盾构隧道管片位移分析
盾构隧道管片上浮原因分析及应对措施 高伟
盾构隧道管片上浮原因分析及应对措施高伟摘要：衬砌管片上浮是盾构隧道施工过程中普遍存在的问题，一直困扰着盾构隧道的施工。
针对宁波地铁3号线一期体育馆站到明楼站区间盾构隧道施工过程中出现的管片上浮问题，分析了盾构掘进过程中管片上浮的原因，并从地质条件、注浆方法、浆液选择、注浆参数控制、隧道上覆土、盾构姿态入手，提出了施工、设计过程中控制衬砌管片上浮的对策和针对性措施，为盾构隧道的施工和设计提供了参考。
关键词：盾构隧道管片；上浮原因分析；应对措施引言地铁盾构掘进施工过程中，管片上浮问题比较突出，部分项目甚至严重到需设置调坡以适合线路设计，造成了较大的工期及经济损失。
为了确保地铁隧洞线型满足设计及保证工程质量，需将管片上浮位移量控制在规定的合理范围内。
盾构掘进时管片的上浮主要是因为管片抗浮能力不足所引起，管片上浮问题受到多种复杂因素的影响，包括水文地质、工程地质、掘进工法及工艺措施、管片构造、管片后压浆等。
本文依托此项目的工程实例，从盾构工法特征、盾构作业姿态及管片后压浆等多方面着手，对管片上浮问题产生的原因进行了系统的分析及研究，并采取针对性施工对策及措施，很好地控制了管片的上浮[1]。
1管片上浮的危害隧道管片的局部上浮会带来一系列连锁反应：①由于管片上浮直接影响成型隧道的轴线偏差，并引起了衬砌结构侵入隧道的建筑限界；②管片上浮会引起管片间的错台，使纵向连接螺栓受剪，出现管片裂缝，严重着会剪断纵向连接螺栓，影响结构安全；③螺栓的剪断或管片间出现裂缝和错台等，都可能破坏管片的防水结构，进而引起渗漏。
不及时补救，破坏程度蔓延，某些地层中可能出现严重的管涌、流沙等事故；④上覆土受土体自重和管片上浮力的影响，产生局部裂缝或压缩现象，严重者会出现贯通裂缝，如果地层不透水，加之上覆土也受到浮力作用的影响，上覆荷载相应减小，无疑增加了隧道管片的上浮幅度；⑤在同步注浆的施工中，由管片上浮引发的上覆土裂缝会使浆液外流，注浆量也会明显增加，裂缝中水的补给会阻碍浆液凝固，更不利于上浮现象的改善；⑥千斤顶顶在管片上为盾构掘进提供所需的推力，如果局部管片上浮，将会导致盾构推进施工时上浮管片和临近管片的偏心受力，管片内力重新分布，甚至会引发管片裂缝或更严重的破坏；⑦因局部管片上浮导致的纵向连接螺栓受到的剪力会传输给相邻的管片上，致使管片内力重新分布，而且同样可能引发管片裂缝或更大的破坏。
管片错台成因分析及解决措施报监理
附件一盾构施工中管片错台成因分析及防治措施盾构法施工小曲率半径隧道时，掘进施工轴线控制较难，很容易造成盾构偏离轴线以及纠偏困难等问题，影响隧道施工速度及管片拼装及隧道结构质量。
在盾构施工中，盾构管片是盾构施工的主要装配构件，是隧道的最外层屏障，承担着抵抗土层压力、地下水压力以及一些特殊荷载的作用。
盾构管片质量直接关系到隧道的整体质量和安全，影响隧道的防水性能及耐久性能。
在盾构前100环施工中，遇到了隧道轴线偏移和管片错台等问题。
此类问题会影响隧道走向、净空，还会引起管片破裂并破坏管片结构，从而给隧道的防水带来隐患。
针对本区间小曲率转弯施工时出现的管片碎裂和错台现象，我单位就产生管片碎裂和错台原因进行了总结分析，并就避免管片破损碎裂和错台的应对措施进行了探讨研究。
1、工程概况南京地铁四号线一期工程土建施工D4-TA15标出入段线盾构区间隧道结构采用预制装配式钢筋混凝土单层内衬，错缝拼装，环片内径 5.5米，管片厚度0.35米，宽1.2米，为“3+2+1”型（3块标准块、2块邻接块和1块封顶块），拼装时采用错缝拼装、弯曲螺栓连接。
管片接缝采用三元乙丙橡胶＋遇水膨胀橡胶复合式止水条止水。
管片与地层之间的环形间隙采用水泥砂浆同步注浆回填。
出入段线隧道出线769.866m、入线760.017m。
全线最小平曲线半径为R＝350m（国内通常认定R<500m的平曲线为小曲率），最大纵坡为-31.29‰，区间隧道顶部埋深在3.1～11m之间。
