北京市地铁盾构隧道设计施工须知4128.docx

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1、北京地铁铁盾构隧隧道设计计施工要要点北京城建建设计研研究总院院 杨秀秀仁摘要：北北京地铁铁五号线线首次在在北京地地区采用用盾构法法修建地地铁隧道道，盾构构试验段段工程已已经取得得成功。鉴于盾盾构隧道道设计和和施工在在很大程程度上依依赖于地地质条件件，而北北京与上上海和广广州的地地质条件件差异较较大，因因此，通通过盾构构试验段段工程对对设计和和施工进进行了系系统的研研究。一、工工程背景景及盾构构隧道基基本情况况1、地铁五五号线概概况 北京京地铁五五号线南南起丰台台区的宋宋家庄，北北至昌平平区的太太平庄。线路全全长277.6KKm，在在四环路路南北分分别采用用了地下下和地面面、高架架线路型型式，南

2、南段的地地下线长长16.9kmm，北部部的地面面和高架架线100.7kkm。全全线共设设22座座车站，其其中地下下站166座，高高架和地地面站66座。图图1为地地铁五号号线工程程线路示示意图。图 1 北京地地铁五号号线工程程线路示示意图 在在地铁五五号线工工程地下下线路段段，部分分线路受受环境条条件限制制，隧道道基本在在现状低低矮破旧旧的建筑筑物下通通过，对对地面沉沉降的要要求较高高，加上上工程地地质和水水文地质质条件复复杂，地地面无降降水条件件，因此此采用盾盾构法施施工。采采用盾构构法施工工的区段段为宋家家庄刘刘家窑地地段、东东单和和平里北北街地段段。2、盾构构试验段段概况 由由于北京京以往

3、没没有采用用盾构法法施工地地铁隧道道的工程程经验，且且本地区区的地质质条件与与国内其其他采用用过盾构构法施工工的城市市有比较较大的区区别，为为了确保保地铁五五号线正正式施工工能够顺顺利进行行，首先先选择正正线典型型的地段段开展试试验段施施工，以以摸索和和掌握北北京地区区特有条条件下的的盾构隧隧道设计计、施工工技术。 盾构构试验段段选在北北新桥站站雍和和宫站区区间线路路的左线线（西侧侧），试试验段隧隧道长度度约6888m。试验段段线路平平面见图图2，由由图上可可以看出出，试验验段隧道道基本在在现状建建筑物下下方穿过过。图2 盾盾构试验验段线路路平面图图3、试试验段工工程地质质及水文文地质条条件(

4、11)工工程地质质条件 沿沿线隧道道通过的的地层均均为第四四纪冲洪洪积地层层，除表表层的填填土外，主主要有粘粘土、粉粉土、砂砂及卵石石等地层层，其中中卵石的的最大粒粒径为2250mmm。图图3为试试验段地地质纵断断面图。(2)水文地地质条件件 根据工工程勘察察报告，地地层中赋赋存有上上层滞水水、潜水水和承压压水。 上上层滞水水：水位位埋深在在5.007.0m之之间。 潜潜水：水水位埋深深在144.0mm左右。潜水具具有弱承承压性，水水位高出出含水层层顶板为为0.552.8m。 承压水水：含水水层的顶顶板埋深深为211.025.0m，水水头高出出含水层层顶板为为1.003.0m。4、试验段段盾构

5、隧隧道有关关设计参参数 (11) 隧道直直径：盾盾构区间间隧道采采用圆形形结构，隧隧道管片片设计内内净空554000mm，（其其中考虑虑了隧道道施工误误差、测测量误差差及隧道道变形等等因素周周边预留留1000mm的的裕量保保证限界界直径552000mm的的要求），管管片厚度度为3000mmm，隧道道管片衬衬砌外径径为60000mmm。 (2) 管管片的型型式及构构造 (见图44)：管管片环宽宽12000mmm，环向向分6块块，即33块标准准块（中中心角667.55），22块邻接接块（中中心角667.55），一一块封顶顶块（中中心角222.55）。管片之之间采用用弯螺栓栓连接（螺螺栓直径径24m

