复合软土地层盾构施工管片上浮质量管控施工技术论文_崔冠男

崔冠男

中铁建大桥工程局集团第二工程有限公司 518000

摘要:本文结合上海市轨道交通14号线金园五路站~封浜站区间盾构工程实例,介绍了管片上浮质量管控施工技术。通过对上海14号线铁施工实例的分析得出,隧道上浮可分为初次上浮和二次上浮,且初次上浮量在隧道总上浮中所占比重较大,约为 50%~80%。文章结合该区间段盾构隧道施工,根据大量隧道跟踪监测对盾构在软土地层掘进过程中的管片上浮进行了分析,通过调整参数逐一分析得出了管片上浮、管底处下卧土层回弹和管顶处上覆土层沉降随注浆压力、浆液弹性模量、土舱压力、千斤顶压力等因素变化发展的规律。研究结果表明,管片上浮可分为三个阶段:上浮激增段、上浮平缓段和上浮稳定段。对盾构施工中管片上浮的原因进行了较全面的分析和总结,同时提出了质量控制措施,对类似地层施工有一定的借鉴意义。

关键词:盾构施工;管片上浮;质量控制

由中国铁建大桥工程局集团有限公司承建的上海市轨道交通14号线土建2标包括一个明挖区间、一个盾构区间和2座桥梁土建结构工程。(出入段线明挖区间、封浜站~金园五路站盾构区间、15号桥、12号桥)。其中金封区间长度1341.375m。其中金园五路站~封浜站区间盾构隧道施工过程中管片上浮问题非常棘手、且难以处理。上海通缝管片掘进过程中因管片上浮,造成区间管片连续大面积开裂、拼装困难、渗漏,部分项目甚至严重到需要设置调坡以适合线路设计,造成较大的工期及经济损失。根据监测数据直径为6.6m通缝管片在软土地层最大上浮量为8cm~12cm,但有些隧道局部地段上浮超过15cm,并引起了衬砌结构侵入建筑界限,上海申通公司要求区间隧道轴线掘进过程中控制在±5cm以内,成型隧道轴线控制在±10cm以内。为保证金园五路站~封浜站区间隧道拼装质量、减小渗漏点、控制施工过程、成型隧道轴线偏差达标,项目部就需花大力气研究管片上浮影响因素、解决办法。

1.工程概况

1.1区间工程概况

上海市轨道交通14号线工程土建2标,包括一个明挖区间、一个盾构区间和2座桥梁土建结构工程。(出入段线明挖区间、封浜站~金园五路站盾构区间、15号桥、12号桥)。金园五路站~封浜站区间出金园五路站后沿曹安公路走行,途经翔黄支路、侧穿嘉闵高架桥桩、电力非开挖管线、十二号桥及多条通信、下穿十三号桥、后进入封浜路站,区间起讫里程为:SK0+392.555(XK0+392.555)~SK1+733.879(XK1+733.879)。本区间上行线长1341.324m,上行线长1341.375m(含长链0.051米)。区间线路线间距为13m~15.64m。

区间隧道两端的封浜站、金园五路站均为地下两层,区间隧道从破呈“V”型,竖曲线半径为5000、3000m。隧道埋深10.1~20.1m。

1.2地基土的构成与特征

根据区间线路纵断面图显示,区间隧道覆土层依次为①1杂填土、①2浜土、②1黄色粉质粘土、③灰色淤泥质粉质粘土、③夹灰色砂质粉土、④灰色淤泥质粉质粘土、⑤1-1灰色粘土、⑤3-1灰色粉质粘土、⑤4灰绿~灰黄色粉质粘土、⑦1-2草黄~灰色砂质粉土、⑧1灰色粉质粘土、⑧2-1灰色粘质粉土夹粉质砂土。

区间隧道主要穿越:

图1-1 14号线2标金园五路站~封浜站区间线路平面图

③灰色淤泥质粉质粘土

灰色淤泥质粉质粘土,厚度2.00~3.60,层低标高-6.15~3.97,成流塑状,含少量有机质,夹薄层粉土,局部较多,不均匀。

③夹灰色淤泥质粉质粘土

夹灰色淤泥质粉质粘土,厚度1.40~3.30,层低标高-3.25~-2.19,稍密含氧云母,夹薄层粘土。

④灰色淤泥质粉质粘土

灰色淤泥质粉质粘土,厚度6.60~13.10,层低标高-15.23~-12.75,成流塑状,具有较高的压缩性,土质较均匀,夹薄层粉砂,含有机质,局部为淤泥质土。

⑤1-1灰色粘土

灰色粘土,厚度7.10~10.70,层低标高-24.93~-21.57,软塑为主,具有较高的压缩性,全线均有揭露,含有机质、腐植 物、钙结核,底部一般含粉性土。

⑤3-1灰色粉质粘土

灰色粘土,厚度3.9~9.6,层低标高-32.96~-26.76,软塑为主,具有中等压缩性,土质不均,含有机质、腐植物等,古河道区揭露。

表1-1 各土层主要物理力学参数值

1.3水文地质条件

1地表水

拟建场地属太湖流域黄浦江水系,水系特征为平原河网感潮区。拟建出入场线沿线地表 水系较为发育,主要河流为封浜河及其支流。勘察期间测得封浜水面标高约为 2.50~2.90m,水深 1.3~1.6m。

2地下水

拟建场地地下水由浅部土层中的潜水和深部粉(砂)性土层中的承压水组成,地下水补给 来源主要为大气降水与地表泾流。拟建场地浅部分布有厚层状松散粉性土,地下水与地表水 水力联系较密切。

(1)潜水

根据上海地区经验,潜水水位埋深一般为 0.3~1.5m,水位受降雨、潮汛、地表水及地面 蒸发的影响有所变化,年平均高水位埋深一般为 0.5m,年平均低水位埋深一般为 1.5m。本 次勘察期间,测得场地地下潜水位埋深为 0.65~2.7m(高程 2.04~3.75m)。建议设计根据构 筑物类型按不利因素考虑采用。

(2)承压水

根据上海地区经验,承压水水位埋深约为 3~12m,呈周期性变化。本场地揭露的承压水 为⑦1-2 层承压水,⑦1-2 层层顶埋深 29.8~39.6m。本次勘察对其进行水头观测,观测时间不 少于 5 天。经本次观测,拟建场地⑦1-2 层承压水埋深约 4.85~5.10m,标高为-1.00~-0.43m。

3水、土的腐蚀性 上海地区属于湿润区,根据上海规范有关条文,拟建场地地层属弱透水层,按Ⅲ类环境考虑。

拟建场地周围未发现污染源,本次勘察根据在封浜停车场区域所取的 3 组潜水水样、3 组地表水水样水质分析成果,判定本场地地表水、地下水在干湿交替情况下对Ⅲ类场地环境 中的混凝土呈微腐蚀性;根据地层渗透性判定该水样对混凝土呈微腐蚀性;在长期浸水条件 下对钢筋混凝土结构中的钢筋呈微腐蚀性,在干湿交替条件下对钢筋混凝土结构中的钢筋呈 弱腐蚀性;水对钢结构呈弱腐蚀性。因上海地区地下水位埋藏较浅,根据工程经验,本场地 地基土对建筑材料的腐蚀性同地下水。

2.通缝管片上浮的危害

金园五路站~封浜站区间盾构隧道施工过程中管片上浮问题非常棘手、且难以处理。上海通缝管片掘进过程中因管片上浮,造成区间管片连续大面积开裂、拼装困难、渗漏,部分项目甚至严重到需要设置调坡以适合线路设计,造成较大的工期及经济损失。根据监测数据直径为6.6m通缝管片在软土地层最大上浮量为8cm~12cm,但有些隧道局部地段上浮超过15cm,并引起了衬砌结构侵入建筑界限,上海申通公司要求区间隧道轴线掘进过程中控制在±5cm以内,成型隧道轴线控制在±10cm以内。另外管片上浮也会引起管片收敛,也给隧道带来防水隐患和安全隐患,影响工程的质量。

为保证金园五路站~封浜站区间隧道拼装质量、减小渗漏点、控制施工过程、成型隧道轴线偏差达标,项目部就需花大力气研究管片上浮影响因素、解决办法。

盾构区间管片上浮导致十字缝偏差大 盾构区间管片结构剖面图

区间管片上浮导致管片破损、错台、及渗漏水情况

3、工程实例监测及管片上浮的原因分析

3.1区间管片不同地层情况上浮数据统计

隧道管片上浮会引起成型隧道环向错台及轴线偏位,环间接头出现应力集中,引发结构损伤,若环间接缝张开量过大,将明显削弱密封垫防水效果而使管片渗漏水严重,降低结构的耐久性。另外施工期间管片上浮量较大区域周边地层受扰动严重,伴随着衬砌环周边浆液及地层中孔压的消散,局部上浮区段后续将出现较大的沉降变形。为减少管片较大错台、破损及渗漏水的发生,保障成型隧道质量,必须采取有效措施控制隧道上浮。