本隧道主要穿越土层有：隧道顶部为①层松散填土、②-1b2、③-2b2可塑粉质黏土和③-1b1-2层可~硬塑粉质黏土，洞身主要穿越③-2b2可塑粉质黏土、②-3b2-3可~软塑粉质粘土夹粉土层和局部③-3b1-2可~硬塑粉质黏土中，洞底主要为③-2b2可塑粉质黏土、②-3b2-3可~软塑粉质粘土夹粉土层和局部③-3b1-2可~硬塑粉质黏土中。
2、施工与质量控制难点分析2.1、小曲率半径转弯推进轴线控制较难，纠偏较难本工程所采用的盾构机为德国海瑞克S-716土压平衡式盾构机，盾构机外径6450mm，管片拼装后平均盾尾间隙约为30mm，采用被动连接式铰接油缸拉伸控制转弯时盾尾间隙。
盾构隧道管片横向变形规律及影响因素分析
65
第 28 卷 第 3 期
埋深对接头最大张开量的影响见图 11。
4
3 运园越园.远0（正弯矩区域）
2 运园越园.远缘（正弯矩区域）
1
运园越园.苑园（正弯矩区域）
0
运园越园.苑缘（正弯矩区域）
0
10
20
30
40
运园越园.远园（负弯矩区域）
-1
运园越园.远缘（负弯矩区域）
-2
运园越园.苑园（负弯矩区域）
-3
运园越园.苑缘（负弯矩区域）
MPa
28 400 0.000 8 14 200 0.001 6 3 550
210 000 400
2 100
500
转点 应变
0.002
采用映射网格划分方法划分单元为六面体，管片
结构及螺栓网格见图 3。
a）单环管片
b）管片
c）螺栓
图 3 管片结构及螺栓有限元模型
2 盾构隧道管片横向变形规律
2.1 管片模型加荷模式
5）螺栓应力。根据螺栓位置和接头变形情况，对于
内张的接缝，螺栓约束作用较强，此处螺栓所受的拉应
力也就越大。1#、6# 接头处内侧张开量最大，因此螺栓
所受拉应力最大。
6）混凝土应力。接缝内张处，外侧混凝土受压，应
力较为集中；接缝外张处，内侧混凝土受压，应力较为
集中。内张的 1#、6# 接头处，弯矩由外侧受压的混凝土
盾构法隧道施工中管片上浮分析和预防
盾构法隧道施工中管片上浮和预防中铁十三局集团广州地铁项目部姚明会谈家龙【内容提要】：本文结合广州市轨道交通四号线仑大盾构区间工程实例，从盾构工法特性，同步注浆工艺，盾构姿态控制及线路走向等方面着手，对土压平衡盾构施工过程中产生的隧道管片上浮现象、原因进行了分析研究，并提出了相应的施工控制对策，对盾构法隧道施工中控制管片上浮有很好的借鉴作用。
【关键词】：盾构法施工管片上浮和预防1 前言在盾构掘进过程中，管片上浮多数情况下是发生在硬岩地段，尤其在下坡段，跟踪测量结果显示，在脱出盾尾后24小时（掘进12环左右）内管片上浮值就可以达到80～100mm，在随后的时间里管片上浮速度有所减慢，在36小时后管片上浮量基本达到稳定。
管片上浮主要受工程地质、水文地质、管片衬砌注浆质量、盾构机姿态控制等方面的影响。
本文结合广州城市轨道交通四号线仑大盾构区间隧道管片上浮的工程实例，从盾构工法特性、同步注浆、盾构姿态及线路走向等方面着手，重点对土压平衡盾构施工过程中产生的管片上浮的现象、影响因素及应对措施进行分析研究，为解决盾构隧道管片上浮问题提供一些参考建议。
2 工程概况及地质分析2.1工程概况仑大盾构区间线路位于广州城市中心区东南侧，属珠江三角洲平原区的珠江水网带北缘，地形略有起伏，为河流和低丘地带。
区间隧道两次过山，两次过河，两次过村，一次过站。
隧道右线长2301.3m，左线隧道长2298.275m。
设竖曲线4个，最小竖曲线半径为3000m，最大纵坡为42.65‰。
最小平面曲线半径800m。
区间隧道平面总体走向为“V”字形，纵断面总体走向为“W”字形。
区间线路间距为12.7m～15.7m。
2.2线路区间工程及水文地质分析本区间隧道穿越地层分布不均匀，地层分布复杂，分界不明显，起伏变化大。
隧道主要穿过<8Z>中风化混合岩、<9Z>微风化混合岩地层。
<8Z>地层起伏较大，隧道中有<7Z>地层出露，厚度约2m－7m。
盾构施工中常见问题分析及防治措施
