盾构法隧道施工中管片上浮分析和预防
岩层盾构法施工管片上浮原因分析与解决
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。
盾构隧道管片上浮原因分析
盾构隧道管片上浮原因分析及控制办法一、前■&在盾构掘进中，管片上浮是一个超级棘手、超级令人头痛的问题。
造就一条外观完美、曲线圆滑的好隧道，控制管片上浮是咱们地铁建设中的重中之重。
二、管片上浮的限制与危害管片上浮是指管片离开盾尾后，在受到集中应力后产生向上运动的现象。
《规范》规定盾构掘进中线平面位置和高程允许误差为土50mmo管片拼装误差控制为土50mm…隧道建成后，中线允许误差为高程和平面为±100mm,且衬砌结构不得侵入建筑限界。
由此推算管片上浮允许值与盾构姿态、管片姿态紧密相关，因此均应限制在土30mm之内才能保证不侵限，并使管片外侧取得均匀的注浆回填。
管片上浮的危害：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、破损和漏水，降低管片结构的抗压强度和抗渗压力。
3、管片上浮的环境特征（1）、从地层地质情形来看，管片在硬地层＜8＞岩石中等风化带，＜9＞岩石微等风化带容易上浮，且地层越硬上浮情形越严峻。
第二，在上软下硬地层中引发的管片上浮也比较严峻。
⑵、从线路特征来看，在变坡点、上坡段、反坡点，尤其是在竖曲线的最低点，管片上浮比较严峻。
⑶、从管片上浮影响范围来看，一般是10〜15环持续出现上浮情形。
⑷、从管片上浮的速度和快便来考虑，在开始上浮的第一天，数值一般能够达到稳固值的2/3,第二天上浮值为稳固值的1/4〜1/3,到第三天、第四天管片就再也不有上升的趋势，慢慢稳固下来。
⑸、从其他方面，比如注浆不饱满且水大时；上下千斤顶推力差过大时；螺栓未拧紧时；受浆液性质的影响时；管片由于螺栓的影响而自身带有的特性等都或多或少的会引发管片的上浮。
4、管片上浮的原因结合在广州三号线客大盾构区间的施工经验，可从以下四个方面来分析管片上浮的原因（1）、同步注浆不饱满，从而存在上浮空间本工程拟采用一台德国HERRENKNECHT公司设计与制造的e6250mm复合式盾构机进行施工。
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。
盾构隧道管片上浮原因分析及应对措施
8 8 丨工程机械与维修
及 时 填 充 空 隙 ，就 会 出现管片上浮现象。 2 . 3 衬砌背后注浆质量
对 管 片 衬 砌 结 构 进 行 壁 后 注 浆 时 ，随着注浆压力提高上 浮 现 象 也 逐 渐 明 显 。衬 砲 背 后 注 浆 主 要 目 的 有 三 ：一是防止 地 层 变 形 ，二 是 确 保 管 片 受 力 均 匀 和 变 形 的 稳 定 ，三是提高 随道的抗渗性。及时填充管片背后环形建筑空隙是解决管片 位 移 的 关 键 。管 片 脱 出 盾 尾 后 ，管片一边受到 盾 尾 的 约 束 不 能 上 浮 ，另一边受到凝固的壁后注浆的约束也不能上浮。管 片 脱 出 盾 尾 后 ，若 同 步 注 浆 压 力 不 足 或 者 注 浆 强 度 不 能 达 标 ， 管片在浆液浮力作用下仍会产生上浮现象。 2 . 4 掘进参数及姿态控制
大 量 的 蛇 形 运 动 增 加 了 盾 构 前 进 的 “抬 头 ”及 “栽 头 ” 现 象 ，同 时 过 量 超 挖 形 成 了 一 定 空 间 。有 关 文 献 131研究表 明 ：一 般 在 软 岩 地 层 中 管 片 上 浮 较 小 ；在 黏 土 、硬质地层 中 隧 道 上 浮 较 大 。通 常 地 下 水 发 育 的 硬 质 地 层 ，下坡处的 管片上浮现象往往更加明显。 2 . 2 管片与围岩间建筑空隙