目前,施工期管片上浮的影响因素主要归结为同步注浆压力、同步注浆浆液配比性能、掘进速度、地层特性、隧道覆土埋深等。故针对该多变复合地层盾构区间隧道上浮问题,按盾构隧道穿越的地层特性及隧道埋深的不同,将区间主要划分为⑤1-1灰色粉质粘土、④灰色淤泥质粉质黏土黏土层,以及③夹灰色砂质粉土、⑤3-1灰色粉质粘土夹粉砂层粉砂层。两种典型地层区段,进而分析各典型地层区段施工期管片上浮量值分布特征及主要影响因素,其中黏性土体以软塑为主,具有较高的压缩性,透水性弱、土质不均为主,砂性土层摩阻力大、透水性极强。

(1)区间下行线第133环管片上浮量统计表

下行线第133环区间主要穿越土层为⑤1-1灰色粉质粘土,最大上浮量11.8cm。

(2)区间下行线第295环管片上浮量统计表

下行线第295环区间主要穿越土层为④灰色淤泥质粉质黏土层,最大上浮量13.47cm。

(3)区间下行线第425环管片上浮量统计表

下行线第425环区间主要穿越土层为⑤3-1灰色粉质粘土夹粉砂层,最大上浮量7.19cm。

(4)区间下行线第554环管片上浮量统计表

下行线第554环区间主要穿越土层为③夹灰色砂质粉土,最大上浮量6.54cm。

通过大量的试验数据可知管片的上浮过程可分为3个阶段,即激增段、平缓段和稳定段。管片脱离盾尾后,距离盾尾(3~8环)急剧上浮,距离5环时上浮量约达总上浮量的80%,其原因是管片脱离盾尾失去了盾壳的约束,在强大水土压力差作用下发生上浮。管片在距离盾尾9~20环时上浮增加量小,原因是距开挖面较远,该环管片附近土层应力释放基本完成,土体及浆液层变形量管片在距离盾尾20~25 环以后上浮基本不再 增加,其原因是土体及浆液层变形进一步减小或趋近为零。综上述,可将管片上浮分为三阶段:距离盾尾3~8环为上浮激增段,9~20环为上浮平缓段,20~25环以后为上浮稳定阶段。

3.2衬砌环脱出盾尾时受力状态

软弱土层中的隧道衬砌环刚脱出盾尾时,衬砌环管片在同步注浆材料的包裹下置于地层中,不计土的拱效应,拱顶压力p1=γh(γ为土重度;h 为覆土厚度),隧底压力p2 =(h+2R)γ(R为隧道半径)。假定土压力沿深度方向均匀分布,此时结构受力模式如图所示:

图1 衬砌环受力模型

通过计算可知,衬砌结构受到的竖直方向土压力的合力FE为同步注浆未凝固时,由于浆液的重度一般大于水的重度,故浆液产生的浮力与自重的比值大于2.4。通过上述计算可知,水或注浆压力的浮力均大于衬砌环自重。

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自重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,表现为隧底地层因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F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 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。

3.3各影响因素对区间上浮分析

3.3.1施工期管片上浮量值预测模型建立分析

由前述分析,在多变复合软土地层盾构隧道施工管片质量管控建立纵向等效连续梁模型,对地层区段上浮量值进行预测分析等效梁模型将隧道简化为等刚度的均匀连续欧拉梁,并以土体与浆液体等效弹簧来模拟土体与隧道之间的相互作用,同步注浆浆液配比、土体中水浮力、盾构机反向推力、掘进速度及地层浆液压力消散特性的影响综合表征为模型中浆液未凝固区长度。鉴于浆液的时变特性,浆液未凝固区内弹簧刚度系数由0按线性递增过渡至浆液凝固区的等效地层弹簧刚度系数,最大上浮力则按线性递减至0,以此模拟浆液凝固过程中注浆层抗力增大而浆液压力逐渐消散。其中浆液未凝固区长度主要跟同步注浆配比及浆液性质、地层特性以及包括施工速度、注浆压力等在内的施工参数有关,其取值一般多依赖经验确定。隧道梁左端竖向约束以模拟盾构机对管片的约束作用,右端假设为固定端。