盾构施工中常见问题分析及防治措施盾构施工过程中，管片上浮、管片错台、管片渗水三类问题是严重影响成型管片的质量与美观。
本文结合施工过程中，对管片错台、管片上浮、管片渗水产生原因加以分析，并提出相应防治措施，以提高盾构隧道的使用效果和延长隧道使用寿命。
一、管片上浮管片上浮是指管片脱离盾尾后,在受到集中应力后产生向上运动的现象。
《规范》规定盾构掘进中线平面位置和高程允许偏差为±50mm。
管片拼装偏差控制为±50mm。
隧道建成后，中线允许偏差为高程和平面为±100mm，且衬砌结构不得侵入建筑限界。
由此推算管片上浮允许值与盾构姿态、管片姿态密切相关，因此均应限制在±30mm以内才能保证不侵限，并使管片外侧得到均匀的注浆回填。
1、上浮的原因及分析结合在合肥轨道交通一号线望湖城至葛大店盾构区间的施工经验，可从以下四个方面来分析管片上浮的原因。
（1）同步注浆不饱满，从而存在上浮空间盾构区间圆形隧道（管片）外径6.0m，内径5.4m，管片厚度300mm，管片宽度1.5m，分块数为6块（管片由一块封顶块、两块邻接块、三块标准块构成）。
盾构机与管片之间存在着150㎜的建筑空隙，如果同步注浆不饱满，使管片外侧与土层之间的间隙没有及时有效地充填，就必然出现管片上浮的空间。
1其次，在同步注浆不饱满时，地层土软硬不同，产生的管片上浮情况也不同。
一般情况下，软地层不容易上浮，而硬地层却有空间导致管片上浮。
这是因为在掘进过程中，对于软地层，上部松软地层土的自稳性差，会因为自重、存在空隙而有相对的下沉，从而使因注浆不饱满造成的管片和土层之间的剩余空隙基本消失。
硬地层由于自稳能力强，完整性好，能很好的控制自身沉降。
使管片有足够的上浮空间和时间，且地层越硬，管片上浮的情况越严重。
（2）过量超挖盾构机在掘进过程中的隧道轴线与理论轴线有一定的差值，在掘进过程中时时在调整盾构机的姿态，盾构机走的线形是“蛇形”。
盾构隧道管片扭转原因分析及预防措施
盾构隧道管片扭转原因分析及预防措施题目：盾构隧道管片扭转原因分析及预防措施提纲：一、盾构隧道管片扭转现象及原因分析1.1 盾构隧道管片扭转现象的描述1.2 盾构隧道管片扭转的原因分析二、盾构隧道管片扭转对工程的影响2.1 盾构隧道管片扭转引发的问题2.2 盾构隧道管片扭转对施工期限和费用的影响三、盾构隧道管片扭转的预防措施3.1 设计阶段的预防措施3.2 施工阶段的预防措施3.3 监督检查的预防措施四、盾构隧道管片扭转案例分析4.1 北京地铁朝阳站线路扭转4.2 宁波市轨道交通4号线扭转事故4.3 河南省洛阳市一城隧道盾构管片扭转事故4.4 上海市轨道交通13号线扭转事故4.5 深圳市地铁10号线24标段管片扭转事故五、结论与建议5.1 总结5.2 建议一、盾构隧道管片扭转现象及原因分析1.1 盾构隧道管片扭转现象的描述盾构隧道施工过程中，管片扭转是一种典型的质量问题。
简单来说，就是盾构机施工时，管片在运输、吊装等过程中出现扭曲变形，导致管片失去原本的直度与精度，错位甚至是失效。
盾构隧道管片扭转问题如果不及时发现和解决，会引发一系列工程质量和安全问题，给现场施工和后期维护带来非常大的难度。
1.2 盾构隧道管片扭转的原因分析盾构隧道管片扭转的原因常常很复杂，可能是因为管片本身的质量问题，也可能是施工过程中的操作不当所致，还有可能与大气环境、地下水位、孔洞周围岩土地质、设计过程等因素有关。
下面分别分析其中主要的原因：（1）工人操作不规范管片扭转可能是因为场地管理不到位，工人操作不规范。
在管片的装卸过程中，操作人员不小心碰撞、摩擦或者放置不平坦，皮带、吊机等工具操作不当、力度过大也会扭转造成不良影响。
（2）设计和制造质量问题管片扭转可能是在设计和制造的过程中出现问题。
管片本身的制造工艺和材质选择，以及质量检验的不足，都有可能导致其产生扭曲、变形等问题，这种扭曲现象一般比较容易在质检阶段发现，工程检测人员应该及时发现并排除。
盾构隧道管片质量检测技术标准(CJJ／T 164)