6、mm），环环向有纵纵缝6个个，每接接缝有环环向螺栓栓2个；纵向端端面共设设纵向螺螺栓166个（封封顶块11个，其其它管片片端面33个）。 (3) 管管片环与与环之间间采用错错缝拼装装方式。管片端端面采用用平面式式，仅在在设置防防水胶条条处留有有沟槽。 (4) 管管片有33种类型型，即标标准环、左转环环和右转转环。二、盾盾构试验验段工程程的主要要研究内内容 盾构构隧道的的设计与与施工在在很大程程度上依依赖于地地质条件件，我国国的上海海和广州州已经采采用盾构构法成功功实施了了不少工工程，也也作过不不少研究究，但这这两地区区的地质质条件与与北京差差异较大大。上海海地区的的地层为为淤泥质质地层，非非常

7、松软软，自稳稳能力差差，侧压压力比较较大且分分布均匀匀；广州州地区的的地层除除在浅表表有一层层比较薄薄的土层层外，基基本为强强风化中风化化微风风化岩层层，围岩岩的强度度模量高高，自稳稳能力好好，而河河网发育育，地下下水充沛沛，时有有构造断断裂出现现在工程程线路上上；而北北京地区区表层从从0880m范范围基本本为第四四纪冲洪洪积地层层，既有有表层的的松散回回填土层层，又有有从粘土土粉土土各种种粒径的的砂层砾石层层卵石石层等各各层交替替组合形形成的地地层，从从性质上上与上海海地区截截然不同同，而与与广州地地区的地地层也有有较大的的区别。 试验段段工程从从设计、管片生生产和施施工等方方面进行行了系统

8、统的研究究，主要要开展的的研究项项目有：1盾盾构隧道道管片地地层的相相互作用用和管片片接头刚刚度研究究 通过室室内模型型试验、管片接接头试验验、管片片抗弯试试验和现现场大量量的实验验测试，并并结合理理论分析析，探索索北京特特有地层层条件下下的盾构构隧道管管片与地地层的相相互作用用形式及及规律。提出北北京特有有地层条条件下，盾盾构隧道道周围地地层荷载载的分布布、变化化规律和和取值方方法。基基于研究究成果提提出的土土压分布布规律，对对管片设设计进行行优化；2管管片生产产技术的的研究 为为确保混混凝土管管片的质质量，对对高性能能混凝土土配合比比、混凝凝土构件件自动蒸蒸养系统统、盾构构管片生生产工艺艺

9、及试验验设施、施工机机具等进进行研究究，并编编制了管管片生产产企业标标准和预预制混凝凝土盾构构管片操操作质量量标准。3盾盾构施工工技术的的研究 在在试验段段施工过过程中，对对盾构始始发技术术、开挖挖面稳定定措施、管片拼拼装技术术、地表表沉降控控制技术术、壁后后注浆技技术、盾盾构施工工监测技技术和盾盾构施工工测量技技术等进进行研究究。三、北北京特有有地层条条件下盾盾构工法法隧道衬衬砌设计计与施工工 通过开开展上述述各项研研究，初初步掌握握了北京京特有地地层条件件下盾构构工法隧隧道衬砌砌设计和和施工技技术。11、管管片接头头研究 管管片接头头作用力力的大小小，将直直接影响响到整环环隧道的的受力，一

10、一般情况况下螺栓栓的作用用越强，隧隧道的内内力就越越大，另另外，螺螺栓对隧隧道的变变形有一一定的限限制作用用。我们们从两个个方面研研究了采采用弯螺螺栓连接接的管片片接头。（1）现场测测试研究究 我们在在试验段段隧道埋埋设了螺螺栓应力力计，以以测试管管片拼装装后到推推出盾尾尾一段时时间螺栓栓的受力力行为和和螺栓应应力值，每每组测试试断面由由两环管管片组成成，相互互验证。 试试验段只只进行了了环向螺螺栓应力力测试，螺螺栓应力力随时间间变化规规律见图图5、图图6所示示，其应应力变化化过程主主要有初初始阶段段、推进进阶段、应力维维持阶段段和应力力上升阶阶段等。l初始始阶段 对对螺栓首首先进行行标定，然

