隧道施工外文翻译

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1、超大型土压平衡式盾构在隧道施工中引发的地面沉降分析1摘要：使用盾构法进行隧道施工会导致隧道周边的土体位移和地面的沉降，这就使得估测土体的位移和沉降变得尤为重要了。由于之前已做过很多研究，所以在该领域已取得突破。然而，对于超大型土压平衡式盾构机在隧道施工中所引发土体移位与沉降的研究还很罕见，其原因是该工法在世界范围内很少被应用，但近年来，该工法已经在城市地下铁道运输结构的施工中有所应并且前景广阔。由于高含水地层中的切应力作用会使土体中产生超孔隙水压力。在盾构停止推挤土体后孔隙水会逐渐消散，土压力也会逐渐减小。而且，土质移位和地面沉降将会发生。与小型盾构机相比，上述现象在超大

2、型土压平衡式盾构机施工中更为明显，原因就是它超大的开挖面面积。通过对监测数据和工程实际的隧道参数进行分析，可以发现盾构隧道施工参数对开挖面上土压力的影响规律和超孔隙水压力的大小。而且，通过调整隧道的开挖参数，可以减小地面沉降。盾构尾部的空隙填充量可以由反演算法与镜像法来确定。可以依据空隙量来调整注浆量以减少地面的沉降量。在上海的两个工程实例证明了这种方法在以后工程施工中的价值。2关键词超大型土压平衡式盾构、盾构法隧道施工、地面沉降、镜像法3概述盾构法隧道施工因其低噪音和对路面交通影响小的优点而被广泛的应用在城市地下隧道工程的施工中。但是，对原状土的扰动和土层损失将不会导致

3、土层形变和地面沉降，而且会破坏建筑与结构的稳定。盾构法施工已被广泛研究以至于取得了许多的瞩目成就。但是超大型土压平衡式盾构在世界范围内很少被使用，而且盾构施工过程中的土体沉降也少有被研究。在以往对其他类型盾构隧道施工研究中，有两方面被作为主要的研究对象，即开挖面和盾构尾部。首先，现在对于开挖面失效模式的研究重点主要在破坏区形状方面而不是在土压力和超孔隙水压力方面。实际上，后来提到的两方面对于地面沉降是很重要的，特别是在砂土和粉土地层中。相比于小型盾构机，超大型土压平衡式盾构机的大断面开挖会引发土压力和超孔隙水压力的更大影响。通过研究这两方面因素，超大型土压平衡式盾构开挖面

4、的土压平衡机质会被揭示出来。其次，在盾构隧道的尾部后端形成的空隙会在施工过程中被同步注浆。但是，在绝大多数情况下，空隙是不会被完全充填的，之后则会导致地面沉降。当凝结开始后，同步注浆的体积会有所减少，隧道衬砌结构的形变和扰动土的固结被视为引发盾构尾部土体沉降的首要诱因。然而，由于空隙未被充填完全而导致的泥浆渗入周围土层则很少作引发盾构尾部土体沉降的诱因而被进一步研究。对于超大型土压平衡式盾构机施工而言，这一点尤为重要。而且，在确定同步注浆质量方面具有很高的实践价值。4开挖面的研究4.1超孔隙水压力在隧道盾构中的浮动原则超大型土压平衡式盾构机的施工方法主要是在开挖面后的土压

5、力与土舱中的土压力之间寻求一个平衡。土舱中的土压力在计算时要考虑水文地质和隧道的埋深，表达式为，其中P是平衡土压力和开挖面前端土体压力而且包括水压力；是土层的平均重度可以取为；是土舱内压力传感器的埋置深度，是土的侧压力系数，范围是0.75~0.90，并且根据地面沉降的监测数据进行调整。超大型土压平衡式盾构施工中的平衡状态是理想状态。当封闭结构前端的土体被刀盘挤压时，这种理想的平衡就会在刀盘的敞开面形式。随着刀盘的旋转和向前不断推进，土压力与超孔隙水压力也会有所增加，在此之后超孔隙水压力就会形成了。该压力在后期会逐渐消散而且导致土体固结和地面沉降。在超孔隙水压力增大时，土质

6、结构会被更严重的破坏；当超孔隙水压力消散后，土层固结与地面沉降才会发生。通过分析工程实例中的监测数据和盾构隧道的相关参数，开挖面前端的土压力和超孔隙水压力的影响规律就会被找到。与此同时，超孔隙水压力的波动与地面沉降的关系也会被找到。这些规律与关系在盾构隧道施工中很具有实践价值。4.2工程实例迎宾路第三标段工程应用了一台直径为14.270m的超大型土压式平衡盾构机，并且对测试区域内的粉砂土和灰色淤泥质土层进行开挖。这两种处于流塑性和可压缩性状态的土层含有少量承压水和高含水量。工程师在每三环管片间安装一个监测仪，把它标记为H加上环数的形式，如H90.土压力传感器，如SK2--

7、13和超孔隙水压力传感器，如STY2--13都被绝大部分安置在H90与H96的位置上，就如图像1所示：图像1：H90与H96的监测点布置图盾构掘进推进83到85环，刀盘抵达H90的位置；盾构推进89到91环时，刀盘到达H96的位置。隧道掘进中的超孔隙水压力和土力学的变化规律会在图像2、3中有所显示。图像2：H90位置上的超孔隙水压力波动图像图像3：H96位置上的超孔隙水压力波动图像图像4：H90位置上的土压力波动图像图像5：H90位置上的土压力波动图形⑴在开挖面前端超孔隙水压力的波动最为明显，而且从开挖面顶部到底部不断增大。压