西安地铁盾构区间大纵坡下坡段管片上浮、碎裂控制技术.pdfVIP

西安地铁盾构区间大纵坡下坡段管片

上浮、碎裂控制技术

摘要:本文以西安地铁六号线桥梓口站～广济街站区间盾构程施案例为

基础，对西安粉质黏土地质盾构隧道施大纵坡下坡段管片上浮特性进行分析，

提出管片上浮、碎裂控制技术措施

关键词:西安地铁；盾构施；大纵坡下坡段；管片上浮、碎裂控制技术

1.程概况

桥梓口站～广济街站区间起于桥梓口站大里程端，沿西大街向东布设，到达

广济街小里程端区间隧道洞顶覆土15～25m，区间线路为单面坡，线路最大纵

坡25‰，右线长573.618m；左线长595.425m盾构衬砌采用标准环+左右转弯楔

形环类型，管片内径5400mm，外径6000mm，管片幅宽1500mm，厚度300mm，每

环管片由1个封顶块、2个相邻块和3个标准块组成，左右转弯环楔形量38mm

区间场地为皂河冲洪积二级阶地，土层分布自上而下主要为Q4ml杂填土、Q4ml

素填土、Q3eol新黄土、Q3el古土壤、Q3al粉质粘土、Q3al中砂、Q2al+1粉质

粘土、Q2al+1中砂，盾构主要穿越土层为古土壤和粉质黏土。其地下水位埋深较

浅，稳定地下水位埋深为9.4m～10.7m，区间场地地下水主要为第四系孔隙潜水，

主要赋存于黄土状土，砂类土层中，水量较大。第四系孔隙潜水补给源主要为地

下水迳流侧向补给，其次为大气降水等，第四系孔隙潜水排泄途径主要为地下迳

流排泄

本区间采用两台盾构机双线双洞掘进，区间盾构掘进盾构机为中铁装备29#

和30#两台土压平衡盾构机

2.管片上浮的基本概念

管片上浮是指管片拼装完成在脱离盾构机盾尾后能保持或跟随管片在盾构

尾部时的姿态，而是在受到集中应力后产生向上运动的现象管处上浮根据时间

上的区别可分为两种情况：第一种情况是管片脱离盾尾后就产生上浮，第二种

情况是隧道成型后管片姿态能稳定而是持续产生上浮的现象

3.本区间管片上浮、碎裂特点

盾构掘机在掘进至大纵坡下坡段时，管片在脱出盾尾后2环～3环，成型管

片拱顶范围10～2点位管片螺栓连接部位出现错台、碎裂现象。对管片拼装完成

后和脱出盾尾后管片姿态进行测量发现，管片出现较大上浮，上浮量30～80mm,

当成型管片脱出盾尾上浮量大于40mm时管片出现错台和破裂现象从管片上浮

的速率和快慢来考虑，在开始上浮的第一天,数值一般可以达到稳定值的2/3,第

二天上浮值为稳定值的1/4～1/3,到第三天、第四天管片就不再有上升的趋势，

逐步稳定下来

4.管片上浮造成的危害

管片上浮造成的危害：一是造成盾构隧道的“侵限”，二是在管片的端面产

生剪切应力，造成管片的错台、开裂、破损和渗漏水，降低管片结构的抗压强度

和抗渗压力，可能对后续运营使用时造成一定的影响，所以在盾构施过程中需

要做好管片上浮的控制作

5.管片上浮的限制要求

根据《地下铁道程施及验收规范》规定：管片在盾尾内拼装完成时，高

程和平面偏差宜控制为±50mm。隧道建成后，中线允许偏差为高程和平面为

±100mm，且衬砌结构得侵入建筑限界管片上浮与管片高程和平面位置紧密

相关，因此可作为监理控制管片上浮的标准

6.原因分析

（1）盾构机与管片之间存在着施空隙，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填，就必然出现管片上浮的空间，再者同步

注浆初凝时间过长，同步注浆浆液经地下水稀释流失，使管片有足够的上浮空间

和时间

（2）在软地层中由于上部松软地层土的自稳性差，会因为自重和施存在

空隙而下沉，从而使施空隙基本消失，这样管片四周就能充填满注浆浆液，

能在四周形成完整稳固的注浆体，当在集中应力的作用下就可能发生管片上浮

（3）地层含水量过大，且盾构机处于大纵坡下坡段，盾尾大量积水，地下

水的浮力较大，随着盾构推进,管片环脱出盾尾后,立刻受到浆液或地下水浮力的

作用要上浮,而位于盾尾内刚拼装的管片则受到盾尾约束,使管状的隧道结构相当