11、然后插入入到螺栓栓孔中，在在螺栓上上紧以前前，其应应力维持持在较低低的水平平。螺栓栓拧紧分分两次实实现，第第一次先先进行预预紧，施施加总紧紧固力的的20300，第第二次紧紧固到位位，从图图上可以以明显看看出其过过程，拧拧紧螺栓栓后，当当管片尚尚位于盾盾尾内部部时，螺螺栓应力力一直维维持在紧紧固应力力的水平平。l推进阶阶段 随着着盾构机机的推进进，衬砌砌管片被被推出盾盾尾，在在此过程程中，螺螺栓的应应力均匀匀下降，其其下降幅幅度很大大，有些些部位甚甚至螺栓栓应力接接近0，这这一过程程显示出出螺栓的的暂时“失失效”现现象。 初初步分析析其主要要原因是是：随着着盾构管管片推出出盾尾，具具有一定定压力

12、的的同步注注浆浆液液逐步充充满管片片衬砌周周围，产产生径向向的压力力，使各各管片之之间的橡橡胶止水水带被进进一步挤挤密，导导致螺栓栓松弛。l应应力维持持阶段 盾盾构推出出盾尾，螺螺栓应力力松驰后后，在一一定时间间范围内内，螺栓栓继续维维持低应应力水平平，量值值增加不不大。一一般情况况下这一一阶段可可持续88100个小时时左右，与与浆液的的凝固时时间基本本一致。 初步分分析其主主要原因因是：盾盾尾注浆浆浆液凝凝固并达达到强度度以前，对对隧道衬衬砌的作作用仍基基本类似似液体作作用方式式，管片片内力以以轴力为为主，与与上一阶阶段相似似。l应力上上升阶段段 应力维维持阶段段后，随随时间的的推移，螺螺栓

13、的应应力呈线线性上升升，直到到维持与与初期紧紧固应力力相当的的水平。应力上上升阶段段的时间间一般持持续300天左右右。 初步步分析其其主要原原因是：随着注注浆浆液液硬化，管管片与地地层间形形成了硬硬性接触触，地层层的变形形直接作作用在管管片上，又又由于各各方向地地层荷载载的不同同，破坏坏了原来来一直保保持的周周边均匀匀作用，使使管片接接头发生生转角，螺螺栓受拉拉。这种种地层变变形达到到一定的的程度后后，地层层与隧道道衬砌间间又形成成了一个个相对平平衡的受受力体，并并维持稳稳定。 根根据以上上各阶段段的情况况，可以以初步归归纳以下下几个结结论： aa.在在盾尾拼拼装阶段段，螺栓栓的主要要作用是是

14、将预制制管片连连接起来来，确保保推出盾盾尾前衬衬砌环的的稳定，并并保持衬衬砌环的的形状； b.盾尾注注浆浆液液的凝固固时间决决定了盾盾构隧道道与地层层作用（直直接作用用）的早早晚，地地铁五号号线盾构构试验段段隧道的的这一时时间为88100小时。在有条条件的情情况下，应应尽量缩缩短浆液液的凝固固时间； c.由于北北京地层层具备比比较好的的自稳能能力，对对圆形盾盾构隧道道而言，隧隧道与地地层相互互作用达达到稳定定的时间间比较长长，约为为30天天； d.隧道道与地层层的受力力平衡作作用要靠靠隧道衬衬砌的变变形来形形成，一一般情况况下螺栓栓应力上上升阶段段的时间间比较长长，建议议施工期期间在管管片推出

