非均匀注浆盾构隧道管片纵缝错台量三维有限元分析

第３３卷第７期　避莲　设　Ｔｕｎｎｅｌ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｖ　０１．３３　Ｎｏ．７　２０１３年７月　Ｊｕｌｙ　２０１３　非均匀注浆盾构隧道管片纵缝错台量三维有限元分析　许倩倩　一，王媛　２　２１００９８；　２１００９８）　（１．河海大学岩土力学与堤防工程教育部重点实验室，江苏南京２．河海大学土木与交通学院隧道与城市轨道工程研究所，江苏南京摘要：注浆压力是造成管片纵缝错台的主要原因之一，通过ＡＢＡＱＵＳ软件建立三维有限元模型对该因素导致管片的纵缝错台量进　行计算。模型考虑了土层、注浆层、管片、螺栓之间的互相作用，同时结合实际工程考虑浆液因扩散对管片造成的压力，对管片布置　浆液压力荷载。分别计算了４孑Ｌ对称注浆，注浆压力在０～０．５　ＭＰａ范围变化时均匀注浆、非均匀注浆工况下管片纵缝错台量。结　果表明：非均匀注浆对封顶块和邻接块问错台量影响较大，且注浆压力不均匀程度越大该接缝错台量越大，最大错台量达到１－３５　ｍ：对隧道拱腰处接缝错台影响较小，均为０．１　ｍｍ左右。拱底管片接缝错台受下部注浆孑Ｌ注浆作用影响较大，下部注浆孔无注浆　时错台量最大值达到０．７５　ｍｍ。相对于前人研究多重凼素下的管片极限错台量１０　ｍｒｎ，非均匀注浆因素造成的管片纵缝错台不容　忽视。　关键词：盾构隧道；管片；纵缝错台；均匀注浆；非均匀注浆；三维有限元分析　ＤＯＩ：１０．３９７３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２—７４１Ｘ．２０１３．０７．００７　中图分类号：Ｕ　４５９　文献标志码：Ａ　文章编号：１６７２—７４１Ｘ（２０１３）０７—０５６７—０６　３　Ｄ　ＦＥＭ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｎ　Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ　Ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｓｅｇｍｅｎｔｓ　ｏｆ　Ｓｈｉｅｌｄ．ｂｏｒｅｄ　Ｔｕｎｎｅｌｓ　ｕｎｄｅｒ　Ｎｏｎ—ｕｎｉｆｏｒｍ　Ｇｒｏｕｔｉｎｇ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｘｕ　Ｑｉａｎｑｉａｎ　，ＷＡＮＧ　Ｙｕａｎ　，　（１．Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｍｉｎｉｓｔｒｙ　ｏｆ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｇｅｏｍｅｃｈａｎｉｃｓ　ａｎｄ　Ｅｍｂａｎｋｍｅｎｔ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，　ｔｔｏｈ。ｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２　１　００９８，Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ；２．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｃｉｖｉｌ　Ｗｏｒｋｓ　ａｎｄ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，　Ｈｏｈａｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１００９８，Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｇｒｏｕｔｉｎｇ　ｐＩ℃ｓｓｕＩ．ｅ　ｉｓ　ｏｎｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｃａｕｓｅｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ　ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｈｉｅｌｄ—ｂｏｒｅｄ　ｔｕｎｎｅｌ　ｓｅｇｍｅｎｔｓ．