盾构施工中常见问题分析及防治措施.docx

合肥市轨道交通 1 号线一期工程土建 5 标段 盾构施工技 术 中国中铁 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 中铁十局集团有限公司合肥市轨道交通 1 号线一、二期工程土建 5 标段项目经理部 合肥市轨道交通 1 号线一期工程土建 5 标段 盾构施工技 术 中国中铁 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”。 当盾构机刀盘处于几种地层交错界面时，盾构机很容易产生“爬坡” 和“栽头”现象。同时，掘进过程中遇到下部地层硬，刀盘受到的 阻力大于上部，刀盘转动切削土体过程中，极易造成上部相对软弱 的土层过量切削甚至坍方，也会扩大管片与围岩间的建筑空间。这 些过量蛇形和过量超挖形成的空间为管片位移提供了又一可能的条 件。 （3）同步浆液凝结时间较长 同步注浆凝结时间较长，使管片有足够的上浮空间和时间。 管片自重：G=γ×Vc=25×8.05=201.3KN 砂浆浮力：F=ρ×g×V=1.825×9.8×42.4=758.3KN 式中：管片混凝土比重为：25KN/m3,方量为：8.05m3，一环管 2 中铁十局集团有限公司合肥市轨道交通 1 号线一、二期工程土建 5 标段项目经理部 合肥市轨道交通 1 号线一期工程土建 5 标段 术 中国中铁 片所占空间体积 42.4m3。 盾构施工技 一环管片在脱出盾尾后受到的力还包括： 相临管环连接螺栓的约束力、推进油缸撑靴提供的竖向摩擦力。 实践表明这两个力不会超过 400KN。 由此可以看出，在建筑空隙填 充不饱满或浆液还处于液体状态的情况下，管片自重及另外的两个 力无法克服砂浆的浮力，这就解释了在管片拼装初期隧道上浮位移 发展较快的原因。另外，盾构机的重量主要集中在前面的盾体，管 片脱出盾尾后失去了约束，同时还受到周围围岩的作用，很容易引 起管片的上浮。若浆液凝结时间过长，必然造成管片的连续上浮， 使累计上浮量偏大。 （4）盾构机的施工参数控制 ①掘进速度 掘进速度的控制也直接影响到管片上浮的程度。一般情况下在 粘土层等较软的地层中掘进时，推进速度很快，同步注浆浆液就跟 不上推进的步伐，造成管片外的建筑空隙充填不密实。浆液也不能 及时的提供一定的强度限制管片位移。 ②各区千斤顶的油压 盾构机在掘进过程中，特别是下坡段时，下部千斤顶推力大于 上部千斤顶推力时，会出现向上的分力，该分力对管片上浮有很大 的影响。 2、上浮的控制措施 3 中铁十局集团有限公司合肥市轨道交通 1 号线一、二期工程土建 5 标段项目经理部 合肥市轨道交通 1 号线一期工程土建 5 标段 盾构施工技 术 中国中铁 （1）及时优化同步注浆及二次注浆 ①浆体的要求 具有能充分填满间隙的流动性； 注入后必须在规定的时间内硬化，一般在硬土地层凝固时间 控制在 3～4 小时内为好； 保证管片与周围土体的共同作用，减少地层扰动； 具有一定的强度，浆体 28 天抗压强度在