盾构地表沉降控制

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合理控制 推进速度快 推进速度 保证良好 盾构姿态控 的盾构姿 制不好 态。
要求盾构司机降低盾 构总油压，降低推进 速度。 加强盾构姿态测量， 推进中要勤纠偏，一 次纠偏要少量。
推进速度控 魏百术 2001. 制在 罗人宾 7.15 3cm/min . 减少土体扰 沈宁 2001. 动和管片碎 罗人宾 7.15 裂。
前方推进即将穿越松花江路和居民区，如果地
面沉降问题仍不能解决，将会严重影响周围环 境和居民的人身安全。
九、分析原因
机 械 设 备 地 表 沉 降 原 因 注 浆 管 理 施 工 管 理
千斤顶油缸漏油回缩
注浆量还是不足
浆液的性能存在问题
土舱压力设定与实际压力有偏差
通过原因分析，我们找出了影响沉降的以下 因素，为了寻找主要因素，小组成员对各种因素 进行了逐一论证，见下表
第.二.十.二.次.QC.成.果.发.表.材.料
发表人： 徐泽
二00三年十月三十日
一、工程概况

上海市轨道交通杨浦线（M8线）Ⅲ标段区间单 圆隧道工程，隧道总长1430米(单线)，包括黄 兴绿地站～延吉中路站区间和黄兴路站～延吉 中路站两个区间。总造价约1个亿，是我公司 在进行科技革新和专业化队伍建设的一个大项 目。两区间分别采用Φ6340的法国FCB和日本 小松土压平衡式盾构机施工，管片外径为6.2m， 内径为5.5m，衬砌环环宽为1.0m和1.2m的管片， 每环由拱底块Ｄ(一块)、标准块Ｂ(二块)、邻 接块Ｌ(二块)、封顶块Ｆ(一块)组成。
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主要因素
3
主要因素
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土舱压力设 可以根据盾构推进前10m的沉隆来设置土舱压力 非主要因素 定与实际压 值，实际上由于土体表面均为硬化路面，变化 力有偏差 不明显，对压力设定参考价值不大。
至此，影响地表沉降的主要原因有三个：
注浆量仍然不足
浆液的性能存在问题
地表沉降
千斤顶油缸漏油回缩
十、制定对策
对策表
序 号 1 主要因素 改进对策 实 施 方 法 目 标 负责人 完成 日期
注浆量仍然 增加每环 不足 注浆量
增加每环注浆量
把注浆量由 原来的平均 胡广辉 2001. 2.6m3/环增 魏百术 8.8 加到2.8m3/ 环。
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施工停机中根据土压 千斤顶油缸 进行闭胸 维持土舱正 魏百术 2001. 情况，进行闭胸推进， 漏油回缩 推进 面土压力 罗人宾 7.15 维持土舱内的土压力。 浆液的性能 增加浆液 存在问题 稠度 换细砂为中砂并增加 膨润土用量，以降低 浆液稠度 。 控制浆液稠 沈宁 2001. 度在9～ 罗人宾 7.15 10.5之间。
2、推进速度过快： 推进速度原先实际施工在4cm/min左右， 因设备老化，注浆流量及压力调整不准， 过快速度把每环35分钟的注浆时间缩至 25分钟，这样就减少了注浆量。另外， 增加速度相对来说也加大了盾构本体对 周围土体的扰动，而这些因素相对都增 加了地表的沉降。
3、盾构姿态控制不好： 盾构姿态控制不好，如纠偏时调整过速， 会导致盾构蛇行而增大对盾构通过土体的 剧烈扰动，使原有的土体平衡被破坏，水 土会流失而导致地表形变。 为减少扰动土体，推进中纠偏要勤纠、慢 纠，防止一次纠偏较大，并采用低压石棉 橡胶板对出现的环面超前等及时纠正，防 止因姿态不好造成的管片拼装质量差而引 起的地表沉降出现。
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1、注浆量仍然不足：
虽然每环注浆量已达2.6m3,但施工中地表沉降还 是很严重，而注浆量又是影响沉降最直接、最重 要的因素，因此认为，改进后每环2.6m3仍然偏 少，经施工中反复实验分析，应将注浆量提高至 2.8m3/环较合适。

