壁后注浆引起盾构隧道上浮对结构的影响

摘 要：近几年来，随着城市地下空间利用力度的不断加大，盾构施工技术以其对周边环境影响小、安全性高、成型质量高和施工进度快的优势被广泛的应用在各种地下工程中，已成为地铁隧道工程、市政管线工程等地下大型工程的主要施工方法。本文从盾构法施工概念和特点入手，阐述了壁后注浆引起盾构隧道上浮对结构的影响。

关键词：盾构施工；隧道工程；壁后注浆

壁后注浆是盾构法施工中的关键环节，也是必备工序，其施工质量的好坏不仅影响到底层变形，甚至会引发隧道施工期间出现上浮，对整个结构造成不良影响。因此，在目前的工程施工中，必须要高度重视壁后注浆施工要点，从根本上杜绝壁后注浆引起的盾构隧道上浮现象，从而保证工程施工整体性和安全性。

一、盾构法概述

盾构法在施工中有着环境影响小、施工速度快、适应能力强、安全性高以及不对周边环境造成影响的优势，因而被广泛的应用在世界各地地下工程和隧道工程施工中，在我国当今建设领域占据着相当重要的地位。但是，随着盾构隧道施工规模和直径的不断增加，对施工质量的要求也越来越严格，这使得一些管片在脱落之后经常会出现盾尾整体或者局部存在上浮，给工程结构受力、接缝防水等方面造成一定的影响。因此在施工中，我们必须要对盾构法施工概念和特点做分析。

1、盾构法概念

作为的盾构法主要指的是在工程项目中以暗挖法为主的全自动机械化施工技术，是通过将盾构机械在地下或者山体之中向前推进，然后通过盾构外壳与管片支撑四周围围堰，以防止隧道内部出现塌陷，同时在开挖的前方采用切削装置来进行土体开挖，通过土壤运输机械浆挖出的碎屑、土壤运出洞外。这种施工技术是利用后方的加压顶进装置来推动，并在施工的同时拼装预制混凝土片，然后形成一个科学、安全的隧道施工方法。

2、施工特点

就过去多年的盾构法施工实践分析，这类施工方法存在着施工安全、开挖速度快的优点，而且在施工的过程中推进、出土和拼装等过程都是由电子设备自行控制的，施工劳动强度低，不影响地面交通设施和地下管线设施，是施工效率高、投入小的现代化施工方法。

二、壁后注浆机理的研究

在当今工程项目中，壁后注浆的应用越来越广泛，是对盾尾空隙进行填充的主要方法。但是在施工中，经常因为注浆材料进入空隙后将上覆土压力进行压缩，从而使得隧道周围的土体发生变形，因而造成结构质量影响。因此在施工的过程中，我们必须要深入的研究壁后注浆机理和注意要点，确保整个工作的顺利、持续开展。

1、注浆压力

在注浆压力的确定上需要综合考虑多个不同的方面，从土壤性质、形状以及前方水泥土压力、覆盖层厚度、注浆压力等多个方面进行分析，从而避免注浆压力过大的产生。同时，注浆的过程中我们应当科学控制注浆压力，避免过大压力的出现，这是防止劈裂现象产生的重要手段。

2、注浆量

注浆量的确定是以盾尾建筑空隙作为基础进行的，并且在注浆的时候考虑了浆料向土体渗透量，超挖、渗漏、挖掘和线路的影响，从而达到填充密实的目的。在目前注浆量计算工作中，整个计算方式的常用公式为Q=Va，其中V代表需要计算的空隙量，a代表注浆率，通常都是在材料特性、土质的基础上进行综合分析的。

3、注浆材料的扩散

选择科学、合理的壁后注浆材料是保证注浆质量的关键，这一环节直接影响着注浆成本、注浆效果。在目前的工作中，为了提高注浆质量，通常在材料选择上选择了填充性好、流动性强、离析少的材料。

三、壁后注浆引起盾构隧道上浮对结构的影响

1、影响因素

盾构工法以其对环境影响小、适应性好等优越性广泛应用于各地的隧道建设中，在我国的现代城市建设过程中占据了很重要的地位。随着盾构隧道直径的不断增大、技术要求的不断提高，管片在脱出盾尾后的整体或局部上浮问题逐渐凸显出来。盾构隧道的上浮对结构受力、接缝防水等都会产生较大的影响，过大的上浮变形甚至会影响隧道在正常运行期内的使用。对于上浮的原因，可以归纳为2个方面：存在造成上浮的空间（外在条件）和具有产生上浮力的作用（内在因素）。前者主要是施工中的盾尾空隙，后者则可能由壁后注浆、千斤顶的顶进推力、泥水盾构隧道过大的切口水压、地下水以及隧道下层土在开挖后回弹等因素造成。

2、纵向分析模型建立及参数确定

2.1纵向分析模型

本文基于弹性地基梁理论建立纵向分析模型。由于地基梁搁置在地基上，当有荷载作用时，地基梁与地基一起发生沉陷，此时，在梁底和地基表面将存在相互作用力，其大小与地基沉降量有密切关系。因此，在弹性地基梁理论中，最关键的问题是确定地基反力和地基沉降之间的关系。目前常用的方法是应用温克尔假定，即地基表面任一点沉降与该点单位面积上的压力成正比。该假定实质上是把地基模拟为刚性支座上一系列独立的弹簧，考虑了梁本身的弹性变形，其缺点是没有反映地基变形的连续性。

2.2模型计算参数的确定

（1）试验测定壁后注浆产生上浮力的大小

由于壁后注浆液在凝结过程中对结构的上浮力与浆液配比、龄期等多个因素有关，本文通过设计合理的模型试验进行测定。其中，隧道模型为中空的圆柱体，两端封闭，在其上端连接有通水管和通气管各一根。

3 上浮对结构的影响及其因素分析

3.1 纵向分析

盾构隧道环间接缝张开量不仅决定缝的防水质量，还能反映螺栓及周围混凝土的受力情况，可作为衡量盾构隧道施工质量的重要指标。

3.2 不同计算参数对结构的影响分析

在上述基本参数的基础上，仅改变某一参数值，保持其他参数不变，研究结构受到的影响随该参数的变化情况。

四、结束语

壁后注浆引起的环缝最大张开量除与注浆浆液、注浆压力等有关外，还受土层反力系数、环缝连接螺栓数量、隧道掘进速度及管片环宽度的影响，且较为显著，主要表现为环缝最大张开量随土层反力系数、环缝连接螺栓数量的增大而减小，随隧道掘进速度、管片环宽度的增大而增大。■

参考文献

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[3] 叶飞，朱合华，丁文其. 基于弹性地基梁的盾构隧道纵向上浮分析[J]. 中国铁道科学. 2008（04）