成都典型泥岩地层管片上浮原因分析以及控制技术措施(韩涛)

成都典型泥岩地层管片上浮原因分析及控制措施随着我国城市地铁盾构施工技术的发展，盾构施工越来越多地应用于各种典型地层。本文根据成都泥岩地层的特点，探讨了成都典型泥岩地层盾构施工中控制管片上浮的问题。关键词：盾构施工；泥岩地层；灌浆。分段浮动介绍随着盾构施工在我国的兴起，盾构技术越来越成熟，并不断应用于各种典型地层。在许多盾构施工中，成洞质量是许多单位如业主、施工人员、监理和设计人员密切关注的结果。它直接关系到已形成的隧道能否投入地铁运营，人民的安全能否得到保障。成都典型泥岩地层盾构施工过程中，管片上浮直接导致大量管片错位、损坏，甚至直接影响已形成隧道的线型超限。成都地铁三号线一期工程主要位于泥岩地层，部分标段存在泥岩地层段上浮问题。管片的浮动量在0 10厘米和10厘米之间，导致管片连续错位和断裂，引起业主和其他外部单位的高度重视。通过总结实际建设中的经验教训，我们可以得出结论。1.泥岩地层中引起向上浮力的主要因素是同步注浆浆液和水。2.通过同步注浆和二次注浆控制管片上浮，防止管片上浮引起的管片错位和损坏是可行的。2泥岩特征泥岩地层根据风化程度主要分为全风化泥岩、强风化泥岩和中风化泥岩。(1)全风化泥岩：褐黄色、棕红色、紫红色夹灰白色，主要由粘土矿物组成，岩体极软，岩芯呈土柱状，有少量碎块。该层沿线分布广泛，发育厚度不均匀。层厚0.50 4.60米，部分地段缺失。(2)强风化泥岩：褐红色、紫红色，泥质结构，裂隙较发育。岩芯多为碎块状和短柱状，岩体松软，属极软岩。岩芯碎块可用手破碎，岩体基本质量等级为五级，层厚一般为0.70 9.20米(3)中风化泥岩：褐红色，紫红色，中厚层，泥质或微钙质结构，泥质胶结。岩芯多为柱状，少量碎块状，相对完整，岩体较软，极软岩，锤击易碎，部分地段夹层较弱或差异风化明显，易风化，遇水易软化，岩体基本质量等级为五级，厚度一般为1.50 14.10米3泥岩地层控制段浮动技术3.1泥岩地层对盾构施工的影响当盾构机通过泥岩地层时，刀盘开挖直径大于盾构机直径，泥岩地层渗透性差，自稳能力强，盾构机与盾构机外部土壤产生的摩擦力小，盾构机的滚动角度变化快， 刀头前的水和部分气体将从盾构机的外部流到组装好的管片的后面，这将影响盾构施工的同步灌浆质量，管片后面的间隙将不会被填满，泥浆中的水不会渗透，泥浆不会在短时间内达到固化状态，管片将不会稳定，导致管片漂浮、交错和损坏。3.2段的浮动分析从施工现场实际检查中得出的结论。对浮动段顶部11点钟和1点钟的提升孔的检查显示，形成的段壁大部分是水或空气。因此，当管片与盾尾分离后，管壁与土壤之间的间隙可能被各种液体包裹，或者下部可能被各种液体包裹，而上部只有少量液体或没有液体，从而产生向上的浮力。主要液体有当管片与盾尾分离时，如果同步注入的泥浆不能达到初凝和一定的早期强度。这些节段被封闭在墙后注入的水泥浆中，从而形成比水更大的浮力。经检验，盾构管片上的浮力可分为“静态浮力”和“动态浮力”。静态浮力是由泥浆、灌浆泥浆或地下水包裹的部分。导致局部区域浸泡在液体环境中。由此产生的向上浮力，即动态向上浮力，是随着盾构尾管片墙后灌浆的施工过程，可能导致管片向上漂浮、局部错开、破裂、挤压或其他破坏性形式的力。这个力不一定是真正的浮力，它可能是一个集中的力，或一个分布的力，可能作用在管片环的底部，或可能作用在管片环周围的任何灌浆孔位置，因此本文将不讨论这个力的计算方法。