Ａ　ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ｆｉｎｉｔｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ｍｏｄｅｌ　ｉｓ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ＡＢＡＱＵＳ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｔｏ　ｃａｌｃｕｌａｔｅ　ｔｈｅ　ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ　ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｅｇｍｅｎｔｓ　ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　ｇｒｏｕｔｉｎｇ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ．Ｔｈｅ　ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｓｏｉｌ　ｍａｓｓ，ｇｒｏｕｔ　ｍａｓｓ，ｓｅｇｍｅｎｔｓ　ａｎｄ　ｂｏｌｔｓ　ａｒｅ　ｔａｋｅｎ　ｉｎｔｏ　ａｃｃｏｕｎｔ．　Ｇｒｏｕｔｉｎｇ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｉｎｄｕｃｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｇｒｏｕｔ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｅｇｍｅｎｔｓ　ｉｓ　ａｌｓｏ　ｔａｋｅｎ　ｉｎｔｏ　ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ．　Ｉｎ　ｔｈｅ　ｃａｓｅ　ｏｆ　ｇｒ０ｕｔｉｎｇ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｆｏｕｒ　ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ　ｇｒｏｕｔｉｎｇ　ｈｏｌｅｓ　ｕｎｄｅｒ　０～０．５　ＭＰａ　ｇｒｏｕｔｉｎｇ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｔｈｅ　ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ　ｄｉｓｌｏｃａ。　ｔｉ０ｎ　ｏｆ　ｓｅｇｍｅｎｔｓ　ｕｎｄｅｒ　ｕｎｉｆｏｒｍ　ｇｒｏｕｔｉｎｇ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ａｎｄ　ｔｈａｔ　ｕｎｄｅｒ　ｎｏｎ—ｕｎｉｆｏｒｍ　ｇｒｏｕｔｉｎｇ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ａｒｅ　ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ　ｒｅｓｐｅｅｔｗｅ‘　１ｖ．　Ｃｏｎｃｌｕｓｉ０ｎｓ　ｄｒａｗｎ　ａｒｅ　ａｓ　ｆｏｉｌｏｗｓ：１）　Ｇｒｏｕｔｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｎｏｎ—ｕｎｉｆｏｒｍ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｈａｓ　ｇｒｅａｔ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｄｅｇｒｅｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ　ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｓｅｇｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｎｅｉｇｈｂｏｒｉｎｇ　ｓｅｇｍｅｎｔｓ．Ｔｈｅ　ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ　ｄｅｇｒｅｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅｓ　ｗｈｅｎ　ｔｈｅ　ｎｏｎ—ｕｎｉｆ０ｎｎｉｔｖ　０ｆ　ｔｈｅ　ｇｒｏｕｔｉｎｇ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅｓ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｍａｘｉｍｕｍ　ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ　ｃａｎ　ｒｅａｃｈ　１．３５　ｍｍ．　２）　Ｎｏｎ。