西安地鐵六號線管片上浮分析及治理措施匯報：陸春華隨著城市化進程的快速發展，地鐵盾構法施工在城市隧道施工中占據著絕對的優勢，安全性高、污染小、施工效率高、一體化成型等多方面的優點，但同時也有一定的缺點和一些較為難以克服和緩解的難題。

盾構掘進施工中常見的一些較為普遍的問題有：刀盤結泥餅、刀具易磨損、管片上浮、管片破損、掘進過程中噴涌、刀盤卡死鎖死、渣土改良不理想等。。。導語盾構作業原理圖盾構施工的主要裝配構件，是隧道的最外層屏障，承擔著抵抗土層壓力、地下水壓力以及一些特殊荷載的作用。盾構管片質量直接關系到隧道的整體質量和安全，影響隧道的防水性能及耐久性能。管片的定義：管片場地實景1本項目管片尺寸為環寬1.2m、厚度30cm、外徑6m、內徑5.4m平面搭接形式。管片共計分為6塊，由標準塊3塊、鄰接塊2塊、封頂塊1塊拼接組成一個完整環形構造體。管片場地實景2目錄區間地質及線路情況2管片上浮的影響31

機型對比與施工推理33

控制措施

4

治理效果35

總結36

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。

《規范》規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、管片姿態密切相關，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。管片上浮的影響31一、管片上浮后的影響

盾構施工過程中，很多地區的城市軌道建設項目或多或少的都會遇到管片上浮、管片位移、成型收斂變形等問題，危害巨大。1、管片錯臺這個錯臺量已經達到了食指一個關節多，大概30mm~35mm左右。因上浮的問題而導致的錯臺破損12、管片破損因上浮而導致的錯臺破損2因錯臺導致襯砌漏水3、驗收不達標

隧道施工完成，隧道貫通后，監理和業主單位會對隧道的整體質量進行驗收和評估。

洞內管片表面的完整性、洞內清潔、隧道滲漏水情況、洞內監測（測量成型管片是否超出設計軸線，上下偏移，左右偏移）、螺栓緊固、管片修復痕跡（是否平整，色差是否明顯）等等一系列的質量驗收。4、影響后期電力支架安裝

隧道貫通需要進行洞內裝修，電力裝修是其中一個重要的部分，地鐵軌道列車都為有軌電車，隧道頂部需要安裝電纜支架，且尺寸統一，誤差較小，電車上有搭接頂部電纜的觸手（類似電力公交車車頂小辮子）。如因管片上浮錯臺量大，會導致支架安裝后整體線型差，屆時會影響列車運營時出現接觸不良，造成電車控制失靈和電器裝備的損壞。

5、增加管片螺栓應力導致二次破損

管片環與環之間是靠螺栓來連接、以及背襯的同步漿液的填充固定、開挖土體的線型輪廓包裹定型的。隧道運營期間，地鐵列車來回的在隧道內通行，還是會產生一定的震動和慣性應力，那么錯臺位移大的一些地方，靠近螺栓搭接處的應力較為集中，后期還會產生管片的碎裂，最直接的地方為前期修復過的管片表面。管片修補修復管片1管片修復2管片修復3管片修復4管片修復51、工程概況：

西部大道站～錦業二路站區間（簡稱西錦區間）主要沿亞迪路地下布置，區間起終點里程為Y/ZDK17+059.597～Y/ZDK17+992.654，區間左線長932.235m，區間右線長935.136m，隧道左右線均采用盾構法施工。

