岩层盾构法施工管片上浮原因分析与解决
管片上浮分析
管片上浮测量及原因分析1、成型管片最大偏差截至到2014年12月31日，隧道已经掘进至35环。
成型管片最大偏差（垂直）为12环，偏差为51mm；成型管片偏差33环为-54mm。
注:35环12月30日上午9点30分掘进完成，到目前为止上浮5mm，基本处于稳定状态（可能有停工原因）。
2、管片椭圆度测量3、管片上浮测量15环管片上浮最大，为68mm。
推进姿态为-36mm，成型管片姿态为32mm。
部分管片拱顶注双液浆，无参考意义。
4、管片脱出盾尾上浮测量日晚上对30环拱顶进行了注水玻璃浆液，导致31环29号以后没有上浮。
5、对管片上浮原因分析原因：根据前段地层掘进速度（最快80mm）分析，可能地层中含水量较大。
根据地勘报告，水量补给来源主要为地面降水和地面附近有一条小河沟水补给。
1、浆液质量：①砂主要为中细沙，浆液中粗骨料较少；②浆液在实验室初凝时间为4小时，在隧道内初凝时间大概11-12小时；③注浆压力较大（2.5-3.0bar），在推进下一环时，前一环还没初凝而即将初凝时，注浆压力大，扰动了前一环的浆液，进一步增大了浆液凝固时间；④5-35环地层中含有粉砂层，可能粉砂层含水量较大，导致此段管片上浮较严重；2、铰接压力：根据拼装报表，盾构机前盾和后盾处于“对勾”状，后盾有向上的反力（目前线路是向上2‰的纵坡），可能导致管片上浮；6、建议1、对管片脱出盾尾后垂直偏差进行监测，分析多长时间管片上浮偏差在30mm，浆液的初凝时间是否能在这个时间段初凝；2、5-35环地层中含有粉砂层且15-25环砂层较厚，地层中含水量较大，可能是导致管片上浮严重的原因。
摸索35环-70环（全断面可塑状粉质黏土）的上浮情况。
7、右线管片姿态复测对掘进里程BK11+227.471（33环）右线盾构机姿态进行了复测，水平最大偏差为-6mm，垂直最大偏差为-5mm。
满足要求。
盾构机姿态对比表8、线路计算对永-西区间线路进行了计算，与工区测量结果一致。
盾构法隧道施工中管片上浮分析和预防
盾构法隧道施工中管片上浮和预防中铁十三局集团广州地铁项目部姚明会谈家龙【内容提要】：本文结合广州市轨道交通四号线仑大盾构区间工程实例，从盾构工法特性，同步注浆工艺，盾构姿态控制及线路走向等方面着手，对土压平衡盾构施工过程中产生的隧道管片上浮现象、原因进行了分析研究，并提出了相应的施工控制对策，对盾构法隧道施工中控制管片上浮有很好的借鉴作用。
【关键词】：盾构法施工管片上浮和预防1 前言在盾构掘进过程中，管片上浮多数情况下是发生在硬岩地段，尤其在下坡段，跟踪测量结果显示，在脱出盾尾后24小时（掘进12环左右）内管片上浮值就可以达到80～100mm，在随后的时间里管片上浮速度有所减慢，在36小时后管片上浮量基本达到稳定。
管片上浮主要受工程地质、水文地质、管片衬砌注浆质量、盾构机姿态控制等方面的影响。
本文结合广州城市轨道交通四号线仑大盾构区间隧道管片上浮的工程实例，从盾构工法特性、同步注浆、盾构姿态及线路走向等方面着手，重点对土压平衡盾构施工过程中产生的管片上浮的现象、影响因素及应对措施进行分析研究，为解决盾构隧道管片上浮问题提供一些参考建议。
2 工程概况及地质分析2.1工程概况仑大盾构区间线路位于广州城市中心区东南侧，属珠江三角洲平原区的珠江水网带北缘，地形略有起伏，为河流和低丘地带。
区间隧道两次过山，两次过河，两次过村，一次过站。
隧道右线长2301.3m，左线隧道长2298.275m。
设竖曲线4个，最小竖曲线半径为3000m，最大纵坡为42.65‰。
最小平面曲线半径800m。
区间隧道平面总体走向为“V”字形，纵断面总体走向为“W”字形。
区间线路间距为12.7m～15.7m。
2.2线路区间工程及水文地质分析本区间隧道穿越地层分布不均匀，地层分布复杂，分界不明显，起伏变化大。
