技术特征：
1.一种富水砂质粉土及淤泥质黏土地层榫卯型管片隧道成型方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤(1).调查收集施工数据，分析研究施工方案，其包括管片上浮分析、管片拼装分析，具体运用数学方法对上浮进行理论分析，得出管片上浮简化计算公式，并把理论分析结合实际工程；步骤(2).施工资源准备，编制施工方案；步骤(3).盾构机施工掘进，并对掘进过程进行控制，通过测量系统，随时掌握正在掘进中盾构机的位置和姿态，并通过计算机将盾构机的实际位置和姿态与设计轴线进行比较，找出偏差数值后调整盾构机千斤顶的模式，使盾构机前进曲线和设计轴线尽可能接近；步骤(4).对隧道管片进行安装固定，并实时监测施工过程，对现场进行实测与统计分析，研究监测区段隧道管片的上浮过程、实际分布状况和变化发展规律。2.根据权利要求1所述的一种富水砂质粉土及淤泥质黏土地层榫卯型管片隧道成型方法，其特征在于：所述管片上浮分析包括以下步骤：步骤(1).分析富水砂质粉土及淤泥质黏土地层榫卯型管片受力参数，得到f
f
＝g1+g2+f
n
+f
j-f
t
，其中：浮力f
f
、地基回弹力f
t
、管片重力g1、浆液重力g2、粘滞阻力f
n
、上覆土压力f
j
；步骤(2).分别计算步骤(1)中上浮力f
f
分为静态上浮力和动态上浮力步骤(3).计算整环管片受到的地基回弹力式中：f
t
为地基回弹力；k0为静止土压力系数；r为注浆层外径；γ为地层平均重度；步骤(4).分析计算管片重力g1、浆液重力g2，，式中：g1为管片重力；g2为浆液重力；γ
c
为管片的重度；r1为管片环内径；步骤(5).分析计算上覆土压力为式中：f
j
为上覆土压力；b
t
为滑落土体的一半；c为土的粘聚力；k1为滑动面上的侧压力系数；为摩擦角；p0为地面荷载；h为上覆土厚度；步骤(6).分析浮力f
f
、地基回弹力f
t
、管片重力g1、浆液重力g2、粘滞阻力f
n
、上覆土压力f
j
作用大小，控制施工过程中各因素影响量。3.根据权利要求2所述的一种富水砂质粉土及淤泥质黏土地层榫卯型管片隧道成型方法，其特征在于：所述静态上浮力式中：为注浆浆液产生的静压力；r0为管片外径；b为管片宽度；γ
j
为浆液容重；所述动态上浮力为：式中：为注浆浆液产生的动压力；b为动态上浮力的作用宽度；p为施工采用的注浆压力；θ为注浆浆液也跑分布区域边界与竖向的夹角。4.根据权利要求2所述的一种富水砂质粉土及淤泥质黏土地层榫卯型管片隧道成型方法，其特征在于：所述步骤(2)中通过提高浆液的稠度及固体物质含量，来可能提高浆液的粘结力，抵消一部分上浮力浮力f
f
。5.根据权利要求2所述的一种富水砂质粉土及淤泥质黏土地层榫卯型管片隧道成型方法，其特征在于：所述步骤(5)中通过工程类比、理论计算、数值模拟、模型实验四个方面考
虑合理覆土厚度，分析计算上覆土压力。6.根据权利要求1所述的一种富水砂质粉土及淤泥质黏土地层榫卯型管片隧道成型方法，其特征在于：所述管片拼装分析包括以下步骤：步骤(1).运用最小二乘法确定榫卯型管片的选型及安装点位；步骤(2).软木衬垫增加环缝间距，增加管片错位空间，减少管片破损，同时增强了弹性密封垫防水压力要求；步骤(3).管片壁后注浆，管片壁后注浆包括试注浆、正常注浆；步骤(4).螺栓连接及复紧，将螺栓安装在预留孔处，严格进行管片螺栓复紧，当后续盾构掘进至每环管片拼装前，对相邻已成环的3环范围内管片螺栓进行全面检查并复紧。7.根据权利要求6所述的一种富水砂质粉土及淤泥质黏土地层榫卯型管片隧道成型方法，其特征在于：所述步骤(1)的具体方法包括设某一里程下隧道设计轴线三维坐标为(x0，y0，z0)，榫卯型管片的姿态有16种，榫卯型管片环末端环面中心三维坐标为(x
i
，y
i
，z
i
)(i＝1，
…
，16)，采用最小二乘法原理使坐标残差的加权平方和目标函数最小：δ(i)＝(x
0-x
i
)2+(y
0-y
i
)2+(z
0-z
i
)2根据最小时的参数i(i＝1，
…
，16)，从而得到最佳拟合的榫卯型环管片姿态。8.根据权利要求6所述的一种富水砂质粉土及淤泥质黏土地层榫卯型管片隧道成型方法，其特征在于：所述步骤(1)的最佳拼装点位选择方法为：计算
……
从16组三维坐标找到距离隧道设计轴线最近的一组坐标，来确定最佳拼装点位。9.根据权利要求6所述的一种富水砂质粉土及淤泥质黏土地层榫卯型管片隧道成型方法，其特征在于：所述试注浆的注浆时详细记录注浆时压力的大小和注浆量，观察是否冒浆，墙顶标高有无变化，以此作为正常注浆时的调整依据；所述常注浆根据试注浆的记录，同时参考地质情况，及时分析并调整浆液性能，调整注浆压力和注浆量，进行注浆。10.根据权利要求1所述的一种富水砂质粉土及淤泥质黏土地层榫卯型管片隧道成型方法，其特征在于：所述监测控制首先通过盾构操作人员填写盾构机基本参数表，然后是土建工程师依据初始数据分析计算后填写盾构机关键参数表，过程中技术负责人指标进行分析判断，如果指标在范围类较好，则无需调整，经讨论后实施，如果在正常范围类，则技术负责人需要结合实际现场工况以及参数，进行分析讨论后提出方案，如果超出预警范围，则需要提交指挥部，由施工单位组织专家论证会议，结合盾构掘进现场实际情况和专家签署的意见书，形成专项施工方案，并严格按照方案实施。
技术总结
本发明提供一种富水砂质粉土及淤泥质黏土地层榫卯型管片隧道成型方法，包括以下步骤：步骤(1).调查收集施工数据，分析研究施工方案，其包括管片上浮分析、管片拼装分析，步骤(2).施工资源准备，编制施工方案；步骤(3).盾构机施工掘进，并对掘进过程进行控制，步骤(4).对隧道管片进行安装固定，并实时监测施工过程，对现场进行实测与统计分析。本发明分析得出管片上浮大部分归咎于存在建筑空隙和地下水及浆液的浮力，而管片在浆液初凝后的一段时间上浮量占总浮动量较少，因此对浆液初凝前这一关键时间段控制成为重点，可以有针对的在施工过程中进行控制，提高施工精度，保证施工安全。安全。安全。
技术研发人员：侯鹏 王晓飞 侯永东 刘尧 王宝佳 余峰岗 潘云鹏 杨光 问智利 赵康 张亚鹏 田琨
受保护的技术使用者：中铁七局集团西安铁路工程有限公司
技术研发日：2022.10.26
技术公布日：2023/3/28