15、出盾尾后后2天左左右对螺螺栓进行行二次紧紧固，这这样可以以相对提提早使隧隧道与地地层间形形成受力力平衡关关系； ee.地地铁五号号线盾构构试验段段螺栓的的初始紧紧固应力力为5001000MPPa左右右。（2）管片接接头刚度度试验研研究 根据据对不同同接头刚刚度的管管片环的的力学分分析，接接头刚度度大小对对管片的的受力有有较大影影响，而而管片接接头刚度度由于接接触面受受力和变变形的复复杂性，仅仅靠理论论分析无无法准确确给出。因此我我们开展展了管片片接头刚刚度室内内试验研研究，采采用原型型管片进进行测试试。试验验主要想想达到以以下几个个目的：a.研究管管片环向向接头弯弯曲变形形特性；b.研究管管片

16、环向向接头的的刚度；c.研究弯弯曲过程程中接头头联接螺螺栓的受受力和变变形规律律；d.研究究弯曲过过程中接接头附近近的钢筋筋与混凝凝土的变变形和破破坏规律律。试验验采用的的管片型型式与加加载方式式见图77。图7 试试验采用用的管片片型式与与试验加加载方式式示意图图（注：横向力力考虑从从内侧和和外侧分分别加载载两种方方式） 为为了能够够模拟管管片接头头的实际际受力状状态，分分别考虑虑从顶部部施加不不同量值值轴力和和从侧向向施加侧侧力。轴轴力值范范围由225t1755t，侧侧力值由由0开始始一直加加载至构构件破坏坏。 试验验所得MM关关系曲线线见图88、图99。接头头的破环环方式基基本为管管片边缘

17、缘外皮的的呈层剥剥落。试验基本本结论： l通通过试验验发现，在在一定的的轴力作作用下，管管片的张张开角度度与弯矩矩基本呈呈直线变变化。但但当弯矩矩超过某某一特定定值时，其其线性关关系的斜斜率增大大。该特特定值已已经大大大超过管管片的实实际限值值。 l由于管管片螺栓栓布置对对截面的的不对称称，内刚刚度（向向内弯曲曲刚度）一一般相当当于外刚刚度（向向外弯曲曲刚度）值值的两倍倍。 l在试验验段隧道道轴力作作用下的的转角基基本上可可以用下下述公式式描述（不不同轴力力条件下下也同样样可以有有类似公公式描述述）：向向内弯曲曲： 由由上述公公式可以以推导出出地铁五五号线盾盾构试验验段管片片的向内内和向外外弯

18、曲的的接头刚刚度为：K内内3440000kNm/rradKK外170000kkNmm/raad 考虑虑到北京京地区地地层具有有一定的的自稳能能力，在在设计计计算时，可可对实验验数据作作一定折折减后采采用，建建议取值值为：KK内300000kkNmm/raadK外1150000kNNm/radd2、盾盾构隧道道与地层层的相互互作用规规律研究究 为研究究盾构隧隧道施工工过程中中地层荷荷载作用用的变化化规律以以及荷载载分布规规律，我我们进行行了现场场测试、室内模模型试验验和理论论分析等等方面的的研究。（1） 现场测测试研究究 在现场场进行了了大量的的结构内内力、隧隧道与地地层的接接触应力力和变形形测

19、试。 经过现现场测试试发现，无无论管片片与地层层的接触触应力还还是钢筋筋应力均均呈现与与前述螺螺栓轴力力基本相相似的变变化状态态和规律律。接触触应力发发展规律律（见图图10）：l初初始阶段段 当管片片拼装完完成，仍仍停留在在盾尾内内部时，由由于尚未未受到周周围的荷荷载作用用，因此此接触应应力较小小。l推进阶阶段 管片片逐步推推出盾尾尾并同步步注浆后后，接触触应力呈呈线性逐逐渐增加加。主要要原因是是管片推推出后，由由于注浆浆浆液压压力形成成了对管管片的作作用。此此过程一一般持续续122小时。l稳稳定阶段段 在管片片推出盾盾尾，同同步注浆浆完成后后，其接接触应力力能够维维持在一一定数值值范围内内，

