盾构壁后注浆对地表沉降影响模拟研究.pdf

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1、第27卷第3期，2014年7月宁波大学学报(理工版)首届中国高校优秀科技期刊奖Vo1．27No．3，July2014JOURNALOFNINGBOUNIVERSITY(NSEE)浙江省优秀科技期刊一等奖盾构壁后注浆对地表沉降影响模拟研究王冠琼，刘干斌，邓岳保(宁波大学岩土工程研究所，浙江宁波315211)摘要：结合宁波轨道交通某区间隧道施工，研究了盾构壁后注浆对地表沉降的影响，考虑壁后注浆压力消散和浆液固结硬化过程，采用FLAC3D有限元软件对开挖过程模拟计算，分析了不同注浆量和不同注浆压力下的地表沉降变化规律以及浆液硬化作用对

2、地表沉降和管片位移的影响规律，并将地表沉降和拱顶位移的计算值和实测值进行对比分析．结果表明：本工程最佳注浆量4．0～5．0m3，最佳注浆压力约0．3MPa；硬化作用引起的地表沉降占总沉降约5％，引起的管片位移占总位移约15％．针对宁波土质，合理确定注浆量和注浆压力能够有效控制地表沉降，合理配制浆液，实时监控注浆量、注浆压力和浆液强度，能够有效控制管片的上浮和变形．关键词：注浆量；注浆压力；浆液硬化：地表沉降：数值模拟中图分类号：U455．43文献标志码：A文章编号：1001—5132(2014)03—0097—06盾构隧道同步注

3、浆就是在隧道内将具有适当和注浆浆液时间一强度变化对地表沉降的影响规的早期及最终强度的材料，按规定的注浆压力和律．邓宗伟等【5]以北京市地铁5号线试验段为例，注浆量在盾构推进的同时填入盾尾空隙内⋯．在盾结合FLAC3D2．0软件对盾构隧道壁后注浆的受力构隧道施工中，壁后同步注浆是重点工作内容，其特点进行了二次开发，研究了盾构隧道壁后注浆目的有：尽早填充地层，减少地基沉陷量，保证环的作用机理，探讨了壁后注浆对支护结构和围岩境安全，确保管片衬砌的早期稳定性和间隙的密的受力、变形影响的规律．以上数值模拟方法考虑封性；作为衬砌防水的第一道

4、防线，提供长期、均了注浆长期压力和固结强度的影响，但没有考虑质、稳定的防水功flu；作为隧道衬砌结构加强层，注浆压力消散、浆体固结硬化和等代层强度的时变具有耐久性和一定强度【2]．浆液的力学性质、注浆性等因素．过程的控制对地层沉降有着重要意义．浆液注入笔者拟针对宁波轨道交通某区间，采用三维盾尾后，与周边土体固结硬化，强度增加，同时注有限元软件FLAC3D对开挖过程进行模拟计算，浆压力随时间消散，浆液和周围土体力学性质和并考虑注浆压力消散以及浆体和等代层固结硬化状态都发生了变化，进而对地表和周围地层的变的时变性，以此探讨注浆量和注

5、浆压力对地表沉形产生影响．降的影响规律以及浆液硬化作用对地表沉降和管针对盾构施工过程的有限元模拟和数值分析，片位移的影响规律，据此提出控制地表沉降和管近来有众多学者进行了研究．张云等【3]将衬砌周围片位移的措施．的土体与注紧隋况等效为一环状均匀、等厚的等代1隧道开挖建模过程层，并进行了模拟．万战胜等对上海地铁2号线工程，采用FLAC3D对盾构隧道开挖后壁后注1．1工程简介浆对地表沉降影响进行了模拟，并将计算结果与宁波轨道交通某区间，全长893．65m，隧道顶实测数据进行了对比分析，揭示了注浆长期强度部埋深16m，采用2台~634

6、0土压平衡盾构施工，收稿日期：2013—12—04．宁波大学学报(理工版)网址：http：／／journalg．nbu．edu．cn／基金项目：宁波市重大择优委托项目(2011C51011)．第一作者：王冠琼(1988一)，女，浙江宁波人，在读硕士研究生，主要研究方向：地下工程数值模拟．E-mail：grace880701@163．~om通信作者：刘干斌(1976一)，男，江西吉安人，教授，主要研究方向：岩土工程E-mail：liuganbin@nbu．edu．cn98宁波大学学报(理工版)盾构推进速度为20nqlTl·min～

7、．衬砌管片脱离盾尾低注浆压力和提高等代层强度来实现浆液硬化过后，根据地面测量数据，进行壁后注浆．盾构衬砌程．注浆初期浆液强度低，等代层受压，随着浆液环管片内径为5500mm，衬砌厚度为350na／n，环硬化固结，等代层强度增大，径向注浆压力减小，宽1．2m，盾尾孔隙为70lnlt!．衬砌管片用C50混凝最终浆液压力消散至0MPa．衬砌刚度折减系数为土，弹性模量E=3．45~10MPa，泊松比=0．2．本85％，衬砌与等代层如图1所示．区间场地地基类型主要为河流相、河湖相及海相等，上部软土层厚12．3～28．5m．盾构区间隧道穿越

8、的土层主要为软弱土层，高压缩性、高灵敏性，层面分布不均匀【6】．地下水位在地面以下2m处，土层平均渗透系数为l×10一cm·s一．各土层参数见表1．表1土层物理参数土层土层重度／孔隙内摩擦压缩模泊松名称厚，m(kN．m一。)比角)量／MPa比图1衬砌与等代层浆液