等效连续梁模型简化示意图

最大上浮力 Fmax 取值为浆液压力 F、管片自重 的合力。对于浆液压力 F 的计算,参考叶飞等[10]的研究,按最不利的压密注浆公式:

施工步示意图

3.3.2各影响因素对上浮影响分析

(1)地质条件原因

金园五路站~封浜站区间土层主要划分为⑤1-1灰色粉质粘土、④灰色淤泥质粉质黏土黏土层,以及③夹灰色砂质粉土、⑤3-1灰色粉质粘土夹粉砂层粉砂层。两种典型地层区段。软土地层自稳性较差,盾构掘进过程中,对周围围岩的扰动和围岩自身的重力,导致部分围岩塌落,加上盾构施工过程中同步浆液的注入,两者有效地填充了管片与围岩之间的间隙,从而能有效地控制管片上浮。

(2)盾构掘进反作用力

在“复合软土地层”掘进或调整盾构机掘进姿态时,会导致盾构机推进千斤顶的推力不均匀地分布在管片环面上,因此为盾构机提供反力的管片会有一个向上的分力,管片受向上的分力大于管片自身的重力,就会引起管片向上位移。在调整盾构机垂直姿态时,上下两个分区的千斤顶油压差值过大,也会导致管片上浮。

正负偏角示意

(3)覆土厚度

在其他条件不变的情况下分别取覆土厚度h为 8、10、12、15、20 m和30 m共 6 种工况进行计算。根据计算结果,相对覆土厚度h /D(D为隧道外径)测量结果显示随着覆土厚度的增加,隧道的向上位移均逐渐下降。

(4)土中水浮力

F(管片受到的浮力)>G(管片的自重),由此可以看出,管片受地下水和未凝固浆液 的浮力大于管片自身的重力。可见,脱出尾盾的管 片在未凝固的浆液中本身就存在上浮的趋势。从理论上讲,同步浆液需完全充填管片与围岩之间的建筑间隙,而实际施工中,受隧道线型的影响,同步浆液可能会通过盾体与围岩之间的间隙流进土仓受地下水的影响,同步浆液被稀释、流走,受地质的影响,使浆液渗透至周围的围岩孔隙中,而此量难以掌握同步注浆量,可能造成浆液的不饱满,从而加大管片的上浮。

(5)同步注浆压力

管路位置分布于右上侧、右下侧、左下侧和左上侧,将左、右上侧注浆压力平均值定义为上部注浆压力均值,将左、右下侧注浆压力平均值定义为下部注浆压力均值。

盾构隧道施 工现场监测试验表明,浆液压力自隧道拱顶到拱底 近似按线性递增,且其大小随浆液凝固而逐渐减小,盾构掘进时,注浆主要影响靠近盾尾位置管片上的浆液压力分布。

浆液对管片的上浮作用主要与浆液压力的实际 分布有关,重力作用下,横断面内下部浆液压力比 上部浆液压力大,隧道管片始终受到浆液向上的合 力,注浆影响浆液压力的实际分布,下大上小的注 浆压差使浆液对管片的上浮作用更为加大,而同时 提高上、下部注浆压力对隧道横断面内上下压力梯 度的改变作用不大,所以相较同时提高上、下部注 浆压力,下大上小的注浆压差对管片上浮的影响更为显著。施工中可以采用上大下小的注浆压差注浆,从而减小管片上浮趋势。

底部管片与注浆层厚度的位置关系

(6)掘进速度

盾构掘进速度如果过快,同步浆液与掘进速度不匹配,可能导致同步浆液注入量不够,由于重力的作用,同步浆液向下流动,不能有效填充顶部的建筑间隙,同时会导致盾构同步注浆浆液不能及时凝结,不能有效地固定管片,使管片上浮的危险性提高。

(7)同步注浆配合比

区间盾构施工同步注浆采用准厚浆液,材料为粉煤灰、砂、膨润土、消石灰和减水剂,具体浆液配比根据试验确定。

1m3准厚浆浆液投料量(kg)

注: 施工单位应结合同步注浆浆液性能指标确定浆液配合比。

盾构同步注浆浆液原材料要求:

①石灰应选用消石灰,氢氧化钙含量≥85%,320目筛余量≦0.5%。

②粉煤灰应选用H级,细度(0.045mm方孔筛筛余)不大于 20%。

③细骨料必须严格选用中细砂,严禁使用粉细砂进行拌浆,应选用河砂,细度模数 1.8-2.2,含泥量 <3%。

④膨润土应选用纳基膨润土,95%通过200目筛,膨胀率18-30ml/g。

⑤水应选用天然水、PH=7,无昧。

⑥ 添加剂,1.06±0.01(20"C),减水率 20-30%,水化控制能力 >20H,水解度 <30%

现场通过两种方案比对试验,增砂减水一方面缩短了填充浆液的固结时间,浆液压力消散加快,减小了 浆液对管片的起浮作用;另一方面,细砂颗粒增加 也使固结浆体早期抗压强度提高,有利于隧道抗浮。

(8)出渣量

通过大量试验,超挖欠压掘进对盾构隧道上覆软土地层扰动较大,使其强度降低,再加上同步注浆的水力劈裂作用,使其软弱结构进一步破坏,导致其抵抗隧道上浮能力明显下降,且部分土体松动塌落而形成更大的上浮空间,致使隧道出现较大上浮。

4、管片上浮控制措施

4.1根据地质情况采取相应措施

盾构主要穿越⑤1-1灰色粉质粘土、④灰色淤泥质粉质黏土黏土层,以及③夹灰色砂质粉土、⑤3-1灰色粉质粘土夹粉砂层粉砂层。根据以往施工经验,管片在脱出尾盾后必然会产生上浮现象。为了保证管片成型姿态不超限,需设定合理的掘进参数,优化渣土改良。掘进过程中,用盾构机掘进后点姿态与测量班复测管片姿态对比⑤1-1灰色粉质粘土、④灰色淤泥质粉质黏土黏土层中管片整体上浮量在80mm~120mm,有的局部地段甚至超过了150mm。③夹灰色砂质粉土、⑤3-1灰色粉质粘土夹粉砂层粉砂层管片整体上浮量在40mm~70mm,有的局部地段甚至超过了90mm。

将盾构机垂直后点姿态控制在-40mm左右,从而控制管片上浮不会超限。同时,在管片脱出盾尾第3~4环进行二次注浆。

二次注浆采用水泥浆以及水玻璃双液浆,二次注浆总的配比为:

水泥浆:水:水泥=100kg:100kg

水玻璃双液浆:水玻璃用水稀释1:1,水泥浆水灰比为1:1,水泥浆与水玻璃体积比1:1,水玻璃模数2.6~2.8,浓度=39~48。双液浆的凝结时间控制在20~30秒的范围内,利于浆液扩散和施工操作,减少堵管情况的发生。

4.2地下水处理及注浆参数选择

在施工中,由于同步浆液的注入量不饱满和浆液本身的收缩性,导致地下水汇集,如果长期不处理,会造成管片上浮。软土地层中,地下水含量均较多、且水压力均较大,通常采用做封水环法进行止水,在区间隧道间隔5~10环管片范围内,通过二次注浆,环箍,管片脱出盾尾4~5环后,进行连续2~3环的环向封堵。做整环封堵,注入双液浆。完成环箍后,如果地下水含量较大,可以在管片底部吊装孔处开孔,进行洞内抽排,从而降低管片外部的水压,防止管片上浮。

4.3同步注浆压力及逐浆方量

盾构区间施工用盾构机注浆管分为4路,其中1、4号管在上部,2、3号管在下部,掘进过程中上部2个注浆管的注浆压力和注浆量明显大于下部2管,下部的2管主要目的用来保管,使同步浆液有一个向下流动的过程,减小同步浆液对管片造成的上浮。经过总结得出,上部与下部的注浆量比例为 2∶ 1到 3∶ 1为宜。⑤1-1灰色粉质粘土、④灰色淤泥质粉质黏土黏土层,中每环注浆量控制在2.7~3m3。③夹灰色砂质粉土、⑤3-1灰色粉质粘土夹粉砂层粉砂层每环注浆量控制在3.3~3.5m3。同步注浆压力重力作用下,横断面内下部浆液压力比上部浆液压力大,隧道管片始终受到浆液向上的合力,注浆影响浆液压力的实际分布,下大上小的注浆压差使浆液对管片的上浮作用更为加大,而同时 提高上、下部注浆压力对隧道横断面内上下压力梯 度的改变作用不大,所以相较同时提高上、下部注 浆压力,下大上小的注浆压差对管片上浮的影响更 为显著。施工中可以采用上大下小的注浆压差注浆,从而减小管片上浮趋势。