隧道主要穿过<8Z>中风化混合岩、<9Z>微风化混合岩地层。
<8Z>地层起伏较大，隧道中有<7Z>地层出露，厚度约2m－7m。
浅谈盾构施工过程中管片上浮原因分析及处理
浅谈盾构施工过程中管片上浮原因分析及处理作者：王彪来源：《城市建设理论研究》2013年第40期摘要：加强盾构隧道管片上浮控制是确保隧道线型符合设计要求和隧道建筑限界的关键，本文主要对盾构掘进过程中管片产生上浮的现象、原因进行了分析研究，并提出了控制措施。
关键词：盾构；管片上浮；原因；措施Abstract: strengthening of shield tunnel segment buoyancy control is to ensure that the tunnel line conform to the requirements of the design and the key of tunnel clearance, this paper segments in the shield tunneling process, this paper analyzes the buoyancy of the phenomenon, causes, and the control measures are put forward.Key words: shield; Segments floating; The reason; measures中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)盾构隧道施工过程管片上浮是比较普遍的现象，因此，控制管片上浮、确保隧道线型符合设计要求，是盾构隧道施工的重要环节。
对于管片上浮，国内外进行了广泛的分析与研究，引起管片上浮的原因包括：地质条件、壁后注浆、管片接头形式、盾构姿态、隧道坡度、盾构直径、隧道覆土厚度等。
但多是根据具体工程经验，分析管片上浮的具体原因或单一原因。
管片上浮是多种因素作用的结果，本文主要从以下几个方面分析了管片上浮的原因。
一、管片上浮的因素分析1、管片上浮的外部条件1.1衬背环形建筑空间盾构机的切削刀盘直径D与隧道衬砌管片的外径d有一定的差值，即△D = D-d 。
盾构施工过程中管片上浮原因分析及处理技术[权威资料]
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盾构施工过程中管片上浮原因分析及处理技术［权威资料] 盾构施工过程中管片上浮原因分析及处理技术本文档格式为WORD,感谢你的阅读.【摘要】本文以成都地铁施工案列为基础，对盾构隧道施工中管片上浮的原因进行分析,并从同步注浆、管片姿态等方面提出控制及处理隧道管片上浮的针对性措施，供同行参考。
【关键词】盾构；管片上浮;原因分析;处理随着时代的进步，安全、环保意识得加强，盾构法施工以其影响面小、安全、快速等优点，成为城市轨道交通建设的首选。
盾构施工过程中，拼装完成的管片不时会出现局部或整体上浮。
本文结合成都地铁2号线二期工程土建03标盾构隧道工程实例,就施工期间盾构隧道管片上浮机理及控制进行研究探讨，力求为解决同类型盾构施工中管片上浮问题提供一些方法借鉴和建议。
0。
工程概述成都地铁2号线二期工程03标“保安村,龙泉东站”盾构区间长1490.108m，隧道埋深8。
6m，17。
40m;区间线路从保安村站以20‰坡度下坡至YDK54+100.00，随后以28‰坡度上坡至YDK55+050.00，最后再以2‰坡度下坡至龙泉东站。
本线路穿越地层均为成都地区典型的砂卵石地层，地下水位高、水量丰富、补给性强.施工过程当中，隧道左、右线在里程YDK53+300.00，330。
00、YDK53+420。
00，435。
00处下坡段掘进时，管片均不同程度上浮7，9cm，导致隧道管片局部接缝出现错台超限、破损严重现象，对工程外观和实体质量均造成不良影响。