盾 构 法 隧 道 的 管 片 成 型 安 装 质 量 的 好 坏 ，直接影响到 随 道 线 型 是 否 满 足 设 计 轴 线 和 建 筑 界 限 的 要 求 m 。盾构施 工 过 程 中 会 受 地 质 、水 、同 步 浆 液 等 因 素 的 影 响 ，管片脱 出 尾 盾 后 ，经 常 会 发 生 管 片 向 上 位 移 现 象 ，即所谓的管片 上 浮 |21。管 片 上 浮 会 造 成 成 型 姿 态 超 限 ，严重时影响线路 设 计中隧道的高程、走 向 和 净 空 ，同时增加施工成本。
盾构隧道施工阶段管片上浮的力学分析
材料与设备
盾构隧道施工的主要材料包括管片、衬砌、防水材料等。其中，管片是盾构 隧道施工的关键组成部分，通常由混凝土或钢筋混凝土制成，具有较高的强度和 耐久性。在施工过程中，管片需要与盾构机配合使用，通过拼装成环来形成隧道 的主体结构。
盾构机是盾构隧道施工的核心设备，主要由刀盘、盾构壳、拼装机等组成。 在施工过程中，盾构机的刀盘切削土体，盾构壳保护开挖面，拼装机则负责将管 片拼装成环。此外，还需要通风设备、给水设备、起重设备等辅助设备来完成盾 构隧道施工。
参考内容
一、引入
盾构隧道是一种常见的地下工程建设形式，其隧道衬砌通常由一系列管片拼 接而成。管片接头作为隧道衬砌的关键部位，其抗剪力学性能直接关系到隧道的 稳定性、安全性和使用寿命。因此，研究盾构隧道管片接头抗剪力学性能具有重 要意义。
二、抗剪力学性能分析
盾构隧道管片接头抗剪力学性能主要包括抗剪承载力和剪切变形两个方面。 抗剪承载力是指管片接头在受到剪切力作用时所能承受的最大荷载，是评价接头 性能的重要指标。而剪切变形则反映了管片接头在受到剪切力作用时的变形程度， 其大小直接影响着隧道的整体稳定性。
研究方法
本次演示采用实验模拟与数值分析相结合的方法，对铁路盾构隧道管片结构 接缝的力学行为进行研究。首先，通过实验模拟获取管片接缝在不同荷载条件下 的变形、开裂、疲劳等性能数据；其次，利用数值分析方法对实验结果进行深入 分析，探讨管片接缝力学行为的规律和特点；最后，结合实际工程实践，对实验 结果进行验证和应用。
4、改进管片连接方式：采用更加可靠的连接方式，提高管片的整体性和稳 定性，降低上浮的可能性。
5、增加止水措施：在掘进过程中加强止水措施，降低地下水压力对管片的 作用。
结论
盾构隧道施工阶段管片上浮是一个常见的力学现象。为了解决这一问题，可 以通过优化掘进参数、加强地表沉降控制、增加管片配重、改进管片连接方式和 增加止水措施等手段来降低管片上浮的可能性。在施工过程中，需要综合考虑各 种因素，制订合理的施工方案，以确保工程质量。
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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。
洞顶覆盖大部分为〈5Z-1〉、〈5Z-2〉地层。
隧道洞顶埋深18～40m。
3 隧道管片上浮位移跟踪及分析3.1管片上浮位移跟踪本区间隧道平面总体走向呈“V”字形，纵断面总体纵向成“W”字形，最大埋深50米、地下水位高、地层起伏大、坡度大等特点。
在掘进的过程中，一直跟踪测量管片中心线高程，一般的检测频率为每天一次，在发现管片上浮较严重的区段，加强检测频率，一天两次。
在施工过程中，发现在硬岩地层和隧道处于下坡竖曲线上时，管片上浮程度较大。
以右线为例，在下行线坡度为27.75‰的第88环~96环和上行线坡度36.21‰的第841环~第850环段管片中心高程上浮值进行统计，见表1、表2。
表 1 环片姿态检测成果表仑大盾构区间右线环片姿态检测日期:2004.11 单位 mm表 2 环片姿态检测成果表3.2跟踪数据分析根据以上的管环检测成果，管片上浮位移趋势图，如下：图1 右线第88~96环段管片上浮位移趋势图图 2 右线第841~849环段的管片上浮趋势图从上面管片上浮位移趋势图来看，在下坡27.75‰的第88环~96环段管片拼装24小时内上浮速率最快，最大上浮位移达60mm，管片拼装48小时后累计上浮达75mm，约一周后上浮位移稳定在99mm左右。