ｕｎｉ—　ｆ０ｒｍ　ｇｒ０ｕｔｉｎｇ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｈａｓ　１ｅｓｓ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｅｇｍｅｎｔｓ　ａｔ　ｔｈｅ　ａｒｃｈ　ｌｕｍｂａｒ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ　ｉｓ　ａｂｏｕｔ　０．１　ｍｍ．３）Ｔｈｅ　ｇｒｏｕｔｉｎｇ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｌｏｗｅｒ　ｇｒｏｕｔｉｎｇ　ｈｏｌｅｓ　ｈａｓ　ｇｒｅａｔ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｉｎｖｅｒｔ　ｓｅｇｍｅｎｔｓ，　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｍａｘｉｍｕｍ　ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｉｎｖｅｒｔ　ｓｅｇｍｅｎｔｓ　ｗｉｔｈｏｕｔ　ｇｒｏｕｔｉｎｇ　ｒｅａｃｈｅｓ　０．７５　ｉｎｔｏ．４）Ｃｏｍｐａｒｅｄ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｖａｌｕｅ　ｏｆ　ｌＯｍｍ　ｕｌｔｉｍａｔｅ　ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ　ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ｆａｃｔｏｒｓ，ｔｈｅ　ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ　ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　ｎｏｎ—ｕｎｉｆｏｒｍ　ｇｒｏｕｔｉｎｇ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｃａｎｎｏｔ　ｂｅ　ｎｅｇｌｅｃｔｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｈｉｅｌｄ．ｂｏｒｅｄ　ｔｕｎｎｅｌ；ｓｅｇｍｅｎｔ；ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ　ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ；ｕｎｉｆｏｒｍ　ｇｒｏｕｔｉｎｇ；ｎｏｎ—ｕｎｉｆｏｒｍ　ｇｒｏｕｔｉｎｇ；３　Ｄ　ＦＥＭ　收稿日期：２０１３—０５—０２；修回日期：２０１３—０５—２３　作者简介：许倩倩（１９８６一），女，安徽宿州人，河海大学桥梁与隧道工程专业在读硕士研究生，主要从事地下　程及地铁隧道工程相关方面的研究。　窿遂　霞　第３３卷　０　引言　盾构管片错台是盾构地铁修建过程中经常出现的　问题。管片错台指的是管片拼装后同一环相邻管片问　或者不同环管片之间的尺寸偏差，前者称纵缝错台，后　者称环缝错台　。引起管片错台的主要原因有：拼装　管片时千斤顶顶力作用不当、不均匀注浆、螺栓和螺栓　孔之间存在一定间隙及盾构机推进姿态控制不当　等　。管片错台一般会导致隧道渗漏水，注浆过程　中产生漏浆，相邻管片问局部应力集中而产生管片破　裂，甚至在后续施工或使用过程中错台量进一步加大　而造成更大危害。　目前对管片错台的研究方法主要有现场监测、理　论分析和数值模拟。张强等　Ｊ、周明军ｌ　对上海轨道　交通二号线西延段盾构推进过程中管片错台进行现场　监测得出：管片错台与管片距盾尾距离、顶力差有关，　并指出邻接块与标准块之间接缝的错台大于标准块与　拱底块之间接缝的错台，其监测最大错台量达到９．１５　ａｒｎ３；秦建设等　Ｊ、陈俊生等　对盾构机姿态与衬砌走　向不协调导致管片错台及混凝土开裂的问题进行了研　究分析，并提出合理纠偏措施；叶飞　对浆液上浮导　致的错台进行了理论分析研究；李宇杰等¨。。针对已有　１０　１＂Ｉｌｉ１３纵缝错台管片进行三维有限元分析，得到错台　管片接缝轴力最大增加幅度为２８ｌ％，弯矩最大增加　幅度为２７５％，由此说明盾构管片错台会引起局部管　片内力增大以及破损，在盾构施工与设计工作中应当　引起足够的重视。　综上所述，相关学者分别对千斤顶顶力控制不当、　盾构机推进姿态控制不当、综合因素作用下管片错台　进行分析研究，并得出综合因素下管片极限纵缝错台　量为１０　ｍｉｌｌ。关于注浆压力造成管片错台分析及错台　量的计算研究甚少，原因在于相关理论尚不成熟，且通　过监测手段研究注浆压力造成管片错台仍较难以实　施。因此，本文通过ＡＢＡＱＵＳ建立三维有限元模型，　分别计算均匀注浆和非均匀注浆作用下管片的纵缝错　台量，对比其他研究成果分析本文计算结果并总结其　中规律，为工程实践及后续研究提供参考依据。　ｌ　工程概况　以南京市某盾构隧道开挖段土层及隧道埋深为　７　ＩＴＩ作为工程背景进行研究。