1.盾构管片上浮的原因分析盾构管片上浮是在多种因素共同作用下产生。
就本工程本区段而言，产生盾构管片上浮原因主要有以下四点。
1。
1地下水作用力概述中已经提及,成都地区地层含水量丰富，且本文所述地铁施工里程正好位于区间线路的下坡地段，在下坡段的掘进施工中，地下水由于自身向低处流淌的特性，大量汇集于盾构机作业位置。
盾构机械设计制造时，为保证顺利掘进和管片拼装空间，盾构机的切削刀盘直径D与隧道衬砌管片的外径d有一定的差值（14cm），这就导致管片在脱出盾尾后，其实际处于四周无约束的状态。
盾构管片错台及上浮处理
盾构管片错台及上浮处理8月31日在下行线盾构掘进第32环完成时，隧道从25环到32环共计8环管片突然全部发生不同程度的错台。
经过测量确认最大错台量接近2.5cm（27mm），此8环管片相对于原拼装位置均发生了不同程度的上浮其最大上浮量为7cm（27环）。
1原因分析（1）我部对现场管片拼装质量每环都有专门的值班人员进行现场检查，当时25至31环在拼装完成后检查结果均满足规范要求，且螺栓均进行了2次复紧。
局部出现突然性的错台，而且主要集中在隧道底部，可以确定隧道管片在底部应该受到较大的外力作用，造成管片上浮错动，初步分析可能在此区段存在岩层裂隙（中山西路站底板施工过程中就出现过岩层突水的情况），地下水通过裂隙及水头压力进入隧道底部，从而造成较大的浮力，造成管片错台。
因为当盾构向前掘进出该区段后，后续管片就再未出现错台超限的情况，另外原来错台的管片发生了回弹，错台情况有回落的趋势，可能是盾构向前掘进后地层内的空间变大该区段的应力集中得到了释放。
2管片浮力计算选取下行线26环管片附近的地层作为计算的对象。
该段掘进区域内的地层主要有细砂、圆粒、强风化泥质粉砂岩和中风化泥质粉砂岩。
地下潜水位表面局隧道顶部距离约为5.85m左右。
图2-1 下行线第26环附近地层剖面图对于盾构隧道拼装的管片， 主要受到浮力及其自重的影响。
对单位长度管片进行计算，盾构隧道管片所受浮力按照隧道排出的水的体积计算：2-1管片自重：2-2可见，管片混凝土自重小于其所受浮力，当管片处于地下水中时会出现上浮的现象。
同时，隧道同步注浆浆液采用单浆液，初凝时间需8~10小时，低强度浆液不仅无法对管片提供约束， 相反管片可视为浸泡在液体之中而提供了上浮力。
（2）部分管片壁后注浆量不够，富水砂砾层稳定性较差，且水=228.9F gV kN 浮22()F=134.2354D d kN混压较高，盾尾壁后注浆腔口容易被外界砂砾石给堵塞，给注浆带来一定的难度，所以在下行线掘进期间，同步注浆系统常出现堵管等问题，使得浆液不能及时充填管片间隙。
盾构隧道管片上浮原因分析及应对措施 高伟
盾构隧道管片上浮原因分析及应对措施高伟发表时间：2018-05-24T17:23:57.303Z 来源：《基层建设》2018年第7期作者：高伟[导读] 摘要：衬砌管片上浮是盾构隧道施工过程中普遍存在的问题，一直困扰着盾构隧道的施工。
中铁上海工程局城市轨道交通工程分公司上海市 201900摘要：衬砌管片上浮是盾构隧道施工过程中普遍存在的问题，一直困扰着盾构隧道的施工。
针对宁波地铁3号线一期体育馆站到明楼站区间盾构隧道施工过程中出现的管片上浮问题，分析了盾构掘进过程中管片上浮的原因，并从地质条件、注浆方法、浆液选择、注浆参数控制、隧道上覆土、盾构姿态入手，提出了施工、设计过程中控制衬砌管片上浮的对策和针对性措施，为盾构隧道的施工和设计提供了参考。
关键词：盾构隧道管片；上浮原因分析；应对措施引言地铁盾构掘进施工过程中，管片上浮问题比较突出，部分项目甚至严重到需设置调坡以适合线路设计，造成了较大的工期及经济损失。
为了确保地铁隧洞线型满足设计及保证工程质量，需将管片上浮位移量控制在规定的合理范围内。
