盾构掘进过程中隧道管片上浮原因分析及控制措施

赵 凯

（武汉地铁集团有限公司，湖北 武汉 430017）

在地铁盾构掘进过程中，受到地质条件、施工技术等因素的影响，管片上浮问题比较突出，为了确保工程质量，必须采取合理的方法进行处理，将管片上浮位移量控制在规定的范围内。

1 区间工程概况

金融港北站—秀湖站区间里程范围为右DK36+378.900～右DK37+653.300、左DK36+378.900～左DK37+653.300，右线全长1274.640m（含长链0.239m）、左线全长1274.714m（含长链0.314m）。线路从金融港北站出发，沿光谷大道敷设，沿路中走行与秀湖站相接。沿线侧穿地质调查中心（砼8）下穿光谷金融港人行通道、上穿远期17号线区间。区间中部设置2座联络通道，区间采用盾构法施工。

场地内地下水按赋存条件及水力学性质，划分为上层滞水和岩溶水两种类型。

（1）上层滞水：主要赋存于人工填土中，接受地表水与大气降水补给。上层滞水因其含水层物质成分、密实度、透水性、厚度等的部均一。地下水埋深0.5～4.5m不等。

（2）岩溶水：主要赋存与场地三叠系下统大冶组（T1d）灰岩溶洞、溶蚀裂隙中，具承压型。勘察期间，实测EQNJz6-Ⅲ14-dg-38孔岩溶裂隙水水位，水位埋深8.5m，相应标高12.2m，承压水头1.0m。

根据测量的数据分析，金秀区间右线上浮在6～10cm，金秀区间左线管片上浮在8～12cm。

2 盾构掘进过程中隧道管片上浮原因分析及控制

2.1 管片上浮原因分析

金秀区间部分为岩溶发育地段，岩溶水具承压性，盾构及新装管片被水环绕，浮力较大，部分灰岩段裂隙较大，块状较小，破碎性强，造成该段盾构超挖量大，同时该段裂隙水较丰富，同步注浆被稀释，固结时间长，造成该段管片出现上浮量较大，相对于管片刚脱出盾尾的姿态，出现较大量上浮，管片姿态处于不稳定状态。

2.2 管片上浮后的处理

对于已经上浮的管片通过注浆孔进行二次注浆，注浆材料为双液浆，注浆压力一般为0.2～0.4MPa，注浆的压注顺序应顺着隧道坡度方向，从隧道的拱顶至两腰，最后压住拱底。终止注浆以打开拱底注浆孔无渗水为止，以防止盾构在后续掘进的过程中管片继续上浮。二次补压浆浆液配比如表1所示。

表1 二次注浆浆液配比

压浆属一道重要工序，施工中指派专人负责，对压入位置、压入量、压力值做好详细记录，并根据地层变形监测信息及时调整，确保压浆工序的施工质量。隧道内运输车以及地面上的拌浆系统定期进行清洗，清洗时间基本控制在每班一次。由于盾构工作面的注浆管路清洗等原因将形成一定的废浆，对工作环境造成污染，所以利用土箱及时外运。

3 后续施工应对措施

3.1 掘进控制措施

（1）首先地下裂隙水丰富、灰岩较碎裂的地段盾构机姿态按控制在-80mm左右（实际施工过程中低推参数需参考盾尾后0～40环管片姿态进行调整），使管片上浮后成型的实际姿态与设计姿态接近。

（2）对于地层中水量较大问题，采取环箍作业工作，每20环左右进行环箍施工，环箍作业采用双液浆，双液浆的比例为1∶1，以填充空隙、稳固管片、隔断水源为目的。

（3）已安装的管片上打开注浆孔进行承压水泄压。

（4）及时进行管片壁后注浆，使管片在成型的过程中受力均匀。

（5）适当控制掘进速度，确保管片脱出盾尾时形成的空隙量与注浆量平衡，尽量避免注入的浆液被水稀释而降低浆液的性能。

（6）在掘进的过程中及时复紧管片之间的螺栓，使管片成为一个整体，在一定的程度上限制管片上浮。

（7）测量人员与施工监测人员按监测方案进行管片上浮监测，地层发育情况不一样，裂隙水含量也有不同，根据测量的结果调整盾构机的掘进姿态。

3.2 监测控制措施

严格按照图纸及规范要求加强洞内监控量测。管片结构竖向、水平位移及净空收敛监测频率：在L≤3D（D为开挖面直径6.28m；3D=18.84m）时，监测频率为1～2次/d天；在3D＜L≤8D（D为开挖面直径6.28m；8D=50.24m）时，监测频率为1次/1～2d；在L＞8D（D为开挖面直径6.28m；8D=50.24m）时，监测频率为1次/3～7d。

（1）管片结构竖向、水平位移。①监测仪器设备：水准仪、经纬仪；②测点布设。根据设计要求，沿盾构推进轴线设置，断面布设间距30m。③监测方法：每个监测断面宜在拱顶、拱底、两侧拱腰处布设管片结构净空收敛监测点，拱顶、拱底的可兼做竖向位移观测点，拱腰处的可兼做水平位移监测点，如图1所示。

图1 洞内常规监测点布置图

（2）管片结构净空收敛。①监测仪器设备：全站仪、收敛仪、断面扫描仪。②测点布设：根据设计要求，沿盾构推进轴线设置，断面布设间距30m。③监测方法。隧道收敛是通过在拱顶和两侧固定反光片，利用全站仪采集测点三维坐标数据，利用计算机软件计算测点的收敛变形值；每个监测断面宜在拱顶、拱底、两侧拱腰处布设管片结构净空收敛监测点。

（3）施工监测控制标准。施工监测控制标准如表2所示。

3.3 洞内管片测量措施

（1）测量人员每天对洞内管片进行实时测量，针对管片拱顶下沉、拱底上浮及管片水平位移3项进行测量。每天40环管片滚动测量并汇总管片数据。特别针对于开孔的管片要进行测量，比对开孔前后数据。

表2 施工监测控制标准

（2）每周汇总一次本周的管片数据，分析管片上浮量，管片中心与设计中心竖向偏差和水平偏差，以此指导施工。

4 结束语

综上所述，造成管片上浮的原因较多，在处理过程中，要结合地质情况，外部影响以及监控量测结果，对对各种施工信息进行动态分析及研究，通过技术与经济的综合考虑，对浆液的配合比进行适时调整及动态管理，以达到最佳的控制上浮效果。