曲線半徑分別為：左線是兩段R＝500m的曲線，右線分別為R＝600m、R=500m與R=1000m的曲線，線路總體走向是自南向北，右線在YDK17+733.865開始分別以R=600m、R=500m和R=1000m的曲線繞過亞迪路道路中央綠化帶設置的330KV高壓走廊到達西部大道站。2區間地質及線路情況2區間總平面圖左線隧道平行經過比亞迪工廠，在壓低路輔道底下穿越，下圖上方的建筑為比亞迪廠區和廠房。右線是從輔道始發，330米左右開始左轉，穿越馬路中間綠化隔離帶，需要避讓比亞迪廠門前的高壓電線塔。區間風險建筑結構及關系圖高壓電線塔3-1-1新黃土Q3eol:褐黃色。土質均勻，針狀孔隙發育，含微量氧化鐵、鈣質條紋及零星蝸牛殼碎片。硬塑～可塑，個別土樣軟塑。上部土樣具輕微～中等濕陷性，局部具自重濕陷性。屬中等壓縮性土，個別土樣具高壓縮性。3-2古土壤Q3el:棕黃～淺棕紅。土質較均勻，具塊狀結構，含多量鈣質條紋及鈣質結核，底部鈣質結核較為富集，局部富積成薄層。硬塑～可塑。屬中等壓縮性土。3-3-1粉質粘土Q3pl:黃褐～淺灰黃色（局部淺灰褐色）。土質均勻，可見少量氧化鐵、黑色錳質斑點及砂顆粒。可塑。屬中等壓縮性土。3-3-2粉質粘土Q3pl:黃褐～淺灰黃色（局部淺灰褐色）。土質均勻，可見少量氧化鐵、黑色錳質斑點及砂顆粒。可塑。屬中等壓縮性土。本區間地質屬性為硬塑性高的區間地質，地表與隧道拱頂最大埋深約為12.4米，在埋深14米處，為地質層的一個蓄水層（帶），通俗的說是含水層，地層含有一定量的水源聚集區域。（此處可以互動：大家思考一個問題，地下水含水量多而且埋藏比較淺，對于管片會有什么影響呢？答案：浮力影響）2、地質簡介：老黃土樣本1老黃土樣本2老黃土樣本3

機型對比與施工推理33盾構機與管片空間間隙示意圖方案一：本區間所選用的盾構機為中鐵裝備盾構機，刀盤開挖直徑為6280mm，管片外徑為6000mm，盾構機盾體為錐形設計（如褲子修身款），目的為減少盾構機在土體掘進過程中的摩擦阻力。機型對比小測驗：請同學們算一算此時管片建筑間隙是多大？答案（6280-6000）÷2=140mm盾尾建筑空隙示意圖由于開挖直徑大，盾構機挖掘后形成的建筑空隙也就大，同時注漿量也會增加，單側140mm的活動空間對于西安地層特性可以說是非常大的。因為背襯同步注漿無法快速填充密實、凝固時間又長、盾構機掘進產生的慣性位移和震動影響、掘進過程中渣土改良加水、砂漿中所含水分、地質層中所含水分等等因素，也是加劇上浮現象的“得力助手”。壁后砂漿及地下水浮力

方案二：小松盾構機，刀盤開挖直徑6140mm，盾尾直徑6140mm，盾體為等徑（好比褲子，直筒款），相對在掘進過程中所承載的摩擦阻力要比錐形盾體設計大一些。答案是（6140-6000）mm÷2＝70mm。也就是說，其單側的浮動空間為70mm，空隙量小于裝備一半。對于同步漿液在背襯的填充，能快速的形成覆蓋和抑制，即使掘進過程中加水、砂漿中的含水、土體中的含水，因建筑空隙的縮小，水分對于管片產生的上浮量同樣的會縮小（浮力不變）。小測驗：小松盾構機開挖直徑是6140mm，管片外徑6000mm。那么開挖間隙量是多少？推理結論：那么從以上兩個機型所得出的理論數據和推理論證來看，如果是選用小松盾構機施工掘進，建筑空隙小，上浮量小，易掌控。對于掘進施工，管片脫出盾尾后出現的上浮和位移就不會出現，或者說是管片上浮和位移問題是很微小的，不會影響施工質量和隧道成型后的美觀性。但是問題在于本區間所使用的盾構機是中鐵裝備的，開挖直徑相對較大，所產生的建筑空隙也大，加之地質特性的先決因素，遂出現管片嚴重上浮是必然的現象。

那么

機型問題、地質因素條件限制了管片拼裝質量，該如何有效的進行克服和緩解呢？硬件不足軟件來補，針對以上問題，我們采取調整砂漿比例來進行解決，基本概念是提升砂漿稠度、減少水分、縮短漿液初凝時間。目的是讓建筑空隙內的砂漿快速定型，擠壓前方刀盤加水系統的部分水源，減小盾尾處的水分囤積，降低浮力。（這種砂漿比例調整方法，在盾構施工中經常會用到）1）砂漿比例調整調整前區間施工前期的砂漿配合比表，初看是沒什么太大問題，那么我在最后備注欄里發現了問題，初凝時間過長。那么初凝時間過長意味什么呢？砂漿初凝時間長不能及時的給背襯管片提供有效包裹定型、管片易受盾構機掘進慣性產生位移、增加管片環縫處滲漏水幾率、輔助提供管片上浮的浮力（沒及時凝固，液態狀的砂漿是具有浮力作用的）。