4.4同步注浆配合比

现场通过两种方案比对试验,增砂减水一方面缩短了填充浆液的固结时间,浆液压力消散加快,减小了浆液对管片的起浮作用;另一方面,细砂颗粒增加也使固结浆体早期抗压强度提高,有利于隧道抗浮。本标段配合比选用如下

1m3准厚浆浆液投料量(kg)

每日由现场技术人员对浆液各性能指标进行检测,控制好浆液质量。

4.5掘进速度

盾构掘进过程中,如果掘进速度过快或者掘进速度与同步注浆注入量不匹配,导致浆液不能及时有效地稳定管片,应适当调整同步浆液注入量和盾构机的掘进速度。为了保证管片质量,在软土地层中,每个工班掘进不超过6环;每环掘进时间控制在35min左右。因此推进速度不宜太快,控制在30~40mm/min 之 间,同时确保掘进速度与同步浆液的注入量相匹配,应尽量避免人为加水稀释浆液和地下水汇入造 成浆液稀释,确保同步注浆量和浆液质量。

4.6盾构掘进反作用力

推力过大,会导致各组油缸压力差增大,增大管片所受的向上分力,引起上浮、错台等问题。在浆液未形成初期强度前,较大的推力会对管片造成扰动,影响浆液的凝结和管片的稳定,会导致盾构机推进千斤顶的推力不均匀地分布在管片环面上,因此为盾构机提供反力的管片会有一个向上的分力,管片受向上的分力大于管片自身的重力,就会引起管片向上位移。在调整盾构机垂直姿态时,上下两个分区的千斤顶油压差值过大,也会导致管片上浮。区间隧道推力均控制在1300T以内。

4.7出土量

通过大量试验,超挖欠压掘进对盾构隧道上覆软土地层扰动较大,使其强度降低,再加上同步注浆的水力劈裂作用,使其软弱结构进一步破坏,导致其抵抗隧道上浮能力明显下降,且部分土体松动塌落而形成更大的上浮空间,致使隧道出现较大上浮。采用龙门吊称重的方法,记录控制每环出土量,出土量控制在43m3/环。

4.8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,故在盾构掘进时需进行盾构机姿态的精细控制,使盾构机以尽可能小的偏移量进行蛇形运动。出现偏差时不能实施急剧纠偏,造成管片与隧洞间出 现较大空隙,应是采取微调逐步纠正。本项目制订了盾构机的操作规程要求纠偏量不得超过每环3mm。

5、总结

针对区间管片上浮规律总结,上海通缝管片区间上浮控制既要按照上面控制措施进行处理,具体施工过程中,也要注意一下几点措施:

(1)软弱地层中管片上浮的发生是施工过程中地层应力重分布的结果,故上浮过程较为缓慢;软土隧道中,隧道上浮是水及同步注浆浆液产生的浮力、盾构推力、土体回弹均有直接作用的结果,上浮过程较为短暂。

(2)优化盾构机掘进参数,做好渣土改良,确保盾构施工连续有序,避免不必要的长时间停机。

(3)合理管片选型,使管片姿态、盾构机姿态拟合隧道线型,避免因管片选型失误造成的管片上浮。

(4)盾构掘进过程中,必须进行纠偏时,避免“急纠、猛纠”,做到“勤纠、缓纠”,以免人为造成管 片环面受力严重不均,导致管片上浮。

(5)掘进过程中管片螺栓复紧工作也十分重要,使管片之间成为一个整体,在施工过程中要求管片螺栓复紧工作要做到“掘进一环,复紧三次,一 次复紧三环”。螺栓复紧必须严格按照设计的力矩参数进行紧固,力矩过大会造成管片破损和螺栓变形,力矩过小起不到复紧的作用。

(6)在一环掘进完成后对盾尾进行清理,避免盾尾中有杂物和硬物,拼装管片时把杂物和硬物拼装在管片与盾体之间造成管片上浮。同时要避免 在拼装过程中人为原因造成的管片上浮。

(7)每天最少进行一次管片姿态测量,当发现管片上浮量≥30mm/d时,应进行加密测量,上浮量≥50mm/d时,应及时停止掘进,进行二次注浆。

参考文献:

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[4]梁永钊 鞠世健.浅谈盾构隧道施工管片上浮的控 制 [J].广东建材,2009,(6):87-90.

论文作者:崔冠男

论文发表刊物:《建筑细部》2019年第12期

论文发表时间:2019/11/14

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复合软土地层盾构施工管片上浮质量管控施工技术论文_崔冠男
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