盾构隧道管片质量检测技术标准（CJJ/T 164-2011）说明：目前网上尚无“盾构隧道管片质量检测技术标准（CJJ/T 164-2011）”的word 版文档；为了让大家更好的学习和交流这份规范，网友ershibasui1474编写了这份规范的电子版，请大家尊重该规范的版权和权威性，不得侵犯该规范编写单位及编写人的知识产权。
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1总则1.0.1为加强盾构法隧道工程施工管理，统一盾构隧道管片质量检测和验收，保证检测准确可靠，制定本标准。
1.0.2 本标准适用于采用盾构法施工的盾构隧道混凝土管片和钢管片进场拼装施工前的检测和质量验收。
1.0.3 盾构隧道管片质量检测和验收除应执行本标准外，尚应符合国家现行有关标准的规定。
2 术语2.0.1 管片盾构隧道衬砌环的基本单元，包括混凝土管片和钢管片。
2.0.2 混凝土管片以混凝土为主要原材料，按混凝土预制构件设计制作的管片。
2.0.3 钢管片以钢材为主要原材料，按钢构件设计制作的管片。
2.0.4 水平拼装检验将两环或三环管片沿铅直方向叠加拼装，通过测量管片内径、外径、环与环、块与块之间的拼接缝隙，从而评价管片的尺寸精度和形位偏差。
2.0.5渗漏检验对混凝土管片外弧面逐级施加水压，观察水在混凝土管片内弧面及拼接面的渗透情况，评价管片抵抗水渗漏的能力。
2.0.6抗弯性能检验对混凝土管片施加抗弯设计荷载，分析混凝土管片在抗弯荷载作用下的变形、管片表面裂缝的产生和变化，评价管片的抗弯性能。
2.0.7抗拔性能检验对混凝士管片中心吊装孔的预埋受力构件进行拉拔试验，评价管片吊装孔的抗拔性能。
2.0.8粘皮混凝土表面的水泥砂浆层被模具粘去后留下的粗糙表面。
2.0.9飞边模塑过程中溢人模具合模线或脱模销等间隙处并留在混凝土管片上的水泥砂浆。
2.0.10 拼接面采用某种方式将盾构隧道管片连接起来，管片与管片之间的接触面。
盾构隧道管片上浮原因分析及应对措施 朱宝龙
盾构隧道管片上浮原因分析及应对措施朱宝龙摘要：盾构施工过程中会受地质、水、同步浆液等因素的影响，管片脱出尾盾后，经常会发生管片向上位移现象，即所谓的管片上浮。
管片上浮会造成成型姿态超限，严重时影响线路设计中隧道的高程、走向和净空，同时增加施工成本。
本文，以某盾构隧道工程为依托，结合现场盾构管片上浮监测结果，考虑到管片衬砌结构的重要性，对盾构施工中管片上浮原因进行总结概括，提出了相应控制对策，通过现场监测，管片上浮量得到了有效地控制，验证了控制措施的有效性。
关键词：盾构隧道；管片上浮；姿态调整；衬砌背后注浆1.工程简介某地铁工程建（构）筑物主要包括1～4层居民房屋、红日山湖小区和金源橘子郡小区。
区间埋深约为19.6～30m，穿越地层以强风化至中风化泥质粉砂岩为主，岩性软弱，强度较低，埋深20m范围内地下水主要有松散岩层孔隙水和孔隙裂隙水2种类型。
2管片上浮原因分析结合隧道周围地质环境因素，对引发管片上浮的因素进行分析，主要受到工程水文地质条件、管片与围岩间建筑空隙、衬砌背后注浆质量、盾构掘进参数及姿态控制等方面的影响。
2.1工程水文地质条件影响此段上浮明显的管片位于强、中风化泥质粉砂岩不同地层交界处。
由于断面内岩层软弱不均，造成盾构掘进大量蛇形运动，加大了环向建筑空隙。
同时下部地层自稳能力较强，刀盘受到的阻力大于上部，造成刀盘切削上部软弱土体过量，下部硬岩切削较少，导致围岩与管片间的空隙得不到减小。
施工阶段为当地雨季，地层地下水位较高，在透水地层中施工时，管片浸泡产生的巨大浮力，使管片产生上浮趋势。
2.2管片与围岩间建筑空隙盾构前行时盾尾受力转移到临近管片上，盾构掘进扰动周围土体，导致管片脱尾后管片安装外径与周围围岩之间并非贴合紧密，存在着一定的环向建筑空隙。
此建筑空隙的存在，为管片提供了上浮空间。
在软弱地层中，管片脱出盾尾后，若注浆不及时，无法填充环向建筑空隙，拱顶围岩便会产生变形。
对于软弱地层，地表沉降可自动消除环向建筑空隙，有利于约束管片上浮。
