地铁隧道盾构施工地表变形影响因素分析.pdf

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1、第8卷第2期2016年4月Vol-8No．2Apr．2016地铁隧道盾构施工地表变形影响因素分析廖利钊1郭谱2杨俊2(1．上海天佑工程咨询有限公司，上海200092；2．华中科技大学土木学院工程管理研究所，武汉430074)【摘要】地铁盾构由于其高机械化、高自动化、对周边建(构)筑物影响小等优点在地铁隧道中广泛应用。但隧道施工过程中产生的地层沉降易导致地表建构筑物倾斜，甚至开裂、倒塌，施工中存在很多风险隐患，事故频发。本文以武汉地铁二号线某区间隧道为背景，通过现场实际监测数据系统分析盾构掘进过程中

2、地表沉降的时空效应及影响因素，并探讨隧道设计参数、地质情况和施工参数三个因素对地表沉降的影响，总结地表沉降规律，指导盾构掘进参数的优化调整，从而降低和控制工程安全风险，并为类似工程提供有益参考。【关键词】隧道工程；盾构法施工；地表沉降；现场监测；时空效应；影响因素【中图分类号】U455．43；u456．3【文献标识码】A【文章编号】1674—7461(2016)02一0084一06【DOI】lo．16670／j_cnki．cnll—5823／tu．2016．02．13引言地铁盾构施工具有高度的机械

3、化、自动化，不影响地面交通，对周围建(构)筑物影响较小，适应软弱地质条件，施工速度快等优点，在城市地铁工程中得到广泛应用。目前已经成为国内外城市地铁隧道的主要施工方法。由于地层沉降可能导致地表建筑物倾斜，甚至开裂、倒塌，地下管线被破坏；地层水平位移可引起地下桩基偏移及管线与通道错位等，进而导致桩基承载力下降并影响管线与通道的正常使用，甚至毁坏。因此，必须研究盾构隧道施工时引起地层移动、造成地面沉降的影响因素，对地面沉降量进行预测，正确估计可能发生的地面变形，以选择最佳的施工技术，制定一套完善的措施

4、，保证施工对于己有的建筑、设施所造成的影响危害控制在允许的范围内，确保施工地区楼房、建筑物与地下管线等重要设施的安全。鉴于此，本文以武汉轨道交通二号线某地铁隧道为依托，系统分析盾构掘进过程中地表沉降的时空效应及影响因素。在此基础上，探讨隧道设计参数、地质情况和施工参数三个因素对地表沉降的影响，总结地表沉降规律，指导盾构掘进参数的优化调整，从而降低和控制工程安全风险，并为类似工程提供有益参考。1工程概况及现场监测方案1．1工程概况武汉地铁二号线某区间隧道为双线隧道，覆土厚度为10—40m，该盾构隧道

5、采用德国海瑞克公司生产的泥水加压盾构机施工，隧道衬砌采用钢筋混凝土管片衬砌一次成型，管片拼装采用“5+1楔形块”错缝拼装，管片接缝采用膨胀胶止水条。根据地质详勘报告，本工程盾构隧道在靠近盾构始发洞身范围内为第四系全新统冲积层，上部为1—5m的粘土，下部为2—3m的淤泥质土。盾构隧道洞身主要从粉细砂层(4—2)和含砾中粗砂层(2—4)中穿过，局部从两层分界线附近通过，在靠近积玉桥站段局部通过(3—2a)淤泥质粘土、(3—2)粉质粘土，江底约80m底部切削中风化泥质粉砂岩，最大切削厚度为1．2m。具体

6、地质统计表见表l。【基金项目】国家自然科学基金“网络理论的地铁盾构施工诱发环境风险的时空演化机理与规律研究”(编号：51408245)【作者简介】廖利钊(1962一)，男，高级工程师。主要研究方向：地铁工程风险控制。地铁隧道盾构施工地表变形影响因素分析表1武汉地铁某隧道地质统计表时代地层土名状态层厚(m)T程特性成因代号范围值平均值2一l粉细砂松散3．90一14．15．35压缩性较高，低强度，液化土，Ⅵ类围岩2—2中砂中密3．20—7．09．00压缩性较高，低强度，液化土，Ⅵ类围岩2—3粉细砂中密

7、3．50～8．oo3．75中等偏低压缩性，富含地下水，Ⅵ类围岩，可挖性I级中等偏低压缩性，自稳性差，富含地下水，Ⅵ类围岩，可2—4含砾中粗砂密实2．O—14．05．75挖性I级3一l粘土可塑0．O～4．802．40中等偏低压缩性，Ⅵ类围岩，可挖性I级3一l粘土可塑0．0～4．802．40中等偏低压缩性，Ⅵ类围岩，可挖性I级Q：‘3—2粉质粘土可～软0．O～4．802．40中等偏低压缩性，Ⅵ类围岩，可挖性1级2—6砾砂密实O．50一2．oo1．25低压缩性，高强度，Ⅵ类围岩，可挖性I级3—3粉质粘土

8、、粉土、粉砂互层软塑4．6～9．06．80高压缩性，低强度，Ⅵ程性能差，I类围岩4—1粉细砂中密～密实3．50～8．oo3．75中等偏低压缩性，富含地下水，Ⅵ类围岩，可挖性I级中等偏低压缩性，自稳性差，富含地下水，Ⅵ类围岩，可4—2含砾中粗砂中密～密实2．O一14．O5．75挖性I级5砾卵层密实O．70～1．701．20低压缩性，高强度，V类围岩，可挖性Ⅲ级1．2隧道监测方案地表沉降测点布置根据隧道埋深、施工影响范围来考虑，一般纵向在有条件的地段布置横断面，每个断面10～15个测点