该工程中某环管片拼装　情况如图１所示。管片外径６　ｍ，内径５．４　ｉｎ，管片宽　度１．２　１１３，厚度０．３　ｍ。封顶块Ｋ圆心角为２０。位于正　上方，邻接块Ｂ，，Ｂ：与标准块Ａ。，Ａ：和Ａ，圆心角均　为６８。，各管片环向采用弯曲螺栓连接，螺栓直径为　３０　ｍｍ；其中Ｈ　和Ｈ　为注浆部位，即为对称注浆。　模型材料参数见表１。　注　注　图１　管片布置及注浆部位布置（单位：ｍｍ）　Ｆｉｇ．１　Ｌａｙｏｕｔ　ｏｆ　ｓｅｇｍｅｎｔｓ　ａｎｄ　ｇｒｏｕｔｉｎｇ　ｈｏｌｅｓ（ｍｍ）　表１模型材料参数　Ｔａｂｌｅ　１　Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｏｆ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　材料　治松比（ｋ容重／ｇ／ｍ３）内　攀　螈ｋＰａ　　２浆液压力扩散作用　２．１　管片上浆液压力施加方法　查阅文献［１１］可知，南京盾构隧道工程中同步注　浆压力一般为０．２—０．３５　ＭＰａ，因此本文取注浆压力　为０～０．５　ＭＰａ进行研究。合理考虑非均匀注浆压力　对管片错台量的影响，本文考虑了注浆过程中，浆液在　管片上形成压力的扩散作用，这与工程实际较为吻合。　实际工程同步注浆时浆液在一定时间内在管片与地层　之间间隙扩散，扩散过程中浆液对管片产生注浆压力，　扩散距离越远，浆液在管片的压力就越小。　根据叶飞等¨　推导的浆液扩散半径及注浆对管　片产生的浆液压力计算式，计算得出，一定时间内浆液　对管片的压力在扩散路径过程中基本呈二次抛物线形　式分布。计算出浆液在管片上扩散半径及各个注浆孔　注浆压力作用在管片上的压力分布函数。根据计算结　果中浆液在管片上的扩散半径对管片进行区域划定，　作为管片浆液压力荷载施力面。计算结果显示，浆液　扩散半径均大于１．２５　ｍ，文中管片宽度为１．２　ｍ，因此　假定管片宽度方向浆液压力相同；环向管片浆液压力　以二次抛物线形式分布，通过建立注浆部位的局部坐　标系，在局部坐标系下按照相应注浆压力下二次抛物　线分布形式创建表达式，将浆液扩散后在管片上的相　应的压力施加在管片上。取注浆时间为３０　ｒａｉｎ，当Ｐ　５７０　隧道建设　第３３卷　均匀注浆，另外，为方便将非均匀注浆工况与均匀注浆　工况进行对比，表２中列出的Ｐ　＝ｐ　为均匀注浆。　表２非均布注浆工况表　Ｏ　０　Ｏ　Ｏ　Ｏ　１　２　３　４　５　Ｔａｂｌｅ　２　Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｏｆ　ｎｏｎ—ｕｎｉｆｏｒｍ　ｇｒｏｕｔｉｎｇ　ｃａｓｅｓ　Ｏ　０　Ｏ　０　０　ＭＰａ　１　２　３　４　５　０　Ｏ　Ｏ　Ｏ　０　１　２　３　４　５　Ｏ　０　Ｏ　Ｏ　Ｏ　１　２　３　４　５　０．４　０．５　０，１　Ｏ　Ｏ　０　０　Ｏ　１　２　３　４Ｏ．２　　５　Ｏ．３　０　０．４　０．５　３　结果分析　３．１　均匀注浆产生的错台量　在均匀注浆压力作用下，ＫＢ　接缝、Ｂ　Ａ，接缝和　Ａ。Ａ：接缝的错台量呈现出一定的差别，且随均匀注浆　压力Ｐ的增大，表现出的错台量变化趋势也不尽相同，　如图５所示。　巨　吕　＼　：　Ⅲ咖　４ｎ　＼　一　头　＼…　一　、　、ｌ、－　▲　—一ｒ　．－　●■—一　一　一　一　０　ｎ　１　０．２　ｎ　３　０．４　ｎ　５　ｎ　６　均匀注浆压力ｐ　ｐｌ　ｐ　／ＭＰａ　图５均匀注浆压力下错台量　Ｆｉｇ．５　Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ　ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ　ｕｎｄｅｒ　ｕｎｉｆｏｒｍ　ｇｒｏｕｔｉｎｇ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　管片ＫＢ　接缝错台量随Ｐ的增大有略微增大的　趋势，错台量在０～０．１　ｍｍ范围内；管片Ｂ　Ａ，接缝随　Ｐ的增大有略微减小的趋势，错台量由０．０７６　ｍｍ减小　到０．０１１　ｍｍ；管片Ａ　Ａ　接缝错台量随Ｐ的增大则表　现出较为明显的减小趋势，由Ｐ＝０．１　ＭＰａ时的０．３１１　ｍｍ减小到Ｐ＝０．５　ＭＰａ时的０．１６１　ｍｍ。　将均匀注浆压力作用得到的错台量与无注浆压力　（Ｐ　＝Ｐ　＝０）得到的错台量对比可知：有注浆压力时，　管片Ｂ　接缝与　Ａ　接缝的错台量有减小趋势，　ＫＢ　接缝错台量有增大趋势。这是由于ＫＢ：接缝、　Ｂ　接缝和Ａ３Ａ　接缝在地层中的位置不相同，在无　注浆作用时，管片在地层应力作用下位移沿土重力方　向；在均匀浆液压力作用下对管片Ａ：和管片Ａ，起到　一个“上浮”的作用，根据公式Ｆ＝　，模型计算结果　中Ｂ：Ａ　接缝和Ａ　Ａ　接缝的接触应力Ⅳ相对于无注　ｎ　ｎ　ｎ　旺　ｎ　ｎ　Ｏ　浆时有增大，则摩擦力也将增大，阻碍２管片之间滑　６　５　４　３　２　ｌ　动，从而减小了管片Ｂ　Ａ，接缝和Ａ：Ａ，接缝的错台　量；同理，对管片Ｋ和管片Ｂ：增加了与地层应力方向　相同的向下的力的分量，ＫＢ　接缝错台量有略微增大　趋势。　