盾构隧道混凝土管片受力分析
２ ７ ２ ８
２ ９ ３ ０
１ ０ ４． ８ —１ ． ８ ４０
１ １ ０． ６ ８ ０ ．２
２ ．２ ７ ８ ２ ８ ７． ２
ｍｅ ｔｍｅ ｓ ｒ ｓｏ ｒ ｕ ｄ ａ ｅ ｎ ａ ｄ ｉｆｏ ｔｓ ｉｌ ｕ ｎ ｌｐ ｒ ｌ ｔ ｃ ｔ ｒｓ ｎ ａ ｅ ，ｓ ｍｓｕ ｈ ｏ ｓｒ ｃ ｉｎ ｅ ｐ ｒｅ ｃ ｙ ａ ａｙ ｎ ａ ｕ ｅ ｆｇ ｏ ｎ ｗ ｔ ｒａ ｄ ｓ ｎ ｎ ｗ ａ ｈ ｅ ｄ ｔ ｎ ｅ ｏｔ ｈ ｒ ｈ ｗａｅ ａ ｄ ｌｙ ｒ ｕ ｐ ｔ ｅ ｃ ｎ ｔｕ ｔ ｘ ｅ ｎ ｅ ｂ ｎ － ｌ ａ ｗｉ ｉ ｏ ｉ ｌ ｚｎ ｈ ｃ ｉ ｅ ｔ ｉ ｇ ｔ ｅ ａ ｃｄ ｎｓ，Ｓ ｓ ｔ ｒ ｖｄ ｅ ｄ ｒ ｃｉｎ ｆ ｒｐ ｅ ｅ ｔ ｇ ｔ ｅ ｇ ｏ ｎ ｗ ｔ ｒ ｎ ａ ｄ ｉｆｏ ｔ ｕ ｎ ｌ ｏ ａ ｈ ｒ ｃ ｓ ｆｔ ｅ ｓ ｉｌ ｎ Ｏ ａ ｏ ｐ ｏ ｉ ｅ ｔ ｉｅ ｔ ｏ ｒ ｖ ｎ ｉ ｈ ｒ ｕ ｄ ａ ｅ ｄ ｓ ｎ ｎ ｗ ａ ｎ ｅ ｒ ｌｉ ｔ ｅ ｐ ｏ ｅ ｓｏ ｈ ｅｄ ｔ － ｈ ｏ ｎ ａ ｌ ｔ ｐｔ ｎ ｈ ｕ ｎ ｌｄ ｉ ｉ ｇ ｉ ｃ ｔｒａ ｄ ｓ ｎ ａ ｅ ． ｅ ｒ ｎ ｎ ｒ ｈ ｗａｅ ｎ ａ ｄ ｌ ｙ ｒ ｖ ｉ Ｋｅ ｒ ｓ ｉｃ ａｅ ｎ ａ ｄ ｌｙ ｒ ｈ ｅｄ ｔ ｎ ｅ ，ｇ ｏ ｎ ｗａｅ ｎ ａ ｄ ｉ ｆ ｗ ａ ｏ ａ ｙ ｗｏ ｄ ：ｒ ｈ ｗ ｔｒａ ｄ ｓ ｎ ａ ｅ ，ｓ ｉ ｌ ｕ ｎ ｌ ｒ ｕ ｄ ｔ ｒａ ｄ ｓ ｎ ｎ ｏ ｔｐ ｒ ｌ ｌ ｔ
盾构隧道管片扭转原因分析及预防措施
盾构隧道管片扭转原因分析及预防措施
盾构隧道管片扭转通常是由以下原因导致：
1. 地质条件造成管片偏转：若隧道所处地层不平整，或者存在不规则的地质构造，会引起管片的偏转和扭转。
2. 盾构机控制不当：若盾构机控制不当，则可能导致管片紊乱和扭转，从而引起管片加速磨损或失控。
3. 管片设计或制造不合格：若管片设计或制造不合格，则可能导致管片在运行时扭转、偏转和弯曲。
以下是预防盾构隧道管片扭转的措施：
1. 通过地质勘探和深化隧道设计，确定隧道所处地质条件，确保管片的设计符合地质条件。
2. 监控盾构机的控制系统，确保机器运行稳定，避免突然加速或失控。
3. 选择质量可靠的管片，确保管片设计符合标准，并严格执行质量控制程序。
4. 定期检查和维护隧道管片，检查管片的磨损和破损情况，及早更换问题管片。
5. 采取措施减少土压力和沉降，如改变施工顺序、采用土压解除等方法，减少管片的受力和扭转。
盾构隧道施工阶段管片上浮的力学分析
材料与设备
盾构隧道施工的主要材料包括管片、衬砌、防水材料等。其中，管片是盾构 隧道施工的关键组成部分，通常由混凝土或钢筋混凝土制成，具有较高的强度和 耐久性。在施工过程中，管片需要与盾构机配合使用，通过拼装成环来形成隧道 的主体结构。
盾构机是盾构隧道施工的核心设备，主要由刀盘、盾构壳、拼装机等组成。 在施工过程中，盾构机的刀盘切削土体，盾构壳保护开挖面，拼装机则负责将管 片拼装成环。此外，还需要通风设备、给水设备、起重设备等辅助设备来完成盾 构隧道施工。
参考内容
一、引入
盾构隧道是一种常见的地下工程建设形式，其隧道衬砌通常由一系列管片拼 接而成。管片接头作为隧道衬砌的关键部位，其抗剪力学性能直接关系到隧道的 稳定性、安全性和使用寿命。因此，研究盾构隧道管片接头抗剪力学性能具有重 要意义。
二、抗剪力学性能分析
盾构隧道管片接头抗剪力学性能主要包括抗剪承载力和剪切变形两个方面。 抗剪承载力是指管片接头在受到剪切力作用时所能承受的最大荷载，是评价接头 性能的重要指标。而剪切变形则反映了管片接头在受到剪切力作用时的变形程度， 其大小直接影响着隧道的整体稳定性。
研究方法