20、直到到注浆浆浆液凝固固。l后期发发展 接触触应力在在盾构刚刚刚推出出盾尾时时，在隧隧道周边边的分布布是比较较均匀的的，反映映出半流流体作用用的特征征（见图图11）。但当浆浆液凝固固后，周周边的接接触应力力发展则则呈现出出不平衡衡的状态态，上大大下小（见见图122）。 初初步分析析其原因因，在管管片刚刚刚推出盾盾尾并进进行同步步回填注注浆时刻刻，此时时的土压压力基本本呈现出出受浆液液流体压压力作用用的形态态，即在在隧道周周边分布布比较均均匀，其其量值与与注浆压压力基本本一致，注注浆压力力将使周周围土体体与管片片之间产产生一定定的超压压（预压压），此此阶段的的土压力力最大。这充分分反映出出注浆压压

21、力是管管片与土土作用发发生的一一个最关关键因素素。 当注注浆浆液液凝固后后，随着着地层应应力重分分布和超超压减小小，土压压力分布布发生了了微妙的的变化。注浆造造成的周周边地层层超压逐逐渐减小小甚至消消失，使使周边地地层的土土压力减减小。同同时，由由于顶部部超压减减小后，地地层在一一定范围围内的塌塌落作用用，在隧隧道拱顶顶两侧形形成马鞍鞍形的土土压力分分布，侧侧压力也也基本呈呈上大下下小的形形式分布布。之所所以出现现这种现现象，初初步分析析是由于于北京地地层较好好，顶部部土层松松弛荷载载不能完完全传递递到隧底底，最终终稳定的的土压力力呈现出出倒梯形形或矩形形的形态态。 根据据盾构试试验段测测试结

22、果果，研究究显示隧隧道的拱拱部荷载载仅相当当于上部部一定范范围内超超压消失失后形成成的土体体卸载拱拱压力，反反映出土土体有部部分自承承载作用用，其卸卸载拱高高度视不不同隧道道的埋深深和地质质条件而而不同，基基本在11.0DD1.6D之之间（DD为隧道道直径）。而由于于初始注注浆预加加压力的的作用，实实际侧压压力值远远较理论论侧压力力值大，在在试验段段条件下下，其量量值接近近于隧道道顶部的的压力值值。 侧压压力在高高度方向向的分布布基本为为顶部偏偏大，底底部偏小小。但考考虑到随随时间推推移而产产生的土土体蠕变变还将造造成底部部压力逐逐步上升升，因此此，设计计时基本本可按照照矩形分分布考虑虑。 钢

23、筋筋应力的的发展规规律基本本相似，本本文不再再赘述。 根根据研究究的管片片接头及及土压力力分布规规律，我我们对隧隧道进行行了优化化计算和和重新设设计，大大大减少少了管片片的配筋筋。优化化前后的的钢筋用用量见下下表：3、管管片构造造方面需需要注意意的问题题（1）管片的的钢筋构构造形式式与受力力 在盾构构试验段段实施过过程中，我我们开展展了管片片钢筋构构造形式式有关的的试验研研究，进进行了原原型管片片的弯曲曲试验。一般情情况下，管管片钢筋筋可采用用网片式式分布和和肋形分分布方式式。网片片式分布布是在管管片的内内外各设设一层由由主筋和和附加筋筋组成的的网片，两两层网片片间设拉拉结钢筋筋；肋型型分布是

