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1、盾构地面沉降措施_盾构法隧道施工引起的地面沉降机理与控制 摘 要:本文首先分析了盾构法隧道引起的地面沉降规律和沉降影响范围,总结了盾构隧道地面沉降的主要影响因素;指明地面沉降主要源于开挖面的应力释放和附加应力等引起的地层变形,并对地铁施工中的地面沉降平安推断标准和限制原则进行了探讨,为城市地铁工程建设供应有益的参考。关键词:盾构隧道 地铁工程 地面沉降 沉降限制中图分类号:U45 文献标识码:A 文章编号:1673-3791(2022)06(b)-0071-02Abstract:This paper analyzes the shield tunnel caused by land subsi
2、dence law and settlement of affected areas,and summarizes the main factors of land subsidence of the shield tunnel;specified land subsidence is mainly due to the excavation surface stress release and the additional stress causedstrata deformation,land subsidence and subway construction safety criter
3、ia and control principles are discussed to provide a useful reference for the construction of urban subway project.Key Words:Shield tunnel;Subway project;Land subsidence;Subsidence control盾构法具有不影响地面交通、对四周建(构)筑物影响小、适应困难地质条件、施工速度快等众多优点而在地铁工程建设中广泛应用。但盾构法隧道工程是在岩土体内部进行的,无论其埋深大小,开挖施工都不行避开地会对四周土层产生扰动,从而引起地
4、面沉降(或隆起),危机邻近建筑物或地下管道等设施的平安1。因此,施工能产生多大的沉降或隆起,会不会影响相邻建筑物的平安,是地铁隧道盾构施工中最关键的问题2。要在地铁工程施工前对工程可能引起的地面沉降问题有所估计,就首先须要了解盾构法施工引起的地面沉降的一般规律和机理,进而提出相应的平安判别标准和限制原则,达到事先防控的目的。1 盾构隧道地面沉降规律地面沉降规律是反映盾构掘进时,沿掘进轴线方向对地层的影响,同时它也能反映盾构掘进时不同因素、盾构机不同部位对地层的作用,包括正面土压力、摩擦力及盾尾间隙等。依据地面沉降发生的时序,一般将盾构施工沿隧道纵向的地面沉降划分为五个阶段3。1.1 盾构到达前
5、的地层沉降,即先行沉降盾构到达前,地表已经产生变形,影响范围约在10m15m以内。主要是由盾构推动土压力的波动所引起,还有地下水位下移使土层有效应力增加而引起的固结沉降。1.2 盾构到达时的地层沉降,开挖面前的沉降或隆起自开挖面距观测点约3m10m时起,直至开挖面位于观测点正下方之间所产生的隆起或沉降现象。实际施工过程中设定的盾构土压舱压力很难与开挖面土体原有土压力达到完全的平衡,多因土体应力释放或盾构反向土仓压力引起的土层塑性变形所引起。1.3 盾构机通过时的沉降盾构切口达到测点起至后尾离开测点期间发生的地表沉降。这一期间所产生的地表沉降主要是由盾壳向前移动过程中,盾构机外壳与四周土层之间形
6、成剪切滑动面,土体被扰动所致,盾构通过时的地表沉降约占总沉降的35%40%。1.4 盾尾间隙沉降盾尾通过测点后产生的地表沉降,影响范围约在后尾通过测点后020m范围。由于盾构外径大于管片外径,管片外壁与四周土体间存在空隙,往往因注浆不刚好和注浆量不足,管片四周土体向空隙涌入,造成土层应力释放而引起地表变形,这一期间的地表沉降约占总沉降的40%45%。1.5 后续沉降后期沉降是由盾尾脱出一周后的地表沉降,是由前面地层扰动引起的固结沉降和蠕变残余沉降,反映了地层沉降的时间效应。这一期间的地表沉降一般不超过总沉降的10%。总体而言,盾构法施工过程中,1.2和1.4阶段的地面沉降量和沉降速率较大,限制
7、沉降也最为关键。1.2阶段的变形限制要素是土仓内压力,而1.4阶段的限制要素是盾尾间隙的注浆刚好性和充盈率。2 地面沉降的影响范围盾构在推动过程中,地表沉降以盾构为中心呈三维扩散分布,且分布随着盾构机的推动而产生同步移动。地面沉降的影响范围可借助Peck公式进行预料。Peck公式的理论基础是:盾构掘进过程中产生肯定的地层损失,相当于挖去一块土体,从而导致上部的土体移动,不考虑土体排水固结和蠕变,认为地层移动为一个随机过程,在盾构掘进后在地表形成的横向沉降槽为一近似正态分布曲线4。韩煊、李宁等56结合JLE工程观测数据库,对我国8个地区30多组观测数据进行对比探讨,分析评价了Peck公式预料方法
8、在我国的适用性。盾构隧道施工引起地面沉降沿纵向影响范围,在盾构前方约范围内(D为盾构直径,H为地表至盾构底的深度)。粘性地层中,纵向影响范围为一夹角为斜直线;砂性土中则为一鼻形曲线,深层土体的范围与粘性土相同,表层土体的范围要小于粘性土。横向影响范围对粘性土地层而言,为隧道轴线两侧范围内,砂性地层影响范围要小,约为。3 盾构隧道的地面沉降机理盾构隧道施工产生地面沉降的机理主要源于开挖面的应力释放、附加应力等引起地层产生的弹塑性变形7。隧道施工所引起的地面沉降,主要包括开挖卸载时开挖面四周土体向隧道内涌入所引起的地面沉降,支护结构背后的空隙闭合所引起的地面沉降,管片衬砌结构本身变形所引起的地面沉降以及隧道结构因整体下沉所引起的地面沉降,可称为开挖地面沉降。盾构法隧道在施工期的地面沉降可认为主要由开挖沉降、固结沉降和次固结沉降组成,而次固结沉降更多状况下须要在隧道运营期间考虑。盾构施工引起的地层损失和隧道四周受扰动或剪切破坏引起的土体再固结,是造成盾构法隧道工程性地面沉降的根本缘由89。 第5页 共5页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页