2、千斤顶油缸漏油回缩
因设备购臵时间较长，部分构件已老化，施 工中一旦因管片供应或设备的其他部位故障 造成停机后，千斤顶油缸会漏油回缩。千斤 顶油缸漏油回缩后引起土舱内压力损失，造 成土舱内土压下降，开挖面失稳而沉降。 解决这种情况方法是：施工停机后，根据土 舱内压力情况，不定时进行闭胸推进（即不 出土推进），以维持土舱内的土压力，保持 开挖面平衡。
序号 8 9 10 11 12 13 14 15
论证项目
论证内容
论证结果 非主要因素
设备功能老 设备功能虽老化，但在加强人工测量的基础上 化显示不准 也可以较好控制。
自动控制能 因购置时间较早，PLC技术能力不足，但通过盾 非主要因素 力较差 构司机的增加劳动，可以完全控制。 土舱压力设 土压力计算值和推进中土舱的实际压力存在偏 定偏差 差，但可以根据施工经验值随时进行修正。 非主要因素
八、效果检查
XX1-XX14和XX15-XX19土体沉降量对比
20 10 0
地表沉降量（mm)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX1 XX1 XX1 XX1 XX1 XX1 XX1 XX1 XX1 XX1 -20
加强 盾构 推进 过程 管理 ，控 制地 表沉 降和 隆起
根据以上原因，项目部经研究决定成立地面沉降 控制小组，并确定课题为“盾构推进地表沉降控制”
三、小组概况
序号 1 2 3 4 姓 名 胡广辉 刘 恩波 李小光 沈 宁 年龄 36 31 30 29 职 务 总工程师 项目副经理 工程部长 测量工程师 文化程度 大专 大专 本科 大专 组内职务 组长 副组长 组员 组员
统计人： 徐 泽 统计时间：2003-8-20
XX1～XX14土体累计沉降量
30 20 10 0
累计沉降量
-10 -20 -30 -40 -50 -60 -70
XX1
XX2
XX3
XX4
XX5
XX6
XX7
XX8
XX9
XX10 XX11 XX12 XX13 XX14
沉降观测点
累计沉降量
警戒值
土体累计沉降量
-10 -30 -40 -50 -60 -70
沉降监测点
沉降量
警戒值
两段地表沉降对比分析
70 60 50
沉 40 降 30 量
20 10 0
改进前最大沉降量
改进后最大沉降量
改进前平均沉降量
改进后平均沉降量
改进前后情况
沉降量
从图示XX1～XX14和XX14～XX19两段监测点沉
降情况对比分析，统计调查表可看出，最大沉 降量已由第一段的61mm下降到42mm,但平均沉降 量变化不大（41.2 37.6mm)仍然超过预定目标 较多。
施工间歇时 可通过加强施工过程管理来控制施工间歇时间。 非主要因素 间较长 速度过快会扰动土体并影响注浆的均匀性和稳 推进速度快 主要因素 定性。 出土量过大可通过控制螺旋机转速进行调整， 出土量较大 非主要因素 对地表沉降影响不大。 盾构姿态控 姿态不好会扰动周围土体，增加管片拼装难度 制不好 会出现漏浆、漏水而使地表沉陷。 管片拼装质 出现漏浆、漏水而使地表沉陷，但可通过控制 量较差 盾构姿态和加强作业人员素质加以确保 。 主要因素 非主要因素
至此，得知影响地表沉降的主要原因有三个：
wk.baidu.com
注浆量不足
推进速度过快
地表沉降
盾构姿态控制不好
六、制定对策
表5 对策表
序 号 1 主要因素 改进对策 实 施 方 法 目 标
把注浆量由原 来的平均 2.4m3/环增加 到2.6m3/环。
负责人
完成 日期
注浆量不足
增加每环 注浆量
增加每环注浆量
胡广辉 2001. 魏百术 8.8



从以上统计调查表可看出：已施工的隧道对 地表的沉降控制较差，各沉降观测点沉降量 大多都超过了警戒值-30mm，其中最大监测点 总沉降量达-61mm。但由于隧道推进上方为空 臵场地和人行道，沉降仅仅在地面形成了一 些细小的裂缝，对周围环境并未造成较大影 响。 前方推进即将穿越松花江路和居民区，如果 地面沉降问题仍不能解决，将会严重影响周 围环境和居民的人身安全。 确定目标： 将地表沉降控制在0～ -30mm 以内。
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七、对策实施