盾构掘进时管片的上浮主要是因为管片抗浮能力不足所引起，管片上浮问题受到多种复杂因素的影响，包括水文地质、工程地质、掘进工法及工艺措施、管片构造、管片后压浆等。
本文依托此项目的工程实例，从盾构工法特征、盾构作业姿态及管片后压浆等多方面着手，对管片上浮问题产生的原因进行了系统的分析及研究，并采取针对性施工对策及措施，很好地控制了管片的上浮[1]。
1管片上浮的危害隧道管片的局部上浮会带来一系列连锁反应：①由于管片上浮直接影响成型隧道的轴线偏差，并引起了衬砌结构侵入隧道的建筑限界；②管片上浮会引起管片间的错台，使纵向连接螺栓受剪，出现管片裂缝，严重着会剪断纵向连接螺栓，影响结构安全；③螺栓的剪断或管片间出现裂缝和错台等，都可能破坏管片的防水结构，进而引起渗漏。
不及时补救，破坏程度蔓延，某些地层中可能出现严重的管涌、流沙等事故；④上覆土受土体自重和管片上浮力的影响，产生局部裂缝或压缩现象，严重者会出现贯通裂缝，如果地层不透水，加之上覆土也受到浮力作用的影响，上覆荷载相应减小，无疑增加了隧道管片的上浮幅度；⑤在同步注浆的施工中，由管片上浮引发的上覆土裂缝会使浆液外流，注浆量也会明显增加，裂缝中水的补给会阻碍浆液凝固，更不利于上浮现象的改善；⑥千斤顶顶在管片上为盾构掘进提供所需的推力，如果局部管片上浮，将会导致盾构推进施工时上浮管片和临近管片的偏心受力，管片内力重新分布，甚至会引发管片裂缝或更严重的破坏；⑦因局部管片上浮导致的纵向连接螺栓受到的剪力会传输给相邻的管片上，致使管片内力重新分布，而且同样可能引发管片裂缝或更大的破坏。
盾构推进施工过程中隧道管片上浮问题分析
盾构推进施工过程中隧道管片上浮问题分析摘要：盾构隧道管片上浮控制是确保隧道线型符合设计要求和隧道建筑限界的关键，文章从盾构工法特性、衬背注浆、盾构姿态及线路走向等影响因素着手，对盾构掘进过程中管片产生上浮的现象、原因进行了分析研究，并提出了控制措施。
关键词：盾构隧道，管片上浮,位移控制1前言近年来在我国上海等软土地区城市地铁建设中，常常会遇到盾构隧道在施工阶段的上浮问题，严重者甚至要通过调坡等来满足线路设计要求。
盾构隧道管片上浮位移控制是确保隧道线型符合设计要求、满足隧道建筑限界的关键,在盾构掘进过程中,盾构隧道的上浮问题主要由于隧道在地层中失去抗浮能力所致,它受盾构衬砌同步注浆、盾构工法特性、工程地质及水文地质条件、盾构姿态和线路走向等因素影响。
上海轨道交通2号线西延伸段VI标区间隧道所在工程区域土体物理力学性质差、地下水位高、埋深浅、急曲线、大坡度设计线路等特点，致使施工阶段隧道上浮量最大达到9cm.因此，本文结合上海轨道交通2号线西延伸段VI标区间隧道管片上浮的工程实例，从盾构工法特性、同步注浆、盾构姿态及线路走向等方面着手，重点对盾构掘进过程中管片产生上浮的现象、原因及施工对策进行分析研究，为解决软土地区盾构隧道上浮问题提供一些建议.2工程概况及地质条件分析2。
1工程概况上海轨道交通2号线西延伸工程Ⅵ标区间盾构隧道单线全长1258米,区间隧道平面总体走向呈“C”字形，纵断面总体走向呈“V"字形。
隧道最大覆土厚度约为15.5米，隧道水平曲线最小转弯半径为399。
851米，最大纵坡为37％。
隧道外径为6200mm，内径为5500mm，衬砌为环宽1200mm的通缝管片，管片采用通缝拼装，M30双头直螺栓联接；环缝及纵缝间防水材料采用三元乙丙弹性密封垫.2.2工程及水文地质条件分析本区段隧道埋深中间深，两端浅，隧道顶板标高—1。
361～-11.129m。
盾构隧道穿越地层分布较稳定，分层界限明显,土层起伏变化不大。
盾构隧道管片上浮原因分析及应对措施
盾构隧道管片上浮原因分析及应对措施发表时间：2019-04-11T11:41:16.627Z 来源：《基层建设》2019年第2期作者：肖政伟[导读] 摘要：主要依托大连地铁2号线工程西安路站～交通大学站盾构区间富水硬岩地层施工，结合其他盾构隧道施工经验，通过对地质特性、盾构掘进姿态、浆液性能及注浆工艺等造成管片的上浮原因进行了详细的分析并给出了相应的过程控制方法与事后处理措施，成功地控制管片上浮，确保了成型隧道质量。