3.2.1静态隆起计算方法当管片被地下水和灌浆泥浆包裹时，根据浮力定律，管片环的上部浮力为：f浮点=R02rj其中R02是管段的外径，rj是泥浆的体积密度(当考虑水的浮力时是水的体积密度，当考虑泥浆的浮力时是泥浆的体积密度)。3.3控制管片上浮的技术措施基于以上对管片上浮的分析，同步注浆和水是导致上浮的关键因素，也是盾构施工不可缺少的一部分。在泥岩地层施工中，很难满足盾构施工的要求，也很难产生较小的向上浮力。因此，通过二次灌浆和同步灌浆相结合来达到施工质量要求是本文的重点。3.3.1。同步灌浆同步注浆通过同步注浆系统和盾构尾部注浆管进行，同时盾构向前推进并在盾构尾部形成间隙。当护罩尾部的间隙形成时，及时填充泥浆。因此，可以及时支护围岩，有效防止岩体坍塌，控制地表沉降。(a)同步灌浆目的(1)尽快填筑地层，减少地基沉降，确保周围环境的安全。(2)确保管片衬砌的早期稳定性和间隙的密实性。(3)作为衬砌防水的第一道防线，提供长期、均匀、稳定的防水功能。(4)作为隧道衬砌结构的加固层，具有耐久性和一定的强度。(2)同步灌浆量注浆量的确定以盾尾建筑物的空隙体积为基础，结合地层、路线和掘进方法考虑合适的充满系数，以保证密实充填的目的。根据实际施工情况，这里的饱满系数包括灌浆压力产生的压实系数、取决于地质条件的土质系数、施工消耗系数和隧道法产生的超挖系数。一般情况下，主要考虑土质系数和超挖系数。土壤质量系数取决于地层特征，一般为1.11.5。在整体性好、自稳能力强的坚硬地层中，泥浆不易渗透到衬砌周围的土壤中，所以最好采用较小的土壤系数，甚至不考虑。超挖系数是正常情况下盾构尾部间隙的修正系数，一般只在曲线段施工时产生(直线段盾构机身与隧道设计轴线夹角较大时也会产生，其值一般较小，不能考虑)。它的具体数值可以计算出来。上述满足系数需要在考虑时累计。同步注浆量：的经验计算公式Q=VV:填充体积(屏蔽结构导致的空隙):注射速率V=(D2-d2)升/4D:刀头外径D:管片外径L:段长度(3)同步注浆速度和注浆压力灌浆速度应根据盾构机的掘进速度进行控制，以便在均匀灌浆后，灌浆压力应控制在1巴至3巴之间3.3.2。二次灌浆二次灌浆主要采用双液浆进行灌浆，A液(水泥水)和B液(硅酸钠水)分为两种类型。二次注浆泵通过管片提升孔将浆液注入管片管壁后，施工中以时钟点为标准，注浆点在3-9点范围内(含3-9点)。(a)二次灌浆目的(1)防止同步浆液不饱满，造成上段壁后间隙大，下段浆液上浮。(2)固定管片，防止管片因静浮力而发生变化，解决静浮力引起的管片漂浮和平台错位。(3)形成挡浆环，切断泥浆和水，降低静浮力。(4)分解同步灌浆产生的浮力。(2)二次灌浆的量和压力二次灌浆压力是决定灌浆量的决定性因素。二次灌浆压力主要由盾构管片组装后螺栓接头能够承受的最小破裂压力决定。一般压力不超过5巴。灌浆量根据二次灌浆压力控制。(3)注浆浆液配合比二次灌浆泥浆的配合比材料水泥水硅酸钠水配合比1:11:11:1初始凝固时间不到20岁(4)二次灌浆的关键技术措施根据盾构法施工的特点，采用二次注浆与同步注浆相结合的方法来控制管片的上浮、错位和破损。主要控制技术措施如下：(1)、二次灌浆应遵循同步灌浆，防止延时距离过长，达不到预期效果；(2)灌浆孔应尽可能设置在拱顶3点至9点的范围内，以便更好地固定环段，堵塞顶部水流通道；(3)、注浆孔位置应设置在盾尾3环的后面(具体设备情况待确定)；(4)、浆液凝固时间应控制在20s以内；(5)、注浆控制注浆压力和注浆量；(6)、二次灌浆应与同步灌浆相结合，随盾构掘进的开挖，不间断施