1、注浆量不足：
盾构外径为φ6.34m，而管片外径为5.5m，因此， 在施工存在一个建筑空隙，为了在防止上方土体 松动和下沉的同时防止管片漏水，并达到早期稳 定和防止隧道蛇行的目的，必须对空隙迅速实施 注浆。注浆量往往达到计算空隙的150%～200%， 是影响地面沉降的最主要因素，施工会因地质、 水文情况的不同而改变，对盾构通过的粉质砂土 来说，浆液在土层中易劈裂、流失，原来每环 2.4m3偏少，应将注浆量提高至2.6m3/环较合适。
地 表 沉 降 图 表 2
机 械 设 备
机 械 操 作 施 工 管 理
设备功能老化，数据显示有偏差 设计自动控制能力较差 推进速度较快 出土量较大 盾构姿态控制不好 管片拼装质量较差 土舱压力设定与实际压力有偏差
施工间歇时间较长
通过原因分析，我们找出了影响沉降的以下 因素，为了寻找主要因素，小组成员对所有的因 素进行了逐一论证，见表3、4
二、选题理由
黄兴绿地～延吉中路区间隧道覆土浅，其中 穿越走马塘河河床最小处覆土仅3.3m，且盾 构通过的为不利的②-3b土层 选 题 理 由 区间地下管线密集，分布较复杂，在0～4.5m 范围内。有电力、煤气、通信、上下水管等。 管道距隧道顶部最近仅0.5m。
盾构穿越一些居民区，房屋多为2～7层砖砼 结构，均为条形基础，对地面隆沉变化较敏 感。
5
6 7 8 9 10
魏百术
徐 泽 罗人宾 练培川 郭建庄 高 军
22
31 33 24 31 25
盾构机司机
工程师 盾构机司机 测量工 拌浆工 测量员
中专
本科 本科 高中 技工 中专
组员
组员 组员 组员 组员 组员
11
查子玉
36
起重工
接受TQC 教育时间 活动次数 48小时 17次
技工
活动时间 注册编号
序号 1 论证项目 覆土较浅 论证内容 论证结果 设计因受周围环境限制致使隧道顶部覆土较浅， 非主要因素 但可加强施工过程控制来保证。
2
3 4 5 6 7
通过土层不 针对地质条件问题，可以采取一些措施对土体 利 进行改良。
非主要因素
隧道顶部有 主要隧道上方为人行道和机动、非机动车道， 非主要因素 动荷载 但同类工程经验表明对沉降影响不大。 对通过土层的特性不了解，没有类似土体的施 主要因素 工经验，注浆量偏少。 注浆管没有 可以利用6根不同位置注浆管对管片的偏差和漏 非主要因素 充分利用 水情况进行控制。 注浆时间控 注浆与推进同步进行，如果推进速度过快，会 非主要因素 制不准确 导致注浆不均匀，主要要控制推进速度。 注浆压力设 注浆压力过大可能会扰动周围土体，致使土体 非主要因素 置不当 重新固结而下沉，但因固结而造成的沉降不大。 注浆量不足
3、浆液性能不好：




浆液性质应满足以下要求： 1、不发生材料离析；2、不丧失流动性； 3、注浆后体积减少；4、强度大于土体； 5、防水效果好； 6、良好的可泵性。 另外不同土体对浆液的要求往往都有细微的差别， 并且，这个差别对控制地表沉降都很重要。目前 使用的浆液是在明珠二期施工中在淤泥质粘土施 工研制的，对粉质砂土并不完全适用，必须进行 改良。 换细砂为中砂并增加膨润土用量，以降低浆液稠 度，减少注浆后的体积收缩和增加强度，保证建 筑空隙充填的稳定性和饱和性。
组员
2003.7.2010.20 SDJ-420306
小组类型 注册时间
现场攻关型 2003.7.20
四、现状调查

黄兴绿地～延吉中路区间隧道7月22日出 洞以来，地表沉降一直较大。其中，沉 降最大的监测点XX11总下沉量达61mm,远 远超过了规范规定的-30mm，并在隧道上 方地表形成了一些细小的裂缝。以下图 表是已施工隧道中轴线XX1～XX14监测点 地面沉降累计沉降记录。
序号 1 论证项目 论证内容 论证结果 主要因素
千斤顶油缸 千斤顶油缸漏油回缩引起土舱内压力损失，造 漏油回缩 成土舱土压下降，开挖面失稳沉降。 虽然注入量已达 2.6m3, 但施工中地表沉降仍然 注浆量还是 很严重，而注浆量又是影响沉降最直接、最重 不足 要的因素，因此，数量仍要增加。 浆液的性能 换细砂为中砂并增加膨润土用量，以降低浆液 存在问题 稠度 。
五、原因分析
经小组成员认真开会讨论，找出 影响地表沉降的原因如（图表1、2） 环 境 因 素 注 浆 管 理
设计覆土浅，开挖面的管理幅度小 通过对盾构施工不利的②-3b土层 隧道顶部有动荷载 注浆量不足 没有充分利用不同注浆管道来调节姿态 注浆压力设置不当 注浆时间控制不好
地 表 沉 降 图 表 1