24、是将管片片的钢筋筋按照一一榀一榀榀钢筋骨骨架的方方式布置置，类似似一条条条小梁的的钢筋骨骨架，钢钢骨架之之间采用用箍筋连连接。 我我们采用用原型管管片进行行了纯弯弯实验，以以测试构构件的抗抗弯能力力。 由于于肋形布布筋方式式内外侧侧钢筋的的整体联联系牢靠靠，一般般情况下下其承载载能力较较网片布布筋方式式高，因因此，建建议今后后设计时时宜采用用肋式布布筋方式式。（22）管管片的细细节构造造设计应应注意的的问题ll管片片螺栓手手孔和注注浆孔部部位应设设置加强强筋。 由由于管片片螺栓手手孔较大大（长度度可能达达到3000mmm以上），对对管片结结构混凝凝土有明明显的削削弱，设设计时应应考虑设设置加强

25、强筋，这这样除补补强外，还还可以起起到避免免螺栓的的紧固力力对孔口口混凝土土的破坏坏的作用用。 在管管片安装装时，基基本是利利用管片片注浆孔孔兼作起起吊孔，拉拉拔试验验显示的的破坏形形态证明明比较容容易产生生埋件周周围混凝凝土的拉拉脱，因因此孔周周应设螺螺旋状加加强筋。这样可可以有效效提高埋埋件的抗抗拉拔能能力。 管管片边角角应设至至少5mmm*5mmm的倒角角；螺栓栓孔口等等空洞的的周围也也应设倒倒角，以以方便螺螺栓穿入入。 注浆浆孔埋件件在迎土土侧应保保留200255mm的的混凝土土层，以以防止同同步注浆浆浆液流流入，对对注浆孔孔的抗渗渗有积极极作用，需需要由管管片注浆浆时可用用钢钎击击穿

26、预留留混凝土土。4、关关于管片片混凝土土配合比比 盾构隧隧道管片片一般采采用高性性能混凝凝土。高高性能混混凝土对对耐久性性、工作作性、适适应性、强度、体积稳稳定性等等方面均均有较高高的要求求。盾构构试验段段管片高高性能混混凝土的的主要要要求是：l塌塌落度440-660mmm，易于于浇注和和振捣；l抗抗压强度度大于CC50；l抗抗渗等级级P100；l低碱集集料反应应活性即即每立方方米混凝凝土中的的总碱含含量低于于3Kgg；l低低收缩性性即288天的收收缩绝对对值小于于4000*100-6（目目的是保保证管片片的尺寸寸精度）；l硬硬化后混混凝土外外观要求求无裂缝缝，气泡泡少，颜颜色均匀匀。在上上述

27、要求求中，强强度和抗抗渗指标标是比较较容易满满足的，但但抗裂和和收缩要要求对混混凝土配配合比的的要求很很难满足足，通过过多种配配合比的的试验研研究，最最终采用用的管片片混凝土土配合比比如下： 采采用此配配合比生生产的管管片除强强度等满满足要求求外，也也具有很很好的外外观质量量。 地铁铁五号线线盾构试试验段工工程管片片的养护护采用自自主研发发的能自自动控温温控湿的的蒸养罩罩，有效效地防止止了混凝凝土因温温度原因因产生开开裂。5、掌掌子面稳稳定、壁壁后注浆浆和沉降降预测 在在施工过过程中，为为确保地地层的稳稳定，有有效控制制沉降，采采取了一一系列的的措施。经过验验证，取取得了比比较好的的效果，施施

28、工完成成的隧道道，其上上方地表表沉降基基本控制制在177mm以以内，有有效防止止了上方方地面建建筑物的的破坏。本文仅仅简要阐阐述几个个主要的的结果。 掌子面面的稳定定、壁后后注浆和和沉降控控制为相相辅相成成的三个个方面，只只有三个个方面都都得到保保证，才才能达到到目的。（1）掌子面面的稳定定 不同地地层条件件下，应应采取不不同措施施稳定掌掌子面。a)粘质粉粉土、粉粉质粘土土地层 土土的粘结结力较大大，在盾盾构掘进进施工过过程中，易易造成粘粘性土附附着于刀刀盘上造造成刀盘盘扭矩增增大，或或者土体体进入土土仓后被被压密固固化，造造成开挖挖、排土土均无法法进行的的情况。此时应应通过刀刀盘上的的注浆孔