在上坡度36.21‰的第841环~第850环段拼装24小时后最大上浮位移达33mm，管片拼装48小时后累计上浮达50mm，约一周后上浮位移稳定在70mm左右。
上浮位移检测成果表明，在下坡隧道管片在拼装后两天内，管片的上浮值占累计位移的80%~85%，特别是在拼装24小时后上浮速度很快，后期上浮速率逐步趋于稳定。
在拼装24小时后下坡时管片的上浮值明显大于上坡时的上浮值。
4 隧道管片上浮的影响因素分析4.1衬砌环形建筑空间盾构机切削刀盘直径D与隧道管片外径d有一定的差值，当管片脱出盾尾后，管片与地层间产生一环形建筑空间。
不及时填充此空间，就给管片提供了上浮条件。
4.2过量超挖影响盾构机在掘进过程中的隧道轴线与理论轴线有一定的差值，在掘进过程中时时在调整盾构机的姿态，盾构机走的线形是“蛇形”。
当盾构机刀盘处于几种地层交错界面时，盾构机很容易产生“爬坡”和“栽头”现象，无形中增加了管片外的建筑空间。
4.3水文地质与线路坡度影响在软弱地层中，由于围岩自稳性差，应力释放快，塑性变形大，这一环形空间在管片脱出盾尾后，拱顶围岩极有可能发生变形引起地表过量沉降，减小了围岩与管片之间的间隙，有利于即时约束管片上浮的趋势。
在硬岩地层中，管片脱出盾尾后，由于基岩的稳定性，环形建筑空间在相对长时间内是稳定的，脱出盾尾的管片是处于无约束的状态，若得不到及时的约束，管片就会产生较大的位移。
在透水层中盾构掘进形成的环形建筑空间在充满水或浆液的情况下，隧道管片全部浸泡在盾构掘进形成的圆形坑道之中，隧道管片在全断面地下水（或未凝固的浆液）工况下，管片本身就有上浮的趋势。
4.4浆液影响刀盘开挖直径与管片之间有一个建筑空隙，在管片完全脱出盾尾后，就要及时的填充这个间隙，以此来约束管片的位移。
通常采用的同步注硬性单液水泥砂浆来填充这个空隙，砂浆能否填充密实并较早的提供强度是限制管片位移的关键。
如果砂浆在管片脱出盾体后还是处于液体状态，将给空心筒体状的隧道提供一定的浮力，隧道结构本身的自重并不能完全平衡这个浮力。
以本区间隧道外径6m，内径5.4m、宽1.5m的管片为例：（1）管片自重：G=γ×Vc=24×8.05=193.2KN（2）管片在脱出盾尾后受到的力还包括：相临管环连接螺栓的约束力、推进油缸撑靴提供的竖向摩擦力，实践表明这两个力不会超过400t。
（3）砂浆浮力：F=ρ×g×V=1825×9.8×42.30=758.14 KN式中：管片混凝土比重为：24KN/m³,方量为8.05 m³，一环管片所占空间体积42.30 m³。
在下坡地段，管片受到的浮力还有与水头压力差。
（4）管片脱出盾尾后，隧道管片在一定长度范围内就像两端固定的“弹簧梁”，一端受到盾尾（盾构机主机重350吨）的约束不能上浮，另一端受到已经凝固的水泥砂浆的约束也不能上浮，如果“弹簧梁”越长，即管片悬浮在不能达到初凝和一定的强度的同步注浆浆液中越长，虽然管片间以螺栓连接，但在浮力的作用下发生弹性变形，不能完全抑止管片上浮，在浮力和外力的作用下必将产生上浮现象。
（5）盾构机的重量主要集中在前面的盾体，盾尾至拖车五范围内基本无荷载，管片脱出盾尾后失去了约束，同时还受到周围围岩的作用，很容易引起管片的上浮。
由此可以看出，（3）、（4）、（5）项合力大于（1）、（2）项合力，即在建筑空隙填充不饱满或浆液还处于液体状态的情况下，管片自重及另外的两个力无法克服砂浆的浮力，这就解释了在管片拼装初期隧道上浮位移发展较快的原因。
4.5 盾构机推力影响本区间盾构隧道设计轴线平面上呈“V”字形，纵断面呈“W”字形，无论是盾构机偏离轴线以下还是线路曲线的变化，都要通过调整各组油缸推力来达到纠偏的目的。
