧道;管片上浮;措施 Abstract: With the construction of subway, the subway network is gradually formed, shield technology plays an important role in the. This paper carries on the analysis to the floating of segment of shield tunnel, and puts forward the control measures. Key words: shield tunnel segment floating; measures; 中图分类号：U459文献标识码：A文章编号： 前言 盾构隧道施工过程中的管片上浮现象是客观存在的，且一直是较难解决的问题之一。对于管片上浮的原因分析也不尽相同，有些认为跟盾构隧道上浮土的厚度有关，上覆土越浅，隧道所处的地层软，管片上浮越厉害；也有一部分人将管片上浮的原因归结为同步注浆不充分、注浆压力不均以及存在于管片项部的空隙而笔者认为之所以观点不同，是因为管片上浮所处的施工环境各有特点，不尽相同，所以管片上浮现象也就不可能有全面统一的解释。 1管片上浮原因 根据国内外盾构隧道施工的实践经验，淤泥质地层，隧道上浮相对较大；而粉砂土或砂土层，隧道上浮相对较小；岩石地层，如果裂隙发育，地层含水量大，渗透性高，往往管片上浮较大。对于强度低的软弱地层，如果隧道覆土厚度小于1D，在盾构掘进过程中，由于注浆压力大于隧道所承受的上覆水土压力，地层整体抗浮不足，引起地表隆起，从而加剧隧道整体上浮。广深港客运专线狮子洋隧道盾构在流塑性淤泥质地层掘进时存在这种情况。不同的管片接头形式其管片接头纵向刚度、抗剪强度不同。如果管片纵向接头刚度大，纵向变形就小；如果管片环向接头抗剪强度低，在施工荷载作用下，管片环向错台较大，错台加剧管片上浮。武汉长江隧道管片接头设凸凹榫，管片错台很小，管片上浮一般控制在2～3em，而狮子洋隧道管片环向接头采用剪力销，在软弱地层中抗剪强度明显不足，施工中错台较大。大直径隧道比小直径隧道更容易上浮。隧道下坡比上坡上浮大，特别是隧道变坡点处。随着隧道直径增大，管片所受浮力与管片自质量之间的差值增大，因此大直径隧道管片更容易上浮。例如客运专线隧道，隧道外直径10．8m，管片厚50am，宽2．0m，每环管片在水中排开水的质量是183t，管片自身质量约为80t，二者相差约100t；而地铁隧道管片外径D=6000him，厚300mm，宽1500mm，一环管片的质量G=19．2t(按每环管片混凝土体积为8m计算)；一环管片所受浮力F=424kN(每环管片排开水的体积为42．4m)。盾构掘进过程中由于盾构姿态与管片姿态不一致，在盾构推进过程中，管片环面与推进油缸的推力方向不垂直，同时管片底部作用力比上部大的多，所以管片承受较大的偏心荷载，从而引起管片向上位移。而且管片在脱出盾尾过程中承受较大的盾尾侧向压力，使管片产生上浮或错台。盾构姿态控制与地层性质、司机操作水平等有很大关系。在软弱地层，由于盾构刀盘较重，盾构机可能始终处于“栽头”状态，或在软硬不均地层，盾构姿态控制难度较大。盾构沿设计轴线下坡掘进，隧道上浮的现象比较普遍I4，主要是由于下坡施工隧道渗水及施工用水聚集在隧道下部，同步注浆浆液的被稀释，其胶凝时间增加。在坡度发生变化的竖曲线段，隧道上浮特别严重，同样是由于盾构姿态在掘进过程中不断调整，盾构轴线与隧道轴线之间的偏差较大，同时管片承受较大的偏心荷载所致。 2 防止管片上浮措施 掌握隧道所经地段的里程、强度、深度、含水量和土层分布等地质条件，根据每个地段的地质特点采取不同的掘进方法。掘进时，要注意掘进的的推力、速度和掘进模式等施工参数，并适时做出调整。 2.1 控制盾构机姿态 严格控制盾构机姿态，盾构机蛇形运动太频繁就要经常纠偏，纠偏的过程就相当于管片环面不均匀受力的过程。因此，掘进时中一定要加强盾构机的姿态的控制，尽量使盾构机沿隧道轴线作小量的蛇形运动。根据施工规范，盾构掘进中轴线的平面位置及高程允许偏差的范围上下不得超过50mm。偏差出现以后工作人员应适时采取纠偏措施，不宜过急或过猛，否则容易因人为原因使管片环面无法均衡受力。 2.2 控制测量的精度和频率 根据规范要求构建一套人工和自动化兼备的测控系统，认真执行精度的测量和控制，洞内的导线的布设