３．２非均匀注浆产生的错台量　非均匀注浆作用时，计算结果如图６所示，ＫＢ，接　缝、Ｂ　Ａ　接缝和Ａ，Ａ　接缝对于不均匀注浆有不同的　“反应”。　１）管片ＫＢ　接缝错台量在不均匀注浆压力作用　下“反应”较大，错台量明显比均匀注浆（图中Ｐ　＝Ｐ　时）要大，分析显示非均匀注浆时ＫＢ　接缝的错台量　比均匀注浆的错台量增大，最大值达到１．１５　ｍｍ，增大　最小值为０．６　ｍｍ。分析图６（ａ）～（ｃ）可以看出注浆　不均匀程度（ｐ。一ｐ：差值）越大，ＫＢ　接缝的错台量越　大，该错台量仅为注浆压力单一因素作用所得。相对　于多重因素作用下的管片错台量（文献［５—６］中得到　的监测最大错台量９．１５　ｍｍ及文献［１０］中总结的极　限错台量１０　ｍｍ）有一定差距，相关结论已显示非均匀　注浆造成的管片错台不容忽视。　２）管片Ｂ：Ａ　接缝对于不均匀注浆的反应则很平　缓，图中可以看出在本文研究注浆压力范围内，在Ｐ　和Ｐ　变化过程中，Ｂ　Ａ，接缝的错台量一直在０．１　ｍｍ　以内。　３）管片Ａ。Ａ　接缝在不同的Ｐ　和Ｐ　注浆压力组　和情况下有不同的反应，但从图中可以看出，在Ｐ　＜Ｐ：　的情况下　Ａ：接缝的错台量较小，图５和图６（ｂ）也　明显表现出了Ｐ。＜ｐ　时，随Ｐ　增大，Ａ，Ａ：接缝错台量　呈现减小趋势；同时可以得出不均匀注浆略微可以减　小Ａ　Ａ　接缝错台量的结论。　综上所述，不均匀注浆对管片封顶块Ｋ和邻接块　Ｂ，间错台量影响较大，且注浆不均匀程度越大，错台　量越大；对拱腰处管片Ｂ　Ａ　纵缝错台量影响较小；拱　底处管片Ａ　Ａ　接缝错台量在Ｐ：＞ｐ　时，接缝错台量　相对于均匀注浆有所减小。这主要是由于封顶块Ｋ　块刚度较小，在非均匀浆液压力竖向向下分量和地层　应力共同作用下，呈现出较大“反应”；拱腰处Ｂ　、Ａ　管片刚度较大，且其接缝在上部和下部注浆孔浆液压　力作用时，竖向分量大部分相互抵消均，因此拱腰处接　缝错台量在均匀和非均匀注浆压力作用下的“反应”　均较为平缓；拱底管片Ａ　和Ａ　受下部注浆孔注浆影　响较大，Ｐ，在此相当于拱底管片的“浮力”，因此在　Ｐ　＞Ｐ　时的不均匀注浆过程中则呈现出比均匀注浆要　小的错台量，且随“浮力”Ｐ　的增大管片Ａ　Ａ：接缝错　台量呈现减小趋势。　第７期　许倩倩，等：　非均匀注浆盾构隧道管片纵缝错台量三维有限元分析　目Ｕ／喇姐　；ｉｉ　４Ｐ＝０．１　ＭＰａ　　　０　　２她　＼喇姐船　犟　ｉ　ｉ３．３　特殊非均匀注浆产生的错台量　　０　；ｉ　Ｏ　星＼喇姐船　８　６　兽＼喇姐船　端　１　０　８　０６　　０４　　０　２　０　２　８　６　４　２　２　４　２　０　０．１　ｎ　２　ｎ　３　０．４　ｎ　５　０．６　Ｐ２注浆压力／ＭＰａ　（ａ）工况１　Ｐ＝０．２　ＭＰａ　０　０．１　０．２　０．３　０．４　＼州姐船　０．５　０．６　Ｐ２注浆压力／ＭＰａ　ｉ　０　０　Ｏ　０　０　４　２　８　ｒＯ　４　２　０　（ｂ）工况２　Ｐ＝０．３　ＭＰａ　Ｏ　Ｌ　０　２　（注　工　３浆压况　６　力　４　Ｐ＝０．４　ＭＰａ　０　５　０　６　０　０．１　０．２　０．３　０．４　０．５　０．６　Ｐ　注浆压力／ＭＰａ　（ｄ）工况４　Ｐ＝０．５　ＭＰａ　………　…　接头　接头　……—　—　＝＝：　￡　接头　０　０．１　０．２　０．３　０．４　０．５　０．６　ｐ＾注浆压力／ＭＰａ　（ｅ）工况５　图６非均匀注浆　Ｆｉｇ．６　Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ　ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ　ｕｎｄｅｒ　ｎｏｎ—ｕｎｉ￣ｒｍ　ｇｒｏｕｔｉｎｇ　ｐｒｅｓ—　ＳｌＪｒｅ　特殊非均匀注浆是指表２中的工况６和７。　分析计算结果显示有一注浆孔无注浆情况对管片　接缝错台量造成了更大的影响，如图７所示。　ｐｌ＝０　ＭＰａ　２　（　注　圬３　０　Ｍ　ｌ蒿　ｐ，＝０　ＭＰａ　１　目０．８　吕　＼　喇０．６　ｎ　接头　船０．４　接头　０．２　接头　０　０　０．１　０．２　０．３　０．４　０．，０．６　Ｐｌ注浆压力／ＭＰａ　（ｂ）工况７　图７特殊非均匀注浆工况　Ｆｉｇ．７　Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ　ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ　ｕｎｄｅｒ　ｎｏｎ—ｕｎｉ￣ｒｍ　ｇｒｏｕｔｉｎｇ　ｐｒｅｓ—　Ｓ１１ｌ　Ｐ　＝０　ＭＰａ时Ａ　Ａ：接缝错台量均比Ｐ。＝０　ＭＰａ和　均匀注浆时错台量大，这主要是由于Ｐ：＝０　ＭＰａ时管　片底部托空，无浆液填充空隙，同时也缺少浆液“浮　力”的作用，使得土层不均匀沉降造成Ａ　Ａ　接缝错台　量增大。　