中国水利水电第五工程局有限公司四川成都 610000摘要：主要依托大连地铁2号线工程西安路站～交通大学站盾构区间富水硬岩地层施工，结合其他盾构隧道施工经验，通过对地质特性、盾构掘进姿态、浆液性能及注浆工艺等造成管片的上浮原因进行了详细的分析并给出了相应的过程控制方法与事后处理措施，成功地控制管片上浮，确保了成型隧道质量。
关键词：盾构隧道，富水硬岩，管片上浮，应对措施1前言管片上浮是盾构隧道施工过程中普遍存在的问题，管片上浮会直接导致管片破裂、管片拼装困难及防水隐患等工程质量问题，因此，管片上浮控制是确保隧道线型符合设计要求、满足隧道建筑界限及保障成型隧道质量的关键。
以大连地铁2号线工程西安路站～交通大学站盾构区间富水硬岩地层施工为背景，对盾构掘进过程中管片产生的上浮现象、原因及施工对策进行了分析研究，并从多方面提出了针对性措施，为制定控制管片上浮的措施提供参考和依据。
2工程概述大连地铁2号线工程西安路站～交通大学站盾构区间工程右线长1648.262m，左线长1707.939 m。
盾构区间平面线路出西安路站后沿南北向向南，通过半径为300m的曲线转入偏东西方向，再通过半径450m曲线接入黄河路，到达交通大学站。
右线隧道从始发井至中间风井均穿越中风化钙质板岩，中间风井至交通大学主要穿越强、中风化辉绿岩，局部为中风化钙质板岩。
左右线隧道全隧顶板均在水位线以下，全隧穿越地层节理裂隙发育，地下水类型主要为基岩裂隙水，主要赋存于中风化岩层中，略具承压性，水量丰富。
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2019 年第 6 期
岩层盾构法施工管片上浮原因分析与解决
张 平，刘国栋
（中交二航局工程装备分公司，湖北 武汉 430014）
摘 要： 在城市地铁土压盾构施工中，在风化岩层中掘进时经常会遇到管片上浮的现象，如果控制不当，会造成成型管 片质量不符合设计及验收规范，严重时需要线路调线才能解决。因此，盾构在此地层中掘进时，防止管片上浮是必须要 解决的问题。本文以广州地铁 14 号线某盾构区间为例，详细分析了管片上浮机理、原因及解决措施，并通过实践来验证 防控措施的有效性。
作者简介：张平（1981—），男，工程师，研究方向：盾构施工， 脱出盾尾后会立即受到大小约等于 2 倍管片重力的浮力
盾构设备。
影响，产生一定的上浮量，且等砂浆的初凝完成时，管
2019 年第 6 期
· · Engineering Technology and Application| 工程技术与应用 | 111
盾体的厚度 100mm 和盾尾间隙 30mm，会造成开挖土体
与拼装完成的管片外径上部和下部平均有 150mm 的建
筑空隙，且岩层短时间内基本无收敛，建筑空隙在相当
长时间内会一直维持，因此，最不利情况下，管片有约
150mm 的上浮空间。另外，盾构纠偏等造成的蛇形线路
会造成土体超挖，形成比理论开挖空隙更大的空间，增
片也已完成上浮且无法在后期对其进行调整。
3 解决措施 3.1 针对外部原因的措施
（1）针对存在的建筑空隙以及超挖的情况，提高 同步注浆量，将建筑空隙尽量填充充足，由以前的每环 注 5.5m3 提高到每环注 6m3，可以一定程度上将盾尾的 空隙填充。
加了管片上浮的空间。
2.2 管片上浮的内在机理
因为流溪河隧道局部与上部砂层联通，会造成与地
下水系连通，如尾部注浆不饱满时，后部的渗水会经过
通道往土仓流动，在盾尾会与同步注浆浆液混合后对浆
液进行稀释，稀释后的砂浆初凝时间会延长，且液体状
的砂浆和水的混合体会对管片产生较大的浮力，在此以
水为介质进行计算（若用砂浆计算则浮力更大），每环
补给。
