盾构下穿铁路地表沉降分析

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1、公路隧道2010年第3期(总第71期)盾构下穿铁路地表沉降分析112冯义陈寿根罗石宝(1西南交通大学土木工程学院成都610031;2中铁二局城市轨道交通公司成都610031)摘要盾构机目前已广泛应用于各种土建工程领域,盾构法隧道施工具有安全、快速、地表沉降小等优点,如何控制地表沉降成为工程的一大难题。本文依托深圳地铁5号线盾构隧道下穿广深铁路,对地面沉降监测数据进行分析,探讨了盾构施工过程地表沉降规律及其影响范围和程度,包括沉降随时间发展规律、沉降与盾构机掘进的关系、横断面沉降槽分布形式和沉降速率。关键

2、词盾构地表沉降速率区间周边围岩为全风化角岩层。土层从上到下1工程概况分别为素填土、砾砂、粉质粘土、全风化角岩、强风化深圳地铁5号线长龙～布吉站盾构区间出长龙角岩、中风化角岩。隧道在DK31+350处覆土最站后沿吉华路下穿金鹏路,之后下穿布吉公园、广深浅,约为13.3m。地层加固采用φ800旋喷桩方式铁路,到达布吉站。设计起点为长龙站后端结构内加固,咬合200mm。盾构区间隧道配置两台海瑞克缘,里程为CK30+568.40,设计终点为布吉站前复合式土压平衡盾构机,左、右线各1台。盾构掘进端,里程为CK31

3、+416.00。本区间线路基本沿布划分3个阶段,即试验掘进段、正常掘进段和到达掘吉路敷设,敷设方式为地下。右线长度为847.60m,进段,即从盾构始发井始发后的75m作为试验掘进左线长度为840.47m。区间隧道在左DK31+段,在盾构到达前50m段作为到达掘进段,其余地317.569～DK31+392.037,右DK31+320.316～段作为正常掘进段。管片采用厚300mm,宽DK31+395.259范围内平面斜交穿越广深铁路,隧1500mm,每环由6片管片拼装而成,管片楔形量采道中心线与铁路中心线

4、的平面交角为77°,左线斜用38mm。交铁路里程为DK138+282,右线斜交铁路里程为文章通过对监测数据的提炼,对下穿广深铁路DK138+300,共计10股道,穿越长度约58m,区间产生的地表沉降进行了一定的分析。下穿广深铁路和铁路的竖向净距为14m左右。纵断面示意图如图1所示。图1广深铁路平纵断面示意图量后就可对各沉降点进行分析。使用测量仪器:2监测方案DJ2-1光学经纬仪1台,全站仪1台,S1水准仪12.1监测方法及设备台,铟钢尺以及测绳若干,计算机和打印机各1台,沉降监测按国家二等水准测量规范要

5、求进行,其它相关配件。在施工影响区域以外约100m处设置2～3个水准2.2监测点布设基点作为高程起算点。每个监测点与基准点形成闭在盾构下穿铁路左线两侧范围内,沿隧道中线合或附合水准路线,简算出各点与原点高差或实际上方地面平均每隔3m建立一个监测横断面,平均高程,多次监测后,比较各测点高差变化值,即沉降每5m设一个沉降断面,每个断面上布设至少5个·12·冯义等盾构下穿铁路地表沉降分析观测点,分别布设于轨道两旁和就近地面上,共计117个点。布设点位断面图如图2,图3所示。图2广深铁路左线布点平面图制,超过2

6、mm则立即报警。(2)盾构穿越施工期间在盾构切口进入道床下方至盾尾脱出之间监测频率最高,线路沉降每小时一次,隧道沉降1d一次。在盾首距离铁路路基25m处～盾首切入路基前时,以及盾尾脱出路基～盾尾远离路基25m范围,监测频率为1d两次。对于盾构施工中沉降变化量大的点,根据实际情况加密监测频率,必要时进行跟踪监图3广深铁路左线布点纵断面图测。监测结果及时反馈给施工人员。2.3监测频率在穿越后循环密度可逐步降低。施工监测工作(1)加固施工期间延续到观测值稳定收敛后方可停止。监测频率普通点为1d两次,线路加固期

7、间因注2.4监测技术要求浆连续作业须对线路进行跟踪沉降位移观测,主加本次观测中各点沉降观测精度为±0.01mm,固区观测频率按照每0.5h一次,次加固区1d两次,根据设计文件要求和铁道部《铁路线路维修规则》等但可根据实际情况进行调整,注浆隆起量按2mm控相关标准,监测设计基准值如表1。表1监测设计基准值监测项目路基沉降/mm拱顶下沉/mm轨道沉降/mm水平收敛允许值55040.005B(B为隧道宽度)·13·公路隧道2010年第3期(总第71期)3.2轴线沉降与盾构掘进距离的关系3监测数据分析盾构掘进过

8、程中,由于前方土体受掌子面稳定3.1测点沉降规律的影响,当盾构机离该横断面远近不同时,沉降量和根据工程中的实际数据,对DK31+317～速率是不同的。通过对不同横截面沉降进行观察,DK31+356隧道中心线D-3测点进行分析,可得可以了解盾构掘进前后对土体沉降的影响大小。本到以下数据关系图,如图4,图5所示。文中选取DK31+317,DK31+325,DK31+344,DK31+353四个断面进行研究,采用玻尔兹曼函数对原始数据进行拟合(负