盾构施工地铁隧道地层损失率计算分析.pdf

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1、城市建筑┃桥梁•隧道┃URBANISMANDARCHITECTURE┃BRIDGE•TUNNEL盾构施工地铁隧道地层损失率计算分析■王彪[摘要]目前，国内地铁隧道建设较多采用盾构法施工，压力的作用下，会产生一定的弹塑性变形，周围土散点曲线图，对该曲线进行多项式拟合生成函数曲过程不可避免地引起了周围地层的损失，损失的大小是判体随着向内部变形，引起地层损失。线，尽量使函数曲线与原曲线拟合，而后对拟合的断施工对周围环境影响程度的主要依据。本文提出了在隧（4）盾构机推进时与周围土体的摩擦。函数通过不定积分求出原函数，这样就可以求出指道上方地面布设监测点的方法，通过地面沉降槽准确计算（5）曲线隧道、不均

2、匀地层以及前方遇有障碍定边界内的沉降槽面积S1,，如图2所示。2该断面地层损失率，为类似地层中的盾构施工提供了借鉴。物，盾构机推进过程中会产生偏离、抬头等现象导图中，y=f（x）为拟合后曲线函数；R为曲线致地层损失。拟合程度；越接近于1，拟合程度越高。[关键词]盾构法沉降槽监测断面地层损失二、计算方法不定积分求原函数：隧道开挖过程中，如地层无损失，隧道开挖土随着我国城市地铁建设规模的不断扩大以及盾体体积应与隧道建成体积相等，投影在某一断面则F（X）为对拟合函数不定积分后的曲线原函数；构技术的逐步成熟，盾构法施工在城市地铁隧道工为开挖外轮廓面积等于盾构管片外径面积。假定地C为常数，计算沉降槽面积

3、不影响计算结果。程中的应用越来越广泛。由于地质条件和施工工艺层在不排水情况下，地层损失体积即为地面沉降槽在使用曲线原函数F（X）计算沉降槽面积，应的限制，盾构施工对周围土体的扰动影响仍是不可体积。基于以上假定，本文计算的地层损失率为某先通过拟合函数y=f（x）计算出实测沉降槽的假定避免的。在地下工程施工中，对周围环境的影响程一断面实测沉降槽面积与隧道外径面积的比值。边界。本文在假定边界选取时，须满足以下条件：度是判断某种施工方案是否合理的关键因素。目前，计算公式为：（1）假定的边界点与轴线的距离≥断面实测点到轴国内通常采用数值建模的方法来预测盾构穿越所引V=S1/S2线的距离。（2）满足第一个

4、条件后，由轴线以一定2起的地层位移，但数值模拟受制于参数选取、等因式中，S1为实测沉降槽面积（mm）；变幅（本次取250mm或500mm）求取曲线对应的沉2素，往往预测结果与实际情况有较大偏差。S2为盾构外径面积（mm），为定值，盾构外径均降值y，第一个拟合函数y=f（x）计算出沉降值

5、y

6、本文提出了一种计算方法，通过对国内某城市为6.2m；≤1mm（监测精度）对应的x点作为沉降槽的边界。地铁试验段中盾构隧道施工引起地面沉降的实测值V为实测地层损失率（%）。在确认了边界条件后，即可通过原函数F（X）来算地层损失率，判断盾构施工对周围环境扰动的计算沉降槽面积：影响程度，为后续施工以及同样地层条件

7、和施工工2V=S1/S2=[F（X1）-F（X2）]/（πD/4）艺地铁隧道施工提供借鉴。式中，X1为轴线右侧边界（mm）；一、盾构施工引起地层损失机理X2为轴线左侧边界（mm）；盾构施工中引起周围地层损失既有正常施工状D为盾构外径，取6200mm。态下，由于地层条件和施工工法引起的不可避免的三、计算结果正常地层损失，也有因超挖、注浆不及时等施工操试验段盾构施工过程中共布设6个地表沉降监作失误引起的非正常地层损失，而正常施工状态下测断面，每个断面在隧道中线上方布设一个点，向引起地层损失的主要因素为：两侧间隔一定距离分别布设5～9个测点。其中断面（1）开挖面土体内移。盾构施工时开挖面土体图1地面

8、沉降槽正态分布图1共布设5个测点，测点0位于隧道中线位置，实在内部应力释放的作用下，向盾构内部位移，引起使用Peck公式进行计算时，地面沉降槽是如图测最终沉降值见表1。开挖面上部及前方地层损失。1的正太曲线形态分布，但在实际过程中，由于注根据以上实测最终沉降值，计算出断面1地层（2）盾构空隙。同步注浆过程中盾构机与周围浆、地质参数差异、施工影响、环境影响等多方面损失率见表2。土体仍不可避免的留有空隙，周围土体填充空隙引因素导致现场实测数据并非理想的正太曲线形式，起地层损失。使得实测沉降槽的面积计算难度加大。本文利用（3）盾构管片变形。管片安装后，在周围土体EXCEL对隧道某里程的地表沉降断面数

9、据生成X、Y表1断面1地面沉降实测值统计表测点12345测点位置9m3m0（隧道中线）3m9m最终沉降值（mm）-5.7-10.6-15.9-11.2-6.3表2断面1地层损失率计算表0.00不定积分求原函数:y=9.0E-13x^3+9.1E-8x^2--2.000.0001x-13.256-4.00F(X)=2.25E-13X^4+3E-08X^3-5E-05X^2-13.256X+CR^2=