本次演示采用实验模拟与数值分析相结合的方法，对铁路盾构隧道管片结构 接缝的力学行为进行研究。首先，通过实验模拟获取管片接缝在不同荷载条件下 的变形、开裂、疲劳等性能数据；其次，利用数值分析方法对实验结果进行深入 分析，探讨管片接缝力学行为的规律和特点；最后，结合实际工程实践，对实验 结果进行验证和应用。
4、改进管片连接方式：采用更加可靠的连接方式，提高管片的整体性和稳 定性，降低上浮的可能性。
5、增加止水措施：在掘进过程中加强止水措施，降低地下水压力对管片的 作用。
结论
盾构隧道施工阶段管片上浮是一个常见的力学现象。为了解决这一问题，可 以通过优化掘进参数、加强地表沉降控制、增加管片配重、改进管片连接方式和 增加止水措施等手段来降低管片上浮的可能性。在施工过程中，需要综合考虑各 种因素，制订合理的施工方案，以确保工程质量。
盾构管片错台分析及措施
盾构管片错台分析及措施一、前言盾构隧道施工中管片错台不仅影响隧道外观质量，而且会导致隧道漏水等，是影响隧道质量的一个关键因素。
二、管片错台引致的问题管片错台指的是管片拼装后同一环相邻块管片间或者不同环管片之间的尺寸偏差，前者称环向错台，后者称纵向错台。
管片错台不仅影响隧道的外观质量，而且会导致以下更严重的问题。
1、隧道漏水由于管片间止水采用三元乙丙橡胶止水带，每块管片侧面相同位置都有一圈三元乙丙橡胶止水带，通过管片间的互相挤压，使相邻管片间的橡胶止水带接触压密起到止水作用。
通常橡胶止水带接触压密后宽度仅40mm，一般情况下在管片拼装错台超过15mm 时止水带之间的搭接就会不够严谨，在地下水压较大的情况下容易造成管片漏水。
2、管片开裂由于盾构机的推进千斤顶作用在管片上，依靠管片提供坐力使盾构机向前掘进。
一旦管片拼装发生错台现象，就容易导致相邻块管片间产生应力集中现象，使管片边缘(包括内、外边缘)发生开裂、崩角等质量问题。
3、盾尾刷挤压损坏，从而造成盾尾漏浆、盾尾油脂损耗一般来说，管片错台主要是管片出了盾壳后才产生，由于管片环向形态具有一定的惯性，即相邻两环管片螺栓孔必须对齐，因此盾壳外的环向管片错台会导致盾壳内管片成非标准圆形状，会造成盾尾与管片之间的间隙不均匀，从而易对盾尾刷挤压损坏，进而导致盾尾漏浆，这不仅给掘进、清理管片拼装工作面和管片安装带来极大障碍，而且直接影响同步注浆质量进而造成新的管片移位和错台，同时盾尾漏浆还会造成推进千斤顶损坏以及水泥浆和盾尾油脂的巨大耗费。
三、管片错台主要原因1、拼装作业不规范管片拼装过程是控制管片错台非常重要的环节，管片拼装工人的熟练程度以及责任心直接影响到管片拼装的质量。
例如：管片拼装前盾尾杂物没有彻底清除；工人在盾构机头下方操作遥控器拼装上部管片；管片拼装顺序没有按照由下至上左右交叉的顺序；管片拼装时没有均布摆匀，螺栓较难穿插；管片拼装完成后螺栓没有及时上紧等不规范管片拼装作业是导致管片错台不可忽视的因素。
盾构隧道管片上浮原因分析及控制措施
工程中遇到的管片上浮问题 �主要从盾构机械� 壁后注浆 �盾构姿态等方面查找原因并进行分析研究 � 提出了相应的控制 盾构隧道管片上浮的技术措施 � 实践证明所制定的措施是可行 � 有效的 �并为其他类似工程提供借鉴与参考 � 关键词 � 盾构隧道 � 管片上浮 �同步注浆 �盾构姿态 �控制 中图分类号 � 455. 43 文献标志码 � B 文章编号 �1 00 9� 7767 �2 01 0 �03� 012 3� 0 3
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20 1 0 年第 3 期 （5 月 ）第28卷
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隧道与地下工程
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盾构施工过程中管片上浮原因分析及处理技术
