盾構掘進過程中隧道管片上浮原因分析及控制措施

趙 凱

（武漢地鐵集團有限公司，湖北 武漢 430017）

在地鐵盾構掘進過程中，受到地質條件、施工技術等因素的影響，管片上浮問題比較突出，為了確保工程質量，必須采取合理的方法進行處理，將管片上浮位移量控制在規定的范圍內。

1 區間工程概況

金融港北站—秀湖站區間里程范圍為右DK36+378.900～右DK37+653.300、左DK36+378.900～左DK37+653.300，右線全長1274.640m（含長鏈0.239m）、左線全長1274.714m（含長鏈0.314m）。線路從金融港北站出發，沿光谷大道敷設，沿路中走行與秀湖站相接。沿線側穿地質調查中心（砼8）下穿光谷金融港人行通道、上穿遠期17號線區間。區間中部設置2座聯絡通道，區間采用盾構法施工。

場地內地下水按賦存條件及水力學性質，劃分為上層滯水和巖溶水兩種類型。

（1）上層滯水：主要賦存于人工填土中，接受地表水與大氣降水補給。上層滯水因其含水層物質成分、密實度、透水性、厚度等的部均一。地下水埋深0.5～4.5m不等。

（2）巖溶水：主要賦存與場地三疊系下統大冶組（T1d）灰巖溶洞、溶蝕裂隙中，具承壓型。勘察期間，實測EQNJz6-Ⅲ14-dg-38孔巖溶裂隙水水位，水位埋深8.5m，相應標高12.2m，承壓水頭1.0m。

根據測量的數據分析，金秀區間右線上浮在6～10cm，金秀區間左線管片上浮在8～12cm。

2 盾構掘進過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

金秀區間部分為巖溶發育地段，巖溶水具承壓性，盾構及新裝管片被水環繞，浮力較大，部分灰巖段裂隙較大，塊狀較小，破碎性強，造成該段盾構超挖量大，同時該段裂隙水較豐富，同步注漿被稀釋，固結時間長，造成該段管片出現上浮量較大，相對于管片剛脫出盾尾的姿態，出現較大量上浮，管片姿態處于不穩定狀態。

2.2 管片上浮后的處理

對于已經上浮的管片通過注漿孔進行二次注漿，注漿材料為雙液漿，注漿壓力一般為0.2～0.4MPa，注漿的壓注順序應順著隧道坡度方向，從隧道的拱頂至兩腰，最后壓住拱底。終止注漿以打開拱底注漿孔無滲水為止，以防止盾構在后續掘進的過程中管片繼續上浮。二次補壓漿漿液配比如表1所示。

表1 二次注漿漿液配比

壓漿屬一道重要工序，施工中指派專人負責，對壓入位置、壓入量、壓力值做好詳細記錄，并根據地層變形監測信息及時調整，確保壓漿工序的施工質量。隧道內運輸車以及地面上的拌漿系統定期進行清洗，清洗時間基本控制在每班一次。由于盾構工作面的注漿管路清洗等原因將形成一定的廢漿，對工作環境造成污染，所以利用土箱及時外運。

3 后續施工應對措施

3.1 掘進控制措施

（1）首先地下裂隙水豐富、灰巖較碎裂的地段盾構機姿態按控制在-80mm左右（實際施工過程中低推參數需參考盾尾后0～40環管片姿態進行調整），使管片上浮后成型的實際姿態與設計姿態接近。

（2）對于地層中水量較大問題，采取環箍作業工作，每20環左右進行環箍施工，環箍作業采用雙液漿，雙液漿的比例為1∶1，以填充空隙、穩固管片、隔斷水源為目的。

（3）已安裝的管片上打開注漿孔進行承壓水泄壓。

（4）及時進行管片壁后注漿，使管片在成型的過程中受力均勻。

（5）適當控制掘進速度，確保管片脫出盾尾時形成的空隙量與注漿量平衡，盡量避免注入的漿液被水稀釋而降低漿液的性能。

（6）在掘進的過程中及時復緊管片之間的螺栓，使管片成為一個整體，在一定的程度上限制管片上浮。

（7）測量人員與施工監測人員按監測方案進行管片上浮監測，地層發育情況不一樣，裂隙水含量也有不同，根據測量的結果調整盾構機的掘進姿態。

3.2 監測控制措施

嚴格按照圖紙及規范要求加強洞內監控量測。管片結構豎向、水平位移及凈空收斂監測頻率：在L≤3D（D為開挖面直徑6.28m；3D=18.84m）時，監測頻率為1～2次/d天；在3D＜L≤8D（D為開挖面直徑6.28m；8D=50.24m）時，監測頻率為1次/1～2d；在L＞8D（D為開挖面直徑6.28m；8D=50.24m）時，監測頻率為1次/3～7d。

（1）管片結構豎向、水平位移。①監測儀器設備：水準儀、經緯儀；②測點布設。根據設計要求，沿盾構推進軸線設置，斷面布設間距30m。③監測方法：每個監測斷面宜在拱頂、拱底、兩側拱腰處布設管片結構凈空收斂監測點，拱頂、拱底的可兼做豎向位移觀測點，拱腰處的可兼做水平位移監測點，如圖1所示。

圖1 洞內常規監測點布置圖

（2）管片結構凈空收斂。①監測儀器設備：全站儀、收斂儀、斷面掃描儀。②測點布設：根據設計要求，沿盾構推進軸線設置，斷面布設間距30m。③監測方法。隧道收斂是通過在拱頂和兩側固定反光片，利用全站儀采集測點三維坐標數據，利用計算機軟件計算測點的收斂變形值；每個監測斷面宜在拱頂、拱底、兩側拱腰處布設管片結構凈空收斂監測點。

（3）施工監測控制標準。施工監測控制標準如表2所示。

3.3 洞內管片測量措施

（1）測量人員每天對洞內管片進行實時測量，針對管片拱頂下沉、拱底上浮及管片水平位移3項進行測量。每天40環管片滾動測量并匯總管片數據。特別針對于開孔的管片要進行測量，比對開孔前后數據。

表2 施工監測控制標準

（2）每周匯總一次本周的管片數據，分析管片上浮量，管片中心與設計中心豎向偏差和水平偏差，以此指導施工。

4 結束語

綜上所述，造成管片上浮的原因較多，在處理過程中，要結合地質情況，外部影響以及監控量測結果，對對各種施工信息進行動態分析及研究，通過技術與經濟的綜合考慮，對漿液的配合比進行適時調整及動態管理，以達到最佳的控制上浮效果。