软弱及液化地层条件下地下结构的设计探析

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1、软弱及液化地层条件下地下结构的设计探析摘要：以佛山轨道三号线为例，分析软弱地层及液化砂层对地铁车站和盾构区间隧道的不利影响，提出采取加强围护结构设计、洞内同步注浆加固等措施，有效解决了地铁线路通过软弱地层及液化砂层下地铁车站和盾构区间的问题。关键词：软弱地层；液化砂层；地铁车站；盾构区间Abstract：TakingFoshanMetroLineThreeasanexample,thispaperanalyzestheunfavorableinfluenceofsoftlayerandliquefyingsandlayerofmetrostat

2、ionandshieldzone,putforwardtostrengthendesignofenclosurestructure，adopttunnelsynchronoustogroutreinforcementandsoon,effectivelysolvestheproblemsofmetrostationandshield7oneundertheconditionofsoftlayerandliquefyingsandlayer・Keywords：softlayer；liquefyingsandlayer；metrostation；s

3、hieldzone1工程概况佛山市城市轨道交通三号线工程为贯通佛山市中心组团的南北主干线，与佛山已建地铁及其他城市地铁相比，佛山三号线工程地质的特点如下［1］：1.1沿线分布非常软弱的深厚淤泥及淤泥质土层沿线分布的软弱土层为第四系海陆交互相淤泥、淤泥质土层，主要分布在顺德段，淤泥、淤泥质土层具有含水量高，孔隙比大，压缩性高，抗剪强度低，灵敏度高的特点。1.2沿线分布易液化的淤泥质粉细砂层沿线分布海陆交互相淤泥质粉细砂层、海陆交互相淤泥质中粗砂层和冲洪积粉细砂层、冲洪积中粗砂，分布全线绝大部分地段（南海北段除外）,采用标准贯入试验方法对砂层进行液

4、化判别，沿线砂层会产生地震液化，液化等级多为“屮等〜严重”。1.3沿线地层分布差界性较人沿线从上至下分布主要有：人工填土层、第四系海陆交互相淤泥、淤泥质土层、海陆交互相淤泥质粉细砂层、海陆交互相沉积淤泥质中粗砂层、海陆交互相粉质粘土层、冲洪积粉细砂层、冲洪积中粗砂层、冲洪积粗砾砂层、冲洪积卵石土层、冲积〜洪积粉质粘土层、河湖相淤泥质土层、可塑或稍密状残积土层、硬塑或中密状残积土层、全风化岩、强风化岩、中风化岩、微风化岩。本丁程岩面起伏非常大，总体来说，顺德段岩面较深,南海段岩面较浅。而同样在顺德段，岩面也是起伏不定，呈波浪起伏状。2软弱地层及液

5、化砂层对地铁车站和盾构区间隧道的不利影响2.1盾构隧道在施工过程屮引起周边建构筑沉降盾构法施工引起土体变形和地面沉降，会导致四周一定范围内建筑物和管线的沉降，这是盾构法施工的主要风险［2］。2.2盾构隧道在施工过程中的不利影响盾构隧道在施工过程中，管片脱出盾尾后，由于隧道所处软弱地层含水量人，管片收到浮力而产生上浮。如上浮超过100mm,则衬砌结构侵入建筑限界。另外由于施工过程中，盾构机操作不当，纠偏过激，容易出现蛇形隧道［3］。2.3盾构隧道周边的土体扰动下引起隧道的平移或收敛变形盾构区间隧道建成后，山于受到周边地块的开挖，进行基坑开挖，会对

6、盾构隧道产生较大的影响，特别是在欠固结地层，基坑开挖对盾构隧道的影响更大。另一种情况，区间隧道上方进行堆载，也会产生很大的彩响。上述两种情况均会对盾构隧道造成平移、椭变、管片开裂等不利影响。2.4地震中饱和砂土地层的液化，対地铁结构可能产生衬砌震害、底板开裂与仰拱起鼓、初期支护震害、地震洞内坍方等不利影响［4］。3软弱地层及液化砂层条件下工程设计存在的主要问题3.1深厚极软地层基坑須护方案和变形控制措施地铁车站结构和箱型结构隧道施工一般采用明挖法施作。沿线穿越极软的淤泥质土层和淤泥质粉细砂层，土体强度低、压缩性高、稳定性差，深、长基坑稳定性和变

7、形控制是深厚极软地层施工控制的重点和难点。根据基坑周边环境的保护要求，结合极软地层工程风险、施工难度和作业可靠性，选取经济合理的基坑用护结构和支撑形式、设计必要的变形控制方案（地基加固）成为本工程的技术难点之一。3.2深厚极软地层地铁区间结构合理形式和辅助措施一般软土地层地铁区间隧道常采用工期短、成本小且机械化程度较高的盾构工法。但与盾构工法相匹配的预制分块管片衬砌由于接头连接方式的存在，业界普遍认为盾构隧道结构为横、纵向刚度相对较小的柔性结构[5]o木工程区间建设大范围、人深度遭遇最低40kPa的极软土和外荷载下易液化土，一般的单层预制管片衬

8、砌设计能否满足设计和使用要求亟待研究，且沿线既有建（构）筑物、后续开发和地铁营运自身附加荷载会进一步加剧满足设计和使用要求的难度，故在设计阶段联合考虑