盾构施工过程中管片上浮原因分析及处理技术【摘要】本文以成都地铁施工案列为基础，对盾构隧道施工中管片上浮的原因进行分析，并从同步注浆、管片姿态等方面提出控制及处理隧道管片上浮的针对性措施，供同行参考。
【关键词】盾构；管片上浮；原因分析；处理随着时代的进步，安全、环保意识得加强，盾构法施工以其影响面小、安全、快速等优点，成为城市轨道交通建设的首选。
盾构施工过程中，拼装完成的管片不时会出现局部或整体上浮。
本文结合成都地铁2号线二期工程土建03标盾构隧道工程实例，就施工期间盾构隧道管片上浮机理及控制进行研究探讨，力求为解决同类型盾构施工中管片上浮问题提供一些方法借鉴和建议。
0.工程概述成都地铁2号线二期工程03标“保安村～龙泉东站”盾构区间长1490.108m，隧道埋深8.6m～17.40m；区间线路从保安村站以20‰坡度下坡至YDK54+100.00，随后以28‰坡度上坡至YDK55+050.00，最后再以2‰坡度下坡至龙泉东站。
本线路穿越地层均为成都地区典型的砂卵石地层，地下水位高、水量丰富、补给性强。
施工过程当中，隧道左、右线在里程YDK53+300.00～330.00、YDK53+420.00～435.00处下坡段掘进时，管片均不同程度上浮7～9cm，导致隧道管片局部接缝出现错台超限、破损严重现象，对工程外观和实体质量均造成不良影响。
1.盾构管片上浮的原因分析盾构管片上浮是在多种因素共同作用下产生。
就本工程本区段而言，产生盾构管片上浮原因主要有以下四点。
1.1地下水作用力概述中已经提及，成都地区地层含水量丰富，且本文所述地铁施工里程正好位于区间线路的下坡地段，在下坡段的掘进施工中，地下水由于自身向低处流淌的特性，大量汇集于盾构机作业位置。
盾构机械设计制造时，为保证顺利掘进和管片拼装空间，盾构机的切削刀盘直径D与隧道衬砌管片的外径d有一定的差值（14cm），这就导致管片在脱出盾尾后，其实际处于四周无约束的状态。
盾构管片上浮原因分析及控制措施
盾构管片上浮原因分析及控制措施盾构隧道管片位移控制是确保隧道线型符合设计要求、满足隧道建筑限界的关键，在盾构掘进过程中，隧道管片位移多数情况下表现为管片上浮，主要受到工程地质、水文地质、衬背注浆质量、盾构姿态控制等方面下的影响；在盾构掘进过程中，管片上浮多数情况下是发生在硬岩地段，尤其在坡段，跟踪测量结果显示，在脱出盾尾后24小时（掘进12环左右）内管片上浮值就可以达到80～100mm，在随后的时间里管片上浮速度有所减慢，在36小时后管片上浮量基本达到稳定。
管片上浮主要受工程地质、水文地质、管片衬砌注浆质量、盾构机姿态控制等方面的影响。
位移严重者不得不通过调整线路来解决问题。
《GB50299-1999地下铁道工程施工验收规范》规定：管片拼装后，隧道轴线的高程和水平位移不得超过±50mm。
此文结合拟建的TJ09标盾构隧道工程，对地层性质、覆土厚度、注浆材料等因素对管片上浮的影响关系进行分析，从而揭示管片上浮的根本原因，可为制定控制管片上浮的措施提供参考和依据。
1、管片上浮原因分析（1）盾构机切削刀盘直径D与隧道管片外径d有一定的差值，当管片脱出盾尾后，管片与地层间产生一环形建筑空间。
不及时填充此空间，就给管片提供了上浮条件。
（2）所有管片运动都与受力不平衡有关。
（3）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白霞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，表现为隧底地层凶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，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（4）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。
盾构施工中常见问题分析及防治措施
盾构施工中常见问题分析及防治措施盾构施工过程中，管片上浮、管片错台、管片渗水三类问题是严重影响成型管片的质量与美观。