針對配合比表和實驗數據時間，決定進行對砂漿比例和初凝時間進行調整，縮短其初凝時間和增加砂漿的稠度。

控制措施

4調整后經過多次試驗和各種材料的有序增減，我們得到了這個區間施工的最佳砂漿配合比。砂漿的初凝時間縮短了一半，可以有效降低管片上升浮力、能有效的在建筑空隙內形成較為穩定的包裹及對管片的定型、對掘進過程中所產生的慣性位移縮小了約40%、有效阻擋刀盤改良加水匯入盾尾，稀釋和降低砂漿質量，以及對后部管片增加的浮力。

砂漿比例調整后，能顯著提升隧道施工成型質量，大大減小管片上浮帶來的后續問題，如：管片破損、錯臺嚴重和超限、軸線偏差大（超限）、管片修復、頻繁二次注漿等等。砂漿試驗1砂漿試驗2砂漿比例調整帶來了非常不錯的效果，為了使工程質量能更有效的進行提高，后期對盾構機掘進操作進行了參數微調。調整項目如下：2）掘進速度調整掘進速度目的是為了盾構機能更穩當的在地層中前行穿越，穩定掘進速度可以減小在掘進過程中產生的慣性震動，使波動量和波動幅度保持或控制在一個穩定的區間。3）刀盤加水為何要調整縮小加水量，因為需要減小盾尾匯入的水量，減小浮力產生。由于老黃土的特性，不吸水、不容水、不易壓縮、塑性高等因素，掘進加入的水一半通過螺旋機帶出，另一半則順著掘進擠壓流入盾尾，遂產生較大的管片上浮力。4）上部區域油缸壓力管片上浮多半集中在上部，如上部推進油缸壓力小了，那么對管片的擠壓應力也小，當管片上升的浮力超過油缸作用在管片上的頂推力時，管片在掘進期間出現上浮也就不難想象了。5）注漿壓力控制前期砂漿的配比，砂漿不夠粘稠，壓力稍大容易漏漿，且水分多，后期增加管片浮力也大，地表沉降也明顯。調整后的粘稠砂漿能有效對背襯的管片外徑進行堆積填充，水分少，浮力小，包裹性強，注漿壓力穩定，不易漏漿，施工后地表低沉小。6）姿態控制使盾構機垂直在軸線以下﹣20mm~﹣30mm以內平穩前行，不得將盾構姿態推進至軸線中心或中心以上。掘進期間合理分配區域油缸壓力，杜絕出現區域壓差大，導致掘進時垂直和水平方向的管片位移量增加。

7）同步注漿系統注漿操作控制柜同步注漿注漿泵

治理效果35實測數據左線數據左線數據右線數據右線數據1、適當的漿液配合比

在粉質黏土的地層中防止管片上浮，同步注漿是一場與管片上浮在時間上的競賽，所以，在漿液性能的選擇上應保證漿液的充填性、初凝時間與早期強度以及限定范圍防止流失（漿液的稠度）的有機結合，才能使隧道管片與土體共同作用形成一體化的構筑物；在西錦區間管片上浮后重新調整漿液配合比，經實驗對比，初凝時間縮短至4h以內。

采取調整后的漿液，初凝時間縮短到4h以內，管片上浮趨勢得到了扼制，事實證明，同步注漿的漿液對控制管片上浮的作用至關重要，因此，盾構推進過程中應依據不同地質、水文、隧道埋深等情況的變化而不斷調整注漿漿液性能，以控制地表沉降、保證管片的穩定。總結362、盾構姿態調整盾構機過量的蛇形運動必然造成頻繁的糾偏，糾偏的過程就是管片環面受力不均的過程。所以要求在掘進過程中必須要控制好盾構機的姿態，盡可能地使其沿隧道軸線作小量的蛇形運動。按規范要求，盾構掘進中，拼裝管片中心軸線的平面位置和高程允許偏差為±50mm。發現偏差時應逐步糾正，避免突糾，以免人為造成管片環面受力嚴重不均。3、控制推進速度為了保證管片外部