软土地层盾构管片上浮控制技术研究

1、软土地层盾构管片上浮控制技术研究 摘要：通过对上海地铁12号线巨峰路站杨高北路站区间盾构隧道施工过程中管片上浮控制技术的研究，基本上掌握了软土地层盾构施工过程中管片上浮控制技术。 关键词：地铁；盾构；管片上浮；控制 1.工程概况 巨峰路站杨高北路站区间位于上海市浦东新区，线路从杨高北路站始发，沿巨峰路正下方穿行，到达巨峰路站端头井进行接收。 2.地质概况 依据工程特性及成因条件，将沿线地基土划分为5个大层及若干亚层。本区间隧道埋置深度范围内，主要地层为道路硬壳层；1层杂填土；1层粉质粘土；层淤泥质粉质粘土；1层淤泥质粘土；层粘土。 3.管片上浮情况 在3242环推进过程中，由于地质变化造成上浮

2、量不等，盾构及管片上浮量增大且有逐步上升趋势，造成盾构姿态较难控制，采取的措施较上浮有相对滞后性。 4. 管片上浮控制技术 常见的管片上浮控制措施有管片贴片、管片加载、二次注浆固结地层、管片底部泄压等。管片贴片是在管片环面上加贴石棉板等，形成管片法面上超前，使盾构机管片向和盾构机形成向下的趋势；管片加载是从克服地层浮力的方面对托出盾尾的管片加载重物，以达到克服地层浮力的作用来控制管片上浮；二次注浆固结地层的方法最常见，简单易行；管片底部泄压是通过底块上的注浆孔，将隧道底部外围的水或者泥浆释放出来以减小地层的浮力。 通过项目部所有技术人员努力和摸索，最终我们总结出一套简单易行，切实有效的管片上浮

3、控制措施。 4.1 加强盾构机姿态控制 巨峰路站杨高路站区间隧道范围内有多处民房，多为五层左右砖混结构；在隧道轴线正上方为巨峰路，车流里4000辆每昼夜。隧道掘进范围主要以层灰色淤泥质粉质粘土、1层灰色淤泥质粘土、1层为灰色粘土为主。为严格控制盾构机姿态，采取的技术措施如下： 4.1.1 严格控制盾构参数 在盾构推进过程中严格控制切口土压力，均匀调整土压力，每次不超过0.01mpa。推进速度控制在24cm。 4.1.2 严格控制盾构纠偏量 在确保盾构正面沉降控制良好的情况下，使盾构均衡匀速施工，以减少盾构施工对地面的影响。盾构纠偏量控制在3mm以内。 4.1.3 严格控制盾构机姿态 盾构垂直姿

4、态控制在-30mm左右，盾构机前后偏差在20mm以内，每次的纠偏量不大于3mm，减少盾构的“蛇形”。 4.2 增加同步注浆孔位技术 由于地质变化造成上浮量不等，盾构及管片上浮量增大且有逐步上升趋势，造成盾构姿态控制困难。管片上浮突然增大与采取措施已经相对滞后。为控制盾构逐步上升趋势，采取措施如下： 更改注浆方式，同步注浆上部两孔1#、4#注浆液总量的70%，下部两孔注浆液总量的30%，实际注浆量3.23.5方/环。 贴片纠偏采取5-3-1mm从上往下。 增加同步注浆孔位技术主要是对中盾油缸空隙处加改装50球阀4只，直通地层，如图1所示。管片和盾构机有上浮趋势时，将原有上部同步注浆管道连接到1#

5、、11#球阀上，下部同步注浆管道连接到盾构机上部盾尾注浆孔位上，边推边注浆。为确保注浆量，盾构机掘进速度小于2cm/min，盾构机对应地表进行实时沉降监测，防止地表隆起超标。 图4 球阀安装示意图 上浮超过3cm时，将同步注浆管2#、3#改装至上盾壳直通地层的球阀（盾构机自行改装的1#、11#球阀），进行同步注浆，对上盾壳对应的地层进行土体改良。 4.3 各种控制措施的搭配使用技术 盾构施工管片上浮控制技术不能单一的靠一种方法来解决，这与盾构施工工艺和地质条件等都有莫大的关联。 4.3.1 增加同步注浆孔位与其他控制措施的搭配控制技术 盾构施工管片上浮控制技术，以增加同步注浆孔位控制为主，辅助

6、以盾构姿态控制、管片贴片、同步注浆、二次注浆、螺栓复拧等控制措施。为达到控制管片上浮目的。上浮量1-2cm时，选择盾构姿态控制和管片贴片来控制，上浮量超过3cm时，选择增加同步注浆孔位、盾构姿态控制、管片贴片、同步注浆、二次注浆和螺栓复拧等技术措施，进行综合控制。 管片上浮得到有效控制以后，严格控制盾构姿态和管片拼装质量，反复的纠偏或管片质量拼装质量较差时，会较易导致管片上浮的发生。 4.3.2 其他控制措施之间的搭配使用技术 盾构推进中，控制管片上浮的措施需要搭配使用。较常用的搭配就是管片贴片、同步注浆和螺栓紧固。管片贴片是为形成管片上超或者下超，同步注浆起到稳固管片和填充建筑间隙作用，改变

7、上、下区同步注浆量的比例同样能起到控制管片上浮的作用。 控制管片上浮，最关键的基础是同步注浆浆液。由于本区间采取的同步注浆浆液属于稠度较大的惰性浆液，浆液的塌落度在16-21之间，所以浆液的性能决定了此方法的确实可行性。 5 结果验证 前105环管片上浮较为严重，经采取上浮控制措施以后，管片上浮得到有效控制，区间两条隧道管片水平姿态和垂直姿态都未出现超标现象，下面是110环245环管片平面偏差和垂直姿态图。 管片平面偏差 6. 结束语 通过对上海地铁12号线巨峰路站至杨高北路站区间盾构隧道施工过程中管片上浮控制技术的研究，基本上掌握了软土地层盾构施工过程中管片上浮控制技术。经过研究得到了以下认识： 管片上浮是由于软土地层浮力大于隧道自重造成的，通过盾构机中后部增加同步注浆孔位，稳固地层和浆液连同地层对管片施压，迫使管片不上浮或者上浮减缓。 管片上浮控制技术的主要措施是综合施用的，不能单一的采用一种方法去解决管片上浮问题。 增加同步注浆孔位控制管片上浮依托的基础是塌落度在16-21之间的同步注浆浆液，利用现有的盾构设备和材料，方法简单易行。 参考文献 1 周文波. 盾构法隧道施工技术及应