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1、南京地铁盾构施工引起的地表沉降分析 摘要：南京地铁盾构施工引起的地表沉降分析 摘 要 结合南京地铁某区间的盾构施工,分析实测的断面数据,得出盾构推进对地表影响的主区域和次区域,明确了盾构推进时对地表的影响范围。通过对比Ｐｅｃｋ法计算值和实测值,验证现有的经验参数是否适合南京地区的实际情况。通过对实测曲线的拟合和数值计算得到沉降槽半宽度,改进了地表沉降槽宽度系数的取值范围,有助于盾构法在南京地区的推广和应用。关键词 地铁,隧道施工,盾构法,地表沉降 在人口密集、建筑设施密布的城市中进行盾构法施
2、工,由于岩土开挖不可避免......南京地铁盾构施工引起的地表沉降分析 摘 要 结合南京地铁某区间的盾构施工,分析实测的断面数据,得出盾构推进对地表影响的主区域和次区域,明确了盾构推进时对地表的影响范围。通过对比Ｐｅｃｋ法计算值和实测值,验证现有的经验参数是否适合南京地区的实际情况。通过对实测曲线的拟合和数值计算得到沉降槽半宽度,改进了地表沉降槽宽度系数的取值范围,有助于盾构法在南京地区的推广和应用。关键词 地铁,隧道施工,盾构法,地表沉降 在人口密集、建筑设施密布的城市中进行盾构法施工,由于岩土
3、开挖不可避免地产生对岩土体的扰动并引起洞室周围地表发生位移和变形;当位移和变形超过一定限度时,势必危及周围地面建筑设施、道路和地下管线的安全。因此,中外学者对盾构施工扰动的机理[1]、地层移动[2]、土体影响范围[3-5]等做了大量的研究工作,取得了一系列关于盾构施工引起地表沉降的研究成果,其中Ｐｅｃｋ法应用最为广泛。本文通过对南京地铁玄武门站———新模范马路站区间盾构施工的实测沉降分析研究,寻求适合南京地区地铁盾构工程应用的沉降计算公式及参数确定方法。1 工程概况 玄武门———新模范马路的地铁盾构
4、掘进区间自玄武门站,沿中央路向北至新模范马路车站,设计里程为Ｋ11+591.899～Ｋ12+422.189。区间分布3组平面曲线,半径分别为1000ｍ、1500ｍ、800ｍ;隧道纵坡为Ｖ形,最大纵坡为30‰;隧道埋深在8.0～14.5ｍ之间。 该区间属古河道漫滩地貌,基岩埋藏较深,均大于25ｍ;软弱土层较厚,主要为低塑性淤泥质粉质黏土、粉质黏土及中到稍密的粉细砂等,土质不均,黏性土中常局部夹有粉细砂,土质较差。区间隧道在淤泥质粉质黏土、粉质黏土及粉细砂中通过。围岩划分为Ⅰ类。土体主要力学性质见表1。
5、2测试分析 整个掘进过程采用土压平衡模式盾构机。本文选取左线掘进过程中引起的地表沉降进行分析,整个掘进过程历时4个月。掘进中一些参数设置为:盾构顶部土压保持在0.13～0.21ＭＰａ,盾构底部土压0.19～0.28ＭＰａ,掘进速度60ｍｍ/ｍｉｎ,同步注浆压力0.25ＭＰａ,注浆量3.2ｍ3/环。2.1监测断面的选取及测点布置 根据隧道不同的埋深及地层分布,选择8个具有代表性的监测断面,其桩号、里程以及埋深见表2。测点布置如图1。2.2 实测数据分析 对Ｈ1～Ｈ8断面进行了连续监测,
6、直至沉降稳定。监测结果绘成的曲线图见图2。 结合各断面的具体地质条件以及盾构施工参数,得出实测结果如下。 1) 由于盾构穿过的地层其地质条件相对稳定以及各施工参数的接近,8个断面的曲线沉降规律几乎保持一致。结果显示,在黏土性地层中采用土压平衡模式开挖能很好地控制地表沉降,最大沉降为22.8ｍｍ,低于设计要求,盾构各项掘进参数设置适当,盾构姿态较好。 2) 沉降曲线沿线路中心不对称分布,盾构掘进的影响区域主要在隧道轴线7ｍ范围内。在此范围内的沉降槽体积占到总体积的70%,这一范围(约
7、2.2倍的洞径)是沉降的最大区域,最大沉降发生在线路中心。距隧道轴线7～20ｍ范围内沉降均值为2ｍｍ,这一范围为次要沉降区;离轴线20ｍ以外的地区,地表隆沉数值较小,平均在1ｍｍ以内,考虑到观测误差,可认为此区域在盾构掘进影响范围以外。因此可认为盾构掘进的影响区域为距轴线20ｍ内,约是洞径的6.2倍。 3) 各断面数据显示,大部分断面的最大沉降量均控制在15ｍｍ以内。Ｈ1、Ｈ2断面由于盾构机放慢速度准备出洞,且覆土为杂填土和低压缩性粉土,使得地表沉降量变得更小。而Ｈ5、Ｈ7断面,虽然埋深大于Ｈ1、Ｈ
8、2等断面,理论上隧道覆盖层厚度与盾构外径之比越大,地表土体受到的扰动越小,地表中心总沉降量越小,但这2个断面的沉降量大于其他断面,是由于下述3个原因: ①上覆土有软流塑等中压缩性土,易受扰动; ②盾构推进的过程中,由于向盾尾隧道外周建筑空隙中注浆不及时、注浆量不足,使得盾尾隧道周边土体失去原始三维平衡状态,而向盾尾空隙中移动,引起地层损失(特别在含水量不稳定的地层中,这是引起地表沉降的主要原因);
