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.pdf

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1、2015年12月建材与装饰交通建设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（中铁十七局集团第六工程有限公司福建福州）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；抗浮措施中图分类号：U455.43文献标识码：A文章编号：1673-0038（2015）49-0249-02前言差过大时；螺栓未拧紧时；受浆液性质的影响时；管片由于螺栓目前在地铁管片施工过程中，管片上浮

2、多出现在软土地层及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。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4管片上浮原因分析保隧道线型符合设计要求和管片建筑限界的关键，如若无法控针对我部在长沙地铁1号线北辰三角洲站～开福寺站区间制管片上浮问题，就会出现管片裂缝、破损乃至整体轴线偏移等长距离穿越板岩地层的施工实例，从以下几个方面对管片的上问题，影响工程质量，带来工程隐患，增加工程造价。本文结合长浮情况加以分析。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4.1盾构工法特性的影响构穿越近85%总长度板岩地层的实例，针对在施工过程中出现

3、本工程选用的是由铁建重工生产的ZTE6250型盾构机，其管片上浮情况，从多方面查找原因并进行分析，制定相应的控制刀盘开挖直径为6280mm，管片外径为6000mm，为此管片外侧与措施。土体之间存在140mm的环形间隙，但受管片自重的作用，底部与1工程概况土体的间隙接近为零。盾构机在板岩地层掘进中，管片脱出盾尾长沙地铁1号线2标北辰三角洲站～开福寺站区间，线路出后，围岩自稳效应好，拱顶土体全部塌落到管片结构需要一定时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，间和过程，如管片外侧空隙未及时填充，则脱出盾尾的管片周围沿规划黄兴北路继续向南行进，到达开福寺路

4、与规划黄兴北路处于无约束的地下水的包围状态，给管片的位移提供了可能的交叉路口南面的开福寺车站。区间右线长1394.6m，左线长条件。盾构隧道是空心的筒体，在混凝土自重作用下有下沉的趋1385.758m。区间纵断先以1.8%的坡度下坡，然后再以0.7105%势，但在全断面地下水压力作用下，防水性能优良的衬砌隧道则到达湘江二桥东引桥，出湘江二桥后以1.9%的坡度上坡到达开有上浮的趋势。以本区间盾构隧道外径6.0m、内径5.4m、宽1.5m福寺车站，区间覆土厚度约为8.6~21.2m。的管片为例：2工程及水文地质条件分析管片混凝土自重：G=ρ×g×Vc=2400×9.8

5、×8.06≈189.6（kN）（1）水浮力：F=ρw×g×V=1000×9.8×42.39≈415.4（kN）（2）2.1工程地质式中：混凝土比重ρ为2400kg/m3，管片混凝土方量Vc约为本区间地貌单元为湘江河的Ⅰ~Ⅱ级阶地，地面标高变化8.06m2，一环管片所占空间体积V约为42.39m3。30.60~36.20m。根据野外钻探情况，本勘察范围土、岩层从新到老根据计算所得，可见管片混凝土自重G小于水浮力F，而板主要有全新统人工填土层、全新统~上更新统冲积层、残积层、白岩地层拱顶有较好的自稳性，土体施加在管片结构上需要时间，垩系砂砾岩、元古界板岩各风化带岩石。

6、北辰三角洲站～开福寺这就解释了在拼装管片初期为何隧道上浮位移发展快的原因。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4.2同步注浆砂浆配合比对管片上浮的影响地层占85%。根据施工所得经验表明，如果配置的浆液无法保证盾尾后52.2水文情况环的管片壁后间隙得以完全充填并快速形成早期强度，使隧道本区间周边地表水发育，西边距湘江河0.5km，地形较平坦，与周围土体形成稳定的整体构造物，则在浆液为凝固的阶段可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=将注浆层仍看作液体，管片环完全浸泡在溶液中。根据阿基米德0.80m/d、强~中风化板岩层，渗透系数

7、k=0.08~0.20m/d，属弱透水定律，处于浆液的衬砌环受到的浮力F大于管片自重G，当管片性地层。环受到的浮力远大于自身重力，在竖直向上力的作用下，管片会3管片上浮的环境特征产生竖直向上运动的趋势。（1）从地层地质情况来看，管片在强风化板岩、中风化板岩、4.3同步注浆量对管片上浮的影响微风化板岩地层容易上浮，且地层越硬上浮情况越严重。由于管片外侧与开挖土层存在140mm的环形建筑空隙，如（2）从线路特征来看，在变坡点、上坡段、反坡点，尤其是在竖果注浆不饱满，管片外侧与土层之间的间隙没有及时有效地充曲线的最低点，管片上浮比较严重。填，就必然出现管片上浮的空间。（

8、3）从管片