软土盾构法隧道长期纵向沉降变形研究.pdf

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1、第5期(总第159期)2013年10月中国彳跋z耜CHINAMUNICIPALENGINEERINGNo．5(SerialNo．169)Oct．2013DOI：10．3969／j．issn．1004—4655．2013．05．031软土盾构法隧道长期纵向沉降变形研究王莉(上海黄浦江越江设施投资建设发展有限公司，上海200020)摘要：对影响软土盾构法隧道长期纵向沉降的主要因素进行了研究，并以已运营近40a的上海打浦路隧道圆隧道纵向沉降变形长期观测结果，对该隧道的纵向长期变形形态、纵向差异变形曲率、隧道纵向变形与隧道渗漏的关系、圆隧道与竖井的

2、差异沉降等进行了分析。研究显示，隧道的长期纵向变形受隧道周围水文地质条件、外部荷载、隧道自身的结构特点、隧道的渗漏水状态等条件的影响，总体上需要较长时间才能趋于稳定，且对周边环境变化的反应较为敏感。关键词：盾构隧道：纵向沉降：沉降：渗漏中图分类号：U456文献标志码：A文章编号：1004—4655(2013)05—0089—031工程背景引起隧道纵向变形的因素众多，既有隧道施工期的，又有运营期的，有系统本身的，也有周边环境变化引起的。隧道施工期的纵向变形，在联结螺栓二次预紧前已基本完成，对隧道长期结构性能影响不大；对于隧道运营期的纵向变形，

3、除了施工期扰动土体的次固结变形外，尚有多种因素会引起隧道的纵向不均匀变形，会直接影响隧道结构的安全。上海打浦路隧道纵断面图(圆形段l322m)见图1。鐾囊萎◆梦当隧道沿线的下卧层土体特性及分层不均匀时，将导致隧道的不均匀沉降。压缩模量较低，灵敏度较高的饱和黏土下卧层，经过盾构施工扰动后的沉降量较大，而且沉降延续时间较长，对隧道长期沉降的影响较大。压缩模量较高、灵敏度较低的砂性土下卧层，经过盾构施工扰动后的沉降量较小，且沉降稳定快。当隧道下卧层为密实的砂性土时，次固结量很小，次固结时间短，即使在空隙比较大的砂性土中，次固结沉降在施工期也基本结

4、收稿日期：2013—07—09作者简介：王莉(1968一)，女，高级工程师，本科，主要从事市政工程管理工作。在隧道管片或接头部位，泥水通过缝隙渗漏进入隧道内部，从而导致隧道段沉降，而隧道差异沉降的发展会导致隧道环纵缝张开度的增大以及结构性裂缝的产生，引起隧道渗漏加剧，使隧道周围的水土不断流失，从而又加剧了隧道的纵向不均匀变形形成恶性循环，严重的会导致隧道产生破坏性变形‘2l。2．3隧道周围环境荷载改变地表加卸载是导致隧道纵向不均匀沉降的重要因素之一，在附加应力的作用下，隧道沉降和不均匀沉降继续增加。饱和软弱黏土中的隧道，由于隧道底部土体反力

5、总是小于未修建隧道前该处土层自89中国彳盛工存王莉：软土盾构法隧道长期纵向沉降变形研究2013年第5期重应力，隧道下土层压缩模量比修建隧道前有所降低，加之隧道下受扰动土层的长期次固结在地表加载时仍在缓慢继续，因此，加载时的土层有效压缩厚度比一般基础沉降的范围大，沉降稳定的时间长，较小的地面荷载增量可引起隧道下卧土层敏感的沉降。对于隧道附近大量进行的基坑开挖等工程施工，基坑开挖引起围护的侧向位移和坑内隆起使坑外地层沉降，导致隧道也随之沉降，甚至隧道发生挠曲变形。如果对隧道上方进行卸载会引起隧道结构上浮，如不采取有效措施会导致隧道结构开裂发生渗

6、漏，甚至造成结构破坏。2．4车辆的震动荷载隧道投人运营后，将承受车辆周期性震动荷载的作用，除隧道结构固有振动频率应远离荷载振动频率以免引起隧道共振之外，尚需考虑车辆振动引起的隧道不均匀沉降，对上海轨道交通L1的长期观测表明，列车振动引起的隧道沉降是不容忽视的，量值上可以达到相当大的程度。L1隧道在全程范围内有多处出现渗漏水情况，其中有相当一部分是地铁列车振动引起隧道不均匀沉降的缘故∞J。2．5地震作用盾构法隧道是通过纵向和横向螺栓将衬砌环和管片连接装配而成的，这样的柔性连接构造有减少地震反映内力的有利一面，但也存在缝隙多、接头处易损、整体性

7、差及地震反应复杂等抗震上的弱点。除了地震波作用造成隧道破坏外，由于土层震陷，砂土液化等引起地层的不均匀沉降也会导致隧道开裂漏水，如1985年的南黄海地震使上海打浦路越江隧道与竖井交界处出现5处裂缝，泥水从其中流入。3运营圆形隧道纵向变形的长期监测为了解隧道纵向的长期稳定性，从隧道安全服役性能分析，隧道的维护提供基础。3．1竣工及运营初期的隧道结构纵向变形隧道的纵向变形，尤其是差异变形是隧道地质条件、施工条件、使用条件以及其他各种因素长期影响的结果，因此隧道沉降与隧道的历史变形是密切相关的。一般在隧道竣工时，往往会产生不同程度永久性的不均匀沉

8、降，特别是软弱复杂地层中施工的隧道沉降值较大。图2为上海打浦路隧道竣工时的沉降曲线[41。隧道竣工时2号井和3号井之间江中段产生的沉降量>300mm。L7———一、一loo』董z