特别是在下坡时，盾构机底部油缸推力的增大将在设计轴线法线上产生一个向上的分力，这个分力对管片的上浮产生很大的影响，特别是在同步注浆液没有完全提供约束力的情况下。
以25‰的坡度为例，油缸千斤顶推力为平均为1200t时，法线方向的分力为25‰×1500＝300t，该分力方向是垂直于隧道轴线，施工时该力反复作用在管片上，也使管片有个上浮的趋势。
5 管片上浮的控制措施从不同的角度分析了管片产生上浮的原因，在后续的施工过程中针对不同的因素提出以下相应的应对措施以指导施工生产。
5.1 二次双液注浆和同步注浆在硬岩地层解决管片上浮问题，实质上是注浆稳定管片与管片上浮的竞赛，盾构机自身的构造决定只能通过盾构机注的同步注浆，在浆液性能上的特点决定了浆液不可能完全限制管片上浮。
唯有双液速凝浆液彻底解决管片上浮的问题。
双液速凝浆液在浆液性能的选择上应保证浆液的充填性能，初凝时间与早期强度，限定扩散范围防止流失。
才能保证隧道管片与围岩共同作用形成一体化的构造物。
在本区间盾构机始发前通过对区间各种地层的地质和水文条件差异的分析，配置了4种不同单液硬性水泥砂浆，初凝时间6小时～10小时。
实践表明，初凝时间为6小时的浆液虽然能较早的提供强度，但是在浆液的运输及泵送的过程中，极易造成注浆管路的堵管，严重影响施工进度，初凝时间为8小时的浆液比较适合本区间的施工。
日本青木公司承担的广州地铁一号线黄沙～烈士陵园区间盾构掘进，采用的双液速凝浆液，初凝时间最短为6秒，全段隧道管片上浮的情况极少，最大值仅仅10mm。
由于盾构机自身设计的特点，通过盾构机自身管路只能注单液浆，如果双液浆由盾构机的同步注浆管注入，极易引起管路堵塞，并且影响盾尾密封刷。
目前大多数施工单位在使用海瑞克盾构机均采用同步注浆，在需要二次注浆时使用国产的双液注浆泵，由于注浆泵体积大，注浆时掘进施工须停下，影响施工进度，在工期紧张的情况下，均是在不得已的情况下临时注入双液浆，没有形成系统的和完整的密闭环，广州地铁四号线仑大盾构区间采用江苏产的气压注浆泵，具有体积小，操作简单，安全性高，在第6～10环通过手孔注入双液浆，成功解决了盾构机掘进与注浆的矛盾。
5.2 盾构机姿态控制盾构机过量的蛇形运动必然造成频繁的纠偏，纠偏的过程就是管片环面受力不均匀的过程，所以要求盾构机掘进过程中必须控制好盾构机的姿态，尽可能地沿隧道轴线作小量的蛇形运动。
发现偏差时应及时逐步纠正，不要过急过猛地纠正偏差，人为造成管片环面受力不均匀，根据统计结果每环管片纠偏量不应大于每环3mm。
5.3 掘进速度控制掘进速度的控制也直接影响到管片上浮的程度。
一般情况下在粘土层等较软的地层中掘进时，推进速度很快，同步注浆浆液就跟不上推进的步伐，造成管片外的建筑空隙充填不密实。
浆液也不能及时的提供一定的强度限制管片位移。
所以一般以缓慢推进为宜，推进速度不大于50mm/min。
以确保管片在脱出盾尾后不会因浆液的问题而产生不稳定的位移。
5.4合理控制盾构机掘进高程在本区间施工过程中，根据检测到的管片上浮的统计值，通过和隧道设计轴线的比较，发现管片上浮较严重时，及时的将盾构掘进高程降至设计轴线以下50mm，以此来抵消后续掘进的管片上浮值，使隧道轴线最大程度的接近设计轴线。
6 结论隧道处于埋深较深的富含水硬岩地地层，管片背后环形建筑空间的存在给管片上浮造成客观的外部条件，而在软弱渗水土层或砂层中，虽然隧道管片也存在上浮的趋势，隧道围岩应力释放可以限制管片上浮。
本文所列举管片上浮的主要原因是因为隧道管片有上浮的空间，由于未对上浮空间及时进行填充固结而造成的，在施工中针对复杂多变的地质情况，准确预测地质，对各种施工信息进行动态分析及控制，通过技术与经济的比较，适时作出合理的适应不同地质条件的浆液配合比，动态管理浆液，同时，不断收集总结盾构机掘进过程中的各种掘进参数，摸索出不同地质条件下与之相适应的掘进参数的变化规律，最大程度地控制隧道管片在施工过程阶段的位移和变形，以满足设计和规范要求。