本文结合施工过程中，对管片错台、管片上浮、管片渗水产生原因加以分析，并提出相应防治措施，以提高盾构隧道的使用效果和延长隧道使用寿命。
一、管片上浮管片上浮是指管片脱离盾尾后,在受到集中应力后产生向上运动的现象。
《规范》规定盾构掘进中线平面位置和高程允许偏差为±50mm。
管片拼装偏差控制为±50mm。
隧道建成后，中线允许偏差为高程和平面为±100mm，且衬砌结构不得侵入建筑限界。
由此推算管片上浮允许值与盾构姿态、管片姿态密切相关，因此均应限制在±30mm以内才能保证不侵限，并使管片外侧得到均匀的注浆回填。
1、上浮的原因及分析结合在合肥轨道交通一号线望湖城至葛大店盾构区间的施工经验，可从以下四个方面来分析管片上浮的原因。
（1）同步注浆不饱满，从而存在上浮空间盾构区间圆形隧道（管片）外径6.0m，内径5.4m，管片厚度300mm，管片宽度1.5m，分块数为6块（管片由一块封顶块、两块邻接块、三块标准块构成）。
盾构机与管片之间存在着150㎜的建筑空隙，如果同步注浆不饱满，使管片外侧与土层之间的间隙没有及时有效地充填，就必然出现管片上浮的空间。
其次，在同步注浆不饱满时，地层土软硬不同，产生的管片上浮情况也不同。
一般情况下，软地层不容易上浮，而硬地层却有空间导致管片上浮。
这是因为在掘进过程中，对于软地层，上部松软地层土的自稳性差，会因为自重、存在空隙而有相对的下沉，从而使因注浆不饱满造成的管片和土层之间的剩余空隙基本消失。
硬地层由于自稳能力强，完整性好，能很好的控制自身沉降。
使管片有足够的上浮空间和时间，且地层越硬，管片上浮的情况越严重。
（2）过量超挖盾构机在掘进过程中的隧道轴线与理论轴线有一定的差值，在掘进过程中时时在调整盾构机的姿态，盾构机走的线形是“蛇形”。
盾构隧道管片质量检测标准
盾构隧道管片质量检测技术标准1.0.1为强化盾构法隧道工程施工治理，统一盾构隧道管片质量检测和验收，保证检测精确可靠，制定本标准。
本标准适用于采纳盾构法施工的盾构隧道混凝土管片和钢管片进场拼装施工前的检测和质量验收。
盾构隧道管片质量检测和验收除应执行本标准外，尚应符合国家现行有关标准的规定。
2 术语管片盾构隧道衬砌环的根本单元，包含混凝土管片和钢管片。
混凝土管片以混凝土为主要原材料，按混凝土预制构件设计制作的管片。
钢管片以钢材为主要原材料，按钢构件设计制作的管片。
水平拼装检验将两环或三环管片沿铅直方向叠加拼装，通过测量管片内径、外径、环与环、块与块之间的拼接缝隙，从而评价管片的尺寸精度和形位偏差。
2.0.5渗漏检验对混凝土管片外弧面逐级施加水压，观察水在混凝土管片内弧面及拼接面的渗透情况，评价管片抵抗水渗漏的能力。
2.0.6抗弯性能检验对混凝土管片施加抗弯设计荷载，分析混凝土管片在抗弯荷载作用下的变形、管片外表裂缝的产生和变化，评价管片的抗弯性能。
2.0.7抗拔性能检验对混凝士管片中心吊装孔的预埋受力构件进行拉拔试验，评价管片吊装孔的抗拔性能。
2.0.8粘皮混凝土外表的水泥砂浆层被模具粘去后留下的粗糙外表。
2.0.9飞边模塑过程中溢人模具合模线或脱模销等间隙处并留在混凝土管片上的水泥砂浆。
拼接面采纳某种方法将盾构隧道管片连接起来，管片与管片之间的接触面。
2.0.11环向盾构隧道管片拼装成环后，环的切线方向。
2.0.12纵向盾构隧道管片拼装后，环与环的中心连线方向。
2.0.13渗漏检验装置在渗漏检验中，用于固定由凝土管片试件，并能在管片外弧面与试验架钢板之间形成密闭区间进行充水加压试验的试验台座。
渗漏检验装置由检验架钢板、刚性支座、横压件、紧固螺杆、橡胶密封垫等组成。
3根本规定3.0.1盾构隧道管片检测，应在接受托付后，进行现场和有关资料调查，制定检测方案并确认仪器设备状况后进行现场检测，依据计算分析和结果评价推断是否进行扩大抽检，并应出具检测汇报(见图3.0.1)3.0.2从事盾构隧道管片质量检测的机构，应符合国家规定的有关结构构件检测资质条件要求。