同时得出在Ｐ：≠０　ＭＰａ时，Ａ　Ａ　接缝错台量大于　Ｐ　＝０　ＭＰａ时Ａ，Ａ接缝的错台量，结合以上工况可以　说明Ｐ　对Ａ　Ａ，接缝错台量影响较大，该结果进一步　验证了３．２中３）的结论。　在非均匀注浆工况６和７中Ｂ　Ａ，接缝错台量变　化仍然较为不明显。另外，结果显示，管片ＫＢ　接缝　在Ｐ　处注浆托空时（Ｐ　＝０）错台量（０．９～１．３　ｍｍ）相　对于Ｐ　处有注浆时（Ｐ　≠０）错台量（０．６５～０．７　ｍｍ）　接缝错台量更大，进一步说明了较大程度不均匀注浆　会导致更大的错台量。　４结论与讨论　通过ＡＢＡＱＵＳ三维有限元模拟，对均匀注浆和非　均匀注浆作用下导致的盾构隧道管片纵缝错台进行研　究，得出以下结论。　１）不均匀注浆确实会导致管片错台，并且错台量　相对于均匀注浆时有增加。尤其是封顶块Ｋ和邻接　　５７２　膳　建设　第３３卷　块Ｂ：之间接缝错台量大于Ｂ　，Ａ　，Ａ　之间的错台量，　该结论和文献［５—６］中得出的结论一致；同时也验证　了很多学者提到的不均匀注浆会导致管片错台的　结论。　２）通过有限元模拟还得出了各种注浆压力作用　下管片的具体错台量，以及不同部位管片错台量在相　应均匀和不均匀注浆压力下的一些规律：封顶块拼装　在正上方时，注浆压力在０～０．５　ＭＰａ范围内，采用均　匀注浆时封顶块和邻接块错台量在０．１　ｌｎｌＴｌ左右，远　小于非均匀注浆时的０．８～１．３５　ｍｍ；在均匀和非均匀　注浆压力作用下邻接块和标准块接缝错台量变化不明　显，均在０．１　１ＴＩ１ＴＩ左右；拱底处２管片的错台量受下部　注浆的影响较大，下部注浆孔无注浆时错台量大于下　部有注浆孔注浆时错台量。　３）在本文研究注浆压力范围内，非均匀注浆导致　的管片最大错台量１．３５　ｍｉＤ＿是既有研究综合因素作　用下管片纵缝极限错台量１０　ｍｍ的１３．５％。　以上研究成果说明：不均匀注浆这一因素造成的　管片错台应引起足够的重视。１　ｍｍ的错台在后续的　施工和使用过程中，会在其他因素作用下逐步积累，造　成更为严重的后果。笔者认为，控制同步注浆这一施　工步的管片错台量，可为后续施工及降低管片错台量　做好基础。只有逐一控制可能导致管片错台的因素，　才能更好地减少管片错台引发的危害。因此，建议在　施工过程中根据现场情况尽量采用均匀注浆方案，若　采用非均匀注浆方案时，应合理选择各个注浆部位的　注浆压力，以降低各接缝错台量，减少各种因管片错台　造成的危害。　另外，文中未考虑注浆前管片已有错台情况，在以　后工作中将针对非均匀注浆对已有错台管片的纠偏效　果进行深入的研究，更好地服务于工程实际。　参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）　钟志全．盾构管片错台分析及措施［Ｊ］．建筑机械化，　２００６，２７（９）：４３—４５．（ＺＨＯＮＧ　Ｚｈｉｑｕａｎ．Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ａｂｏｕｔ　ｓｌａｂ　ｓｔａｇｇｅｒｉｎｇ　ｏｆ　ｄｕｃｔ　ｐｉｅｃｅ　ｏｎ　ｓｈｉｅｌｄ　ｍａ—　ｃｈｉｎｅ［Ｊ］．Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｍｅｃｈａｎｉｚａｔｉｏｎ，２００６，２７（９）：４３—　４５．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ））　［２］　秦建设，朱伟，陈剑．盾构姿态控制引起管片错台及开裂　问题研究［Ｊ］．施工技术，２００４，３３（１０）：２５—２７．（ＱＩＮ　Ｊｉａｎｓｈｅ，ＺＨＵ　Ｗｅｉ，ＣＨＥＮ　Ｊｉａｎ．Ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｄｕｃｔ　ｐｉｅｃｅｓａｎｄ　ｃｒａｃｋ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　ｓｈｉｅｌｄ　ａｔｔｉｔｕｄｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　［Ｊ］．Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００４，３３（１Ｏ）：２５—２７．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ））　［３］　黄涛．盾构过小半径曲线段施工质量控制［Ｊ］．隧道建　设，２０１０，３０（１）：３８３—３８６．（ＨＵＡＮＧ　Ｔａｏ．Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｓｈｉｅｌｄ　ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ　ｉｎ　ｓｈａｒｐ　ｃｕｒｖｅ　ｓｅｃｔｉｏｎ　［Ｊ］．