本标段所使用管片为钢筋混凝土管片，管片外径为 6000mm，厚度为 300mm，管片综合密度为 2.59g/cm3， 同步注浆所用浆液配合比如表 1 所示。
将左线 309 ～ 337 环的管片姿态测量数据与初始姿 态做比较可得，盾构在这段纯岩层中掘进时产生了较明
显的上浮（如表 2 所示）。
2 管片上浮机理分析 2.1 管片上浮的外部原因
上浮，而脱出盾尾需要 1.5 环的掘进循环时间，正常情
况下 1.5h 即可完成 1 环的掘进。因此，正常拼装完成的
管片大约 2.25h 即可脱出盾壳的约束，进入砂浆混合液
的浮动区域，而该配合比拌制的砂浆的（暂且不考虑稀
释对初凝时间的影响）初凝时间为 10h，因此，在管片
表 2 管片上浮量统计表（mm）
管片所受到的浮力根据阿基米德浮力公式得：
F 浮 =ρ 水·V 排·g=1.0×103×3.14×62×1.5/4×9.8
=415.420×103kg/m3；V 水排
为排开水的体积，因隧道在水位线以下，因此取 1 环管 片的外包体积；g 为重力加速度，取 9.8m/s2。
关键词：土压盾构；岩层；管片上浮；防控措施
中图分类号：U455.43
文献标志码：A
文章编号：2096-2789（2019）06-0110-02
在城市地铁盾构施工中，会经常遇到强度较高、稳 定 性 较 好、 短 期 收 敛 较 小 的 地 层， 在 此 地 层 中 掘 进 施 工时，除了刀具磨损外，管片上浮也是一个质量通病。 因此开展对管片上浮的原因分析并提出解决措施很有必 要，可提高管片的成型质量，降低不合格率，提高盾构 施工的经济效益，对以后在同一工况下的盾构掘进施工 有着很好的借鉴意义。
1 工程介绍 本盾构区间盾构穿越地层中，洞身范围 <8-1> 中
风化砂砾岩、<9-1> 微风化砂砾岩地层占比达 74.1%， <8-1> 的 岩 石 质 量 指 标 RQD 为 80% ～ 85%，<9-1> 的 岩石质量指标 RQD 为 80% ～ 98%；隧道基本都在地下 水位线以下，<8-1> 的渗透系数 K=0.1m/d，<9-1> 的渗 透系数 K=0.008m/d，都属于微透水地层，局部有砂层 侵入隧道范围，且地下水与流溪河联通，有较强的水源
环号 PPS 导向系统显示垂直偏差 后期人工测量管片垂直偏差
差值（管片上浮量）
309 310 313 314 315 316 319 320 321 322 325 326 327 328 331 332 333 334 335 336 337 -55 -51 -50 -44 -49 -43 -47 -50 -55 -62 -70 -68 -64 -58 -56 -51 -46 -48 -57 -55 -57 32 28 48 47 63 56 97 89 98 83 80 63 76 78 91 74 71 58 39 25 26 87 79 98 91 112 99 144 139 153 145 150 131 140 136 147 125 117 106 96 80 83
根据管片密度可得每环管片的重力为：
G 管片 =ρ 管片·V 管片·g =2.59×103×3.14×(62-5.42)/4×1.5×9.8
=204.43kN
（2）
因此每环管片受到的合力向上，大小为：
F 合 =F 浮 -G 管片 =415.42-204.43=210.99kN
（3）
根据上述计算，每环管片脱出盾尾约束后立即产生
盾构机一般在结构设计时会使刀盘的开挖直径稍大 于盾体直径，本标段使用的罗宾斯土压盾构机的刀盘开
表 1 同步注浆配合比参数表
水泥 /kg
130
膨润土 粉煤灰 砂
水 初凝时间 28d 强度
/kg
/kg /kg /kg
/h
/MPa
42
430 790 523
10
19.1
挖直径为 6300mm，而盾体的外径为 6260mm，再加上