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1、盾構隧道管片上浮原因分析及控制措施1、前言在盾構掘進中，管片上浮是一個非常棘手、非常令人頭痛的問題。造就一條外觀完美、曲線圓滑的好隧道，控制管片上浮是我們地鐵建設中的重中之重。2、管片上浮的限制與危害管片上浮是指管片脫離盾尾后,在受到集中應力后產生向上運動的現象?！兑?guī)范》規(guī)定盾構掘進中線平面位置和高程允許偏差為±50mm。管片拼裝偏差控制為±50mm。隧道建成后，中線允許偏差為高程和平面為±100mm，且襯砌結構不得侵入建筑限界。由此推算管片上浮允許值與盾構姿態(tài)、管片姿態(tài)密切相關，因此均應限制在±30mm以內才能保證不侵限，并使管片外側得到均勻的注漿回填。管片上浮的危害：一是造成盾
2、構隧道的“侵限”。二是在管片的端面產生剪切應力，造成管片的錯臺、開裂、破損和漏水，降低管片結構的抗壓強度和抗?jié)B壓力。3、管片上浮的環(huán)境特征⑴、從地層地質情況來看，管片在硬地層﹤8﹥巖石中等風化帶，﹤9﹥巖石微等風化帶容易上浮，且地層越硬上浮情況越嚴重。其次，在上軟下硬地層中引起的管片上浮也比較嚴重。⑵、從線路特征來看，在變坡點、上坡段、反坡點，尤其是在豎曲線的最低點，管片上浮比較嚴重。⑶、從管片上浮影響范圍來看，一般是10～15環(huán)連續(xù)出現上浮情況。⑷8、從管片上浮的速率和快慢來考慮，在開始上浮的第一天,數值一般可以達到穩(wěn)定值的2/3,第二天上浮值為穩(wěn)定值的1/4～1/3,到第三天、
3、第四天管片就不再有上升的趨勢，逐步穩(wěn)定下來。⑸、從其他方面，比如注漿不飽滿且水大時；上下千斤頂推力差過大時；螺栓未擰緊時；受漿液性質的影響時；管片由于螺栓的影響而自身帶有的特性等都或多或少的會引起管片的上浮。4、管片上浮的原因結合在廣州三號線客大盾構區(qū)間的施工經驗，可從以下四個方面來分析管片上浮的原因⑴、同步注漿不飽滿，從而存在上浮空間本工程擬采用一臺德國HERRENKNECHT公司設計與制造的φ6250mm復合式盾構機進行施工。盾構機設備總長為73m，刀盤的外徑設計為6280mm，。盾構區(qū)間圓形隧道（管片）外徑6.0m，內徑5.4m，管片厚度300mm，管片寬度1.5m，分塊數為
4、6塊（管片由一塊封頂塊、兩塊鄰接塊、三塊標準塊構成）。盾構機與管片之間存在著140㎜的建筑空隙，如果同步注漿不飽滿，使管片外側與土層之間的間隙沒有及時有效地充填，就必然出現管片上浮的空間。其次，在同步注漿不飽滿時，地層土軟硬不同，產生的管片上浮情況也不同。一般情況下，軟地層不容易上浮，而硬地層卻有空間導致管片上浮。這是因為在掘進過程中，對于軟地層，上部松軟地層土的自穩(wěn)性差，會因為自重、存在空隙而有相對的下沉，從而使因注漿不飽滿造成的管片和土層之間的剩余空隙基本消失。硬地層由于自穩(wěn)能力強，完整性好，能很好的控制自身沉降。再者同步注漿采用凝結時間為5h～7h的砂漿，使管片有足夠的上浮空
5、間和時間，且地層越硬，管片上浮的情況越嚴重。另外，8土層軟硬不均現象，包括軟硬交接面的傾斜度、長度、上覆土層情況等都能影響管片的上浮。尤其在上軟下硬地層中，管片上浮情況最為嚴重。由于存在相對的軟硬情況，容易引起前一管片的上浮！具體情況可見下表的數據：（下列表格數據來源于廣州市地鐵三號線客大盾構區(qū)間左線隧道的第93～206環(huán)管片的施工記錄）地質環(huán)號管片上?。īL）盾構機推力(t)線路特征〈8〉13623680～910緩和曲線13724620～870緩和曲線13826570～900緩和曲線13924590～910緩和曲線14025580～890緩和曲線14430580～820緩和曲線〈7
6、〉〈8〉16440510～780緩和曲線17135530～810緩和曲線17340550～870緩和曲線17445750～900緩和曲線17640700～900緩和曲線17733700～900緩和曲線〈7〉15820700～870緩和曲線15916700～870緩和曲線16015750～850緩和曲線1617750～850緩和曲線1622600～800緩和曲線對上表三種地層下管片上浮的情況進行比較：在〈7〉巖石強風化帶和〈8〉巖石中等風化帶地層交接處，管片上浮的情況最嚴重，平均上浮值為38.9㎜＞30mm；在〈7〉地層中，管片上浮值最小，平均上浮值為12㎜＜30mm；且在〈7〉地層
7、持續(xù)掘進越久，管片上浮可完全得到控制（線路特征相同和推力相差不大的情況下）。⑵、管片在受力的情況下上浮在盾構施工中，管片在克服自重的情況下才有可能上浮，也就是管片所受力的向上分力必須大于自重。①8盾構機千斤頂的推力與管片的環(huán)向軸力不平行時，向上的分力克服重力就引起管片的上浮。另外，當盾構機千斤頂上下推力差過大時，形成的反力偶也會導致相鄰各管片的上浮。對圖中的A點取距時，由推力差引起的反力偶Wf1-f2=3（f1-f2）t·m,為逆時針方向。由重力引起的力偶為WG=20