29、孔向刀盘盘前方的的土体注注入泡沫沫，在增增加土体体流动性性的同时时，降低低其粘着着性，防防止开挖挖土附着着于刀头头或土室室内壁。b)粉细砂砂及砂砾砾层及卵卵石层 由由于其渗渗透性较较大，流流动性差差，对刀刀具的磨磨损大，施施工期间间仅靠泡泡沫的润润滑和地地层改良良作用已已不能完完全满足足施工的的要求。在推进进过程中中除了使使用泡沫沫以外，还还应辅以以膨润土土浆液，以以加强刀刀具的润润滑、冷冷却，改改善工作作状态，同同时起到到补充地地层土体体微细颗颗粒的不不足，提提高土体体流动性性和止水水性的作作用。掘掘进结束束时仓内内的水、泡沫容容易通过过地层流流失，造造成土仓仓内压力力的消散散，给土土压力维

30、维持稳定定带来一一定的困困难。此此时，在在盾构掘掘进结束束，需较较长时间间停机时时，应向向土仓内内注入膨膨润土浆浆液并用用刀盘充充分搅拌拌，改善善土仓内内土体的的密闭性性，防止止开挖面面坍塌。c)粉土层层及砂质质地层 由由于粉土土与砂土土在土仓仓内较好好地拌和和，粉土土中的粘粘粒成分分改善了了土仓内内土的流流动性，因因此在通通过这类类地层时时，刀盘盘的扭矩矩较小，掘掘进速度度接近与与粘质粉粉土粉质质粘土层层中的速速度，唯唯一比较较困难的的是土压压力的维维持相对对较难，土土仓内压压力散失失较快，停停机需向向内加入入膨润土土浆液，以以维持土土压和开开挖面稳稳定。 盾盾构密闭闭舱的土土压力大大小是保

31、保证前方方土体稳稳定的重重要因素素。根据据试验段段经验，密密闭舱的的土压力力一般宜宜保持在在开挖面面理论土土压力的的1.33倍左右右。图113是施施工中密密闭舱土土压力和和开挖面面理论土土压力比比较，图图中压力力水平较较高的部部分是盾盾构始发发段，此此阶段为为确保开开挖面的的稳定，人人为加大大了密闭闭舱的土土压力。（2）衬砌背背后注浆浆 管片衬衬砌从盾盾尾推出出时，管管片与地地层间的的空隙采采用注浆浆的办法法填充。根据北北京地区区的地质质条件、工程特特点以及及现有盾盾构机的的型式，浆浆液应具具备以下下性能：a.具有良良好的长长期稳定定性及流流动性，并并能保证证适当的的初凝时时间，以以适应盾盾构

32、施工工以及远远距离输输送的要要求。bb.具具有良好好的充填填性能。c.在满足足注浆施施工的前前提下，尽尽可能早早地获得得高于地地层的早早期强度度。d.浆液液在地下下水环境境中，不不易产生生稀释现现象。ee.浆浆液固结结后体积积收缩率率小，泌泌水率小小。f.材料料来源丰丰富、经经济，施施工管理理方便，并并能满足足拌合、集运、压注等等施工自自动化技技术要求求。g.浆液液无公害害，价格格便宜。 根据上上述要求求，基本本可以确确定应采采用惰性性浆液。我们在在实验室室对惰性性浆液的的成分和和配比进进行了大大量的实实验后确确定了浆浆液的成成分和凝凝结时间间。 浆液液的主要要成分为为生石灰灰、粉煤煤灰、细细