Ｔｕｎｎｅｌ　Ｃｏｎｓｔｕｒｃｔｉｏｎ，２０１０，３０（１）：３８３—３８６．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ））　［４］　谢玉杰，江华．盾构推进中管片错台原因分析［Ｊ］．市政　技术，２０１１，２９（２）：２０１—２０３．（ＸＩＥ　Ｙｕｊｉｅ，Ｊ１ＡＮＧ　Ｈｕａ．　Ｃａｕｓｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｓｅｇｍｅｎｔ　ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｓｈｉｅｌｄ　ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ　［Ｊ］．Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１１，２９（２）：　２０１—２０３．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ））　［５］　杜闯东，王坤．软弱富水地层大直径泥水盾构管片上浮与　错台分析［Ｊ］．隧道建设，２０１１，３１（２）：１７１—１７４．（ＤＵ　Ｃｈｕａｎｇｄｏｎｇ，ＷＡＮＧ　Ｋｕｎ．Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｎ　ｕｐ　ｌｉｔｆ　ａｎｄ　ｄｉｓｌｏｃａ—　ｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｅｇｍｅｎｔ　ｉｎ　ｔｕｎｎｅｌ　ｂｏｒｅｄ　ｂｙ　ｌａｒｇｅ—ｄｉａｍｅｔｅｒ　ｓｌｕｒｒｙ　ｓｈｉｅｌｄ　ｉｎ　ｗａｔｅｒ—ｉｒｃｈ　ｓｏｆｔ　ｇｒｏｕｎｄ『Ｊ］．Ｔｕｎｎｅｌ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，　２０１１，３１（２）：１７１—１７４．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ））　［６］　张强，杜守继，路明鉴．盾构隧道通缝拼装管片错台的监　测研究［Ｊ］．地下空间与工程学报，２００８，４（１）：１３８—　１４２．（ＺＨＡＮＧ　Ｑｉａｎｇ，ＤＵ　Ｓｈｏｕｊｉ，ＬＵ　Ｍｉｎｇｊｉａｎ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｆｏｒ　ｓｈｉｅｌｄ　ｔｕｎｎｅｌ　ｓｅｇｍｅｎｔｓ　ｗｉｔｈ　ｓｔｒａｉｇｈｔ　ｊｏｉｎｔ［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　Ｓｐａｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００８，４（１）：１３８—１４２．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ））　［７］　周明军．盾构隧道管片结构纵向错台研究［Ｊ］．铁道建筑　技术，２００８（５）：８０—８３．（ＺＨＯＵ　Ｍｉｎｇｊｕｎ．Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｌｏｎｇｉ—　ｔｕｄｉｎａｌ　ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｈｉｅｌｄ　ｔｕｎｎｅｌ　ｓｅｇｍｅｎｔ『Ｊ］．Ｒａｉｌｗａｙ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００８（５）：８０—８３．（ｉｎ　Ｃｈｉ—　ｎｅｓｅ））　［８］　陈俊生，莫海鸿．盾构隧道管片施工阶段力学行为的三维　有限元分析［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２００６，２５（ｓ２）：　３４８２—３４８９．（ＣＨＥＮ　Ｊｕｎｓｈｅｎｇ，ＭＯ　Ｈａｉｈｏｎｇ．Ｔｈｒｅｅ—ｄｉ—　ｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ｆｉｎｉｔｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｂｅｈａｖｉｏｒｓ　ｏｆ　ｓｈｉｅｌｄ　ｔｕｎｎｅｌ　ｓｅｇｍｅｎｔ　ｄｕｒｉｎｇ　ｃｏｎｓｔｕｒｃｔｉｏｎ　ｌ　Ｊ　Ｉ．Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒ—　ｈａｌ　ｏｆ　Ｒｏｃｋ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００６，２５（Ｓ２）：　３４８２—３４８９．