浅谈盾构施工对道路沉降控制

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1、浅谈盾构施工对道路沉降控制摘要：本文是作者近几年的工作经验总结的，对盾构隧道引起的道路沉降进行了预测，得出两种方法的计算结果较吻合，并提出了道路沉降的控制措施，以减小沉降，为盾构隧道的顺利实施提供了依据。关键词：盾构法，沉降预测，沉降控制屮图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：1工程概况南京地铁某地铁站隧道采用土压平衡盾构法施工，隧道穿越城区道路，隧道穿越地质概况为：①杂填土层，主要以建筑垃圾为主;③-1粉土层，灰色〜灰黄色，局部含少量粉砂，干强度中等，韧性中等；④淤泥质粘土层，浅灰色〜灰色，干强度高，韧性高，软塑

2、〜流塑；⑤粉质粘土层，褐黄色、灰黄〜灰绿色，干强度高，韧性高，可塑；⑥粘土层:灰〜浅灰色，干强度高，韧性高，可塑〜硬塑；⑦粉质粘土层：灰色、灰黄色〜灰绿色，干强度高，硬塑〜坚硬。具体物理力学指标见表lo表1隧道穿城区处土层的物理力学指标2地表沉降的预测与分析2.1经验公式法预测地表沉降Peck在大量实测地表沉降数据的基础上，提出了地表沉降槽呈现正态分布曲线，沉降槽的体积等于地层损失的体积，并提出隧道施工产生的地表沉降横向分布的经验公式：S(x)=Smax?exp(—x2/2i2)其中，S(x)为距离隧道中心线x处的地表

3、沉降，m;Smax为隧道中心线处最大地面沉降，m;x为距隧道中心线的距离，叫i为沉降艳宽度系数，m;Vs为隧道单位长度土体损失量，m3/mo关于隧道单位长度土体损失量，其大小不仅与工程地质、水文地质条件等有关，还与施工方法、施工技术和管理水平等因素有关。目前，隧道单位长度土体损失量的计算方法主要有：1)经验方法：根据类似工程施工经验，选择一个合适的土体损失百分率VI,则Vs二V1JIR2，其中，R为隧道外半径，对于粘性土VI通常为0.5%-2.0%[2,3];2)采用LeeK.M.等提出的等效土体损失参数g进行计算：V

4、s二n(Rg-g2/4)其中，g为等效土体损失参数，具体参见文献。沉降槽宽度系数i决定了盾构施工对周围十体的影响范围。国外学者[5,6]通过理论分析和实测资料，对沉降槽宽度系数给出了不同的经验公式。国内学者球继立等通过对实测数据进行拟合，指出：沉降槽宽度系数与隧道轴线埋深的八次幕成线性关系；刘建航等提出以下公式来计算沉降槽宽度系数：英中，z为地面至隧道轴线深度；"为各土层有效内摩擦角。此穿堤隧道外半径为4.05m,土的内摩擦角17.2°,隧道顶部覆土厚27.45m,采用Peck法计算不同土体损失率下，道路各处沉降值，见

5、图1。跖•隧道中心线距离/m图1不同地层损失率下道路沉降曲线图（Peck公式）如图1所示，隧道盾构后，土层沉降对称分布，最大沉降出现在隧道屮心轴线处。土体损失量为0.5%〜0.8%时，沉降最大值分别为:6・9mm,8.3mm,9.7mm和11.1mmo3地表沉降的控制措施盾构施工导致的地面沉降的因索很多，主要有：隧道覆土厚度、盾构外径、盾尾注浆的填充率等因素。対于某一特定的隧道工程，盾尾注浆的填充率则是影响地面沉降的关键因素。根据工程实践，上体的弹性模量、盾构推进时土仓压力以及地下水位均对地表沉降产生一定的影响。图2不

6、同地层损失率下道路沉降曲线图（PLAXIS法）由于隧道所穿越城区，需要采取有效的措施控制道路沉降值，通过分析类比类似工程，提出如下道路沉降控制措施：1）采用土压平衡模式掘进，严格控制出土量，确保土仓压力工作面的稳定，控制道路沉降值;2）优化同步注浆和壁后注浆的工艺和参数，及时并极大极限充填空隙；3）采取盾构后对土体的复注浆加固，可以减小土体次固结量；4）加强道路沉降和隧道的变形监测，严格控制同步注浆的压力，一旦发现异常，及时调整掘进参数并采取加固措施，确保海堤和匕建成隧道的安全。4结语1）盾构施工引起的道路沉降受多种因

7、素的影响，主要有隧道覆土厚度、隧道外径、开挖面压力、地层物理力学性质、施工条件等，其中盾尾注浆的填充率则是影响道路沉降的关键因素；2）盾构机通过后，隧道左右土体有靠近隧道的水平移动；土层沉降対称分布，最大沉降出现在隧道屮心轴线处，隧道上方的地层沉降随深度增加而增加，在接近隧道顶端位置达到最大，在隧道下方土体出现向上的位移，在隧道底端达到最大；3）Peck经验公式和PLAXIS有限元计算结果基本吻合，得出了盾构过程中道路横向沉降的基本规律：地表沉降呈对称分布，隧道轴线止上方地表沉降最大，向左右沉降分别逐渐减小；4）盾构施

8、工过程中应严格控制出土量,采取预先注浆加固隧道上方土体、同步注浆、壁后注浆和盾构后复注等措施来控制道路沉降。