33、砂、膨膨润土（钠钠土）和和水等材材料，凝凝结时间间在100小时左左右。注注入压力力要考虑虑不同地地层的多多种情况况，注入入压力一一般是224bbar，由由于在砂砂质或砂砂卵石地地层中浆浆液的扩扩散快，因因此注入入压力可可比其它它地层的的注入压压力适当当减小。 一般每每环管片片的浆液液注入量量为34m33，施工工中如果果发现注注入量持持续增多多时，必必须检查查超挖、漏失等等因素。而注入入量低于于预定注注入量时时，可以以考虑是是注入浆浆液的配配比、注注入时期期、盾构构推进速速度过快快或出现现故障所所致，必必须认真真检查采采取相应应的措施施。（33）沉沉降预测测 沉降控控制主要要是通过过施工中中的开

34、挖挖面稳定定和隧道道背后注注浆实现现。但在在施工过过程中应应根据不不同的地地质条件件对地面面沉降进进行初步步的预测测，以指指导施工工采取措措施。 盾盾构试验验段工程程作了大大量的地地表沉降降观测和和拱顶下下沉观测测，这些些实测数数据反映映了盾构构隧道推推进过程程各个阶阶段地表表隆沉的的情况。图144显示出出某一监监测断面面在离开开开挖面面不同距距离时的的地表隆隆沉情况况。根据据沉降特特点，将将沉降分分为以下下几个阶阶段：ll预先先隆沉阶阶段 当盾盾构机距距离观测测断面较较近时（002.5D），由由于盾构构机推力力对土体体扰动，地地下水位位、变化化开挖面面塌落、施工参参数（如如土压、推力等等）变

35、化化等多方方面因素素影响，地地表可能能产生沉沉降或轻轻微隆起起；l盾构机机通过阶阶段 盾构构机通过过直到盾盾尾经过过观测断断面正下下方期间间（-22.5DD0），因因盾构机机主体脱脱出前，浆浆液未及及时充填填引起的的沉降及及施工中中超挖后后土体应应力状态态变化较较大，引引起地层层损失，这这是盾构构施工中中产生地地表沉降降最主要要的组成成部分；l后后续固结结沉降阶阶段 盾构构经过后后（盾构构后方-2.55D之后后），盾盾构推进进对地层层的影响响并未完完全消失失，所以以土体将将进一步步固结和和蠕变残残余变形形，时间间可以长长达12个月月。 试验验段施工工中，各各阶段产产生的地地表沉降降量所占占的比

36、重重分别为为：盾构构机到达达前，地地表产生生的沉降降仅占总总沉降量量的5%155%，盾盾构机通通过过程程中产生生的沉降降占总沉沉降量的的45%500%，通通过后的的后续沉沉降占440445%。 由此可可以看出出，北京京地区进进行的盾盾构法施施工与上上海地区区软土地地层盾构构法施工工引起的的地表沉沉降组成成有较大大差别。主要表表现在，上上海采用用盾构法法施工隧隧道沉降降除上述述四个阶阶段外，还还有一个个明显的的长期潜潜变的沉沉降过程程，其产产生的沉沉降量占占总地表表沉降量量的355%左右右，而在在北京的的地质条条件下长长期潜变变并不明明显，在在以上划划分中归归到后续续固结沉沉降一起起，其所所占比

37、重重一般小小于总沉沉降量的的5%。 根据实实际监测测数据，对对不同地地层的监监测数据据通过分分析整理理，回归归后得到到地表沉沉降最大大值的计计算公式式：式中：D为隧隧道直径径，h为为隧道中中心埋深深，K为与地地层有关关的系数数。粘质质土层：K0.991.1粉质质土层：K1.111.3砂质质土层：K1.331.5利用用上述经经验公式式，可以以对不同同情况下下的地面面沉降最最大值进进行初步步预测。四、结结语 盾构构试验段段是在北北京地铁铁工程中中实施的的第一个个盾构隧隧道工程程，通过过结合工工程进行行的一系系列试验验研究，我我们试图图摸索北北京特有有地层下下采用盾盾构法施施工的一一些经验验，本文文的目的的是想与与业界分分享这些些粗浅的的成果和和经验，文文中若有有不妥之之处，请请业内专专家指正正。