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ））　［９］　叶飞．软土盾构隧道施工期上浮机理分析及控制研究　［Ｄ］．上海：同济大学土木工程学院，２００７．（ＹＥ　Ｆｅｉ．Ｓｏｆｔ　ｓｏｉｌ　ｔｕｎｎｅｌ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｆｌｏａｔｉｎｇ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｃｏｎｔｒｏｌ　［Ｄ］．Ｓｈａｎｇｈａｉ：Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｃｉｖｉｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔｏｎ￣ｉ　Ｕｎｉｖｅｒ—　ｓｉｔｙ，２００７．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ））　［１０］　李宇杰，何平，秦东平．盾构隧道管片纵缝错台的影响分　析［Ｊ］．工程力学，２０１２，２９（１１）：２７７—２８２．（ＬＩ　Ｙｕｊｉｅ，　ＨＥ　Ｐｉｎｇ，ＱＩＮ　Ｄｏｎｇｐｉｎｇ．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｎ　ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ　ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ　ｏｆｒ　ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ　ｏｆｒ　ｓｈｉｅｄ　ｔｕｎｎｅｌ　ｓｅｇｍｅｎ『Ｊ］．Ｅｎ—　ｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，２０１２，２９（１１）：２７７—２８２．（ｉｎ　Ｃｈｉ—　ｎｅｓｅ））　［１１］陈福全，李大勇，王晖．地铁盾构机掘进对周围环境影响　的现场测试研究［Ｊ］．铁道工程学报，２００７（９）：４６—５０．　（ＣＨＥＮ　Ｆｕｑｕａｎ，ＬＩ　Ｄａｙｏｎｇ，ＷＡＮＧ　Ｈｕｉ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｉｍ—　ｐａｃｔ　ｏｆ　ｓｈｉｅｌｄ　ｔｕｎｎｅｌｌｉｎｇ　ｏｎ　ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｕｎ—　ｎｅｌ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｒａｉｌｗａｙ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｓｏｃｉｅｔｙ，２００７　（９）：４６—５０．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ））　［１２］叶飞，朱合华，何川．盾构隧道壁后注浆扩散模式及对管　片的压力分析［Ｊ］．岩土力学，２００９，３０（５）：１３０７—　１３１２．（ＹＥ　Ｆｅｉ，ＺＨＵ　Ｈｅｈｕａ，ＨＥ　Ｃｈｕａｎ．Ｂａｃｋ—ｆｉｌｌｅｄ　ｇｒｏｕｔｓ　ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ　ｍｏｄｅｌ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｔｏ　ｓｅｇｍｅｎｔｓ　ｏｆ　ｓｈｉｅｌｄ　ｔｕｎｎｅｌ　［Ｊ］．Ｒｏｃｋ　ａｎｄ　Ｓｏｉｌ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，２００９，３０（５）：１３０７—　１３１２．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ））　［１３］　苏宗贤，何川．盾构隧道管片衬砌内力分析的壳一弹　簧一接触模型及其应用［Ｊ］．工程力学，２００７，２４（１０）：　１３１—１３６．（ＳＵ　Ｚｏｎｇｘｉａｎ，ＨＥ　Ｃｈｕａｎ．Ｓｈｅｌｌ—ｓｐｒｉｎｇ—ｃｏｎｔａｃｔ　ｍｏｄｅｌ　ｆｏｒ　ｓｈｉｅｌｄ　ｔｕｎｎｅｌ　ｓｅｇｍｅｎｔａｌ　ｌｉｎｉｎｇ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ａｐ—　ｐｌｉｃａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，２００７，２４（１０）：　１３１—１３６．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ））