1、<p>　　盾構(gòu)施工引起的地表沉降分析</p><p>　　[摘要]在當(dāng)前地鐵隧道施工的過程中，盾構(gòu)法是一種常見的施工方法，在施工的過程中由于地質(zhì)條件的限制，地層會(huì)不可避免的產(chǎn)生沉降，本文就盾構(gòu)施工引起的地表沉降進(jìn)行分析。 </p><p>　　[關(guān)鍵詞]盾構(gòu)法；施工；地表；沉降；分析 </p><p>　　中圖分類號(hào)：TU74文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </

2、p><p><b>　　一、前言 </b></p><p>　　隨著當(dāng)前經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，地鐵建設(shè)的速度在不斷的加快，在地鐵施工過程中不可避免的要出現(xiàn)隧道，隧道施工也是地鐵施工過程中的一個(gè)難點(diǎn)。盾構(gòu)法是地鐵隧道施工中一種常用的方法，在施工過程中由于受力的變化，地層會(huì)發(fā)生沉降現(xiàn)象。因此，在地鐵施工過程中我們要根據(jù)其變化規(guī)律采取相應(yīng)的措施。 </p><p&

3、gt;　　二、監(jiān)測概況及測點(diǎn)布置 </p><p>　　本文以某市地鐵隧道施工過程中地層沉降為監(jiān)測點(diǎn)，工程全線沉降監(jiān)測點(diǎn)布置為：在盾構(gòu)機(jī)進(jìn)出洞口100m范圍內(nèi)每隔20m布設(shè)1個(gè)監(jiān)測橫斷面#其他位置可每30m布設(shè)1個(gè)。該監(jiān)測斷面垂直于隧道軸線#每個(gè)監(jiān)測斷面上一般每隔5m布設(shè)1個(gè)沉降監(jiān)測點(diǎn),全斷面共布設(shè)5到9個(gè)監(jiān)測點(diǎn)(軟弱土層或隧道埋深較淺區(qū)域#相應(yīng)加密監(jiān)測斷面和監(jiān)測點(diǎn))。 </p><p>

4、　　三、地表沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)分析 </p><p>　　1、砂卵石地層中監(jiān)測分析 </p><p>　　通過對北京直徑線盾構(gòu)隧道的地表、地層沉降的監(jiān)測，分析砂卵石地層中大直徑盾構(gòu)施土對地表、地層的影響。 </p><p>　?。ㄒ唬┑乇頇M向沉降分析 </p><p>　　盾構(gòu)施土引起的橫向地表沉降大致呈正態(tài)分布，選取典型測點(diǎn)斷面，對盾構(gòu)施土引起的

5、地表橫向沉降進(jìn)行分析，各測點(diǎn)斷面的橫向沉降曲線如圖1。 </p><p>　　圖1地表橫向沉降曲線圖 </p><p>　　從圖1中可以看出:地表橫向沉降曲線沿隧道軸線基本呈正態(tài)分布，盾構(gòu)施土引起的橫向沉降槽寬度為60-70m，約為5倍洞徑寬，即隧道軸線左右兩側(cè)各30-35m的范圍，盾構(gòu)施土的橫向影響范圍為軸線兩側(cè)各2.5倍洞徑的寬度;在隧道軸線處的沉降最大，兩側(cè)沉降值依次遞減;最大沉降值

6、在10mm左右。在距隧道中線10m范圍內(nèi)，地表沉降值比較大，是盾構(gòu)施土的主影響區(qū)域，即主沉降區(qū);在距隧道中線10-20m范圍內(nèi)，地表沉降相對較小，基本上小十3mm，是盾構(gòu)施土的次沉降區(qū);距隧道中線20m以外的范圍，地表沉降很小，盾構(gòu)施土對該區(qū)域的地表基本上沒有影響。 </p><p>　?。ǘ┑乇頇M向沉降時(shí)一程分析 </p><p>　　對地表橫向沉降曲線的形成可分為盾構(gòu)到達(dá)前、盾構(gòu)通過

7、、盾尾通過、最終累進(jìn)沉降四個(gè)階段，選取典型監(jiān)測斷面對橫向沉降曲線的形成進(jìn)行分析，如圖2所示。 </p><p>　　圖2橫向沉降發(fā)生過程曲線圖 </p><p>　　從圖2中可以看出，隨著盾構(gòu)掘進(jìn)，地表沉降曲線越來越明顯，各發(fā)展過程的沉降值逐漸增大，在沉降槽寬度范圍內(nèi)，尤其是主沉降區(qū)內(nèi)的地表沉降增長得比較快，其他范圍沉降增加較慢。從地表沉降曲線發(fā)展過程來看，在盾構(gòu)通過和盾尾通過兩個(gè)階段沉降

8、曲線發(fā)展比較快，土后沉降也有所增長，但增長比較緩慢。 </p><p>　　（三）地表縱向沉降分析 </p><p>　　盾構(gòu)施土引起的地表沉降不是一次性完成的，伴隨整個(gè)盾構(gòu)施土過程。表沉降也分為幾個(gè)階段，有分四個(gè)階段的，也有分五個(gè)階段的。本文將地表沉降分為五個(gè)階段:盾構(gòu)到達(dá)前沉降、盾構(gòu)到達(dá)時(shí)一沉降、盾構(gòu)通過沉降、盾尾間隙沉降、后期沉降，各階段的沉降與地質(zhì)條件、泥漿參數(shù)、盾構(gòu)施土參數(shù)等有重

9、大關(guān)系。選取典型測點(diǎn)就其各過程進(jìn)行分析，各點(diǎn)的縱向沉降曲線如圖3。 </p><p>　　圖3各監(jiān)測點(diǎn)距刀盤距離曲線圖 </p><p>　　各階段沉降值占總沉降的百分比大概為:10%,20%,33%,22%,15%。第2,3,4階段的沉降量和沉降速率較大，第1,5階段的沉降值及沉降速率相對較小。盾構(gòu)掘進(jìn)的縱向影響范圍:盾構(gòu)掘進(jìn)前方15m。盾構(gòu)通過后25m范圍。沉降的最大階段發(fā)生在盾構(gòu)通過

10、階段。 </p><p>　　2、軟土地層中監(jiān)測 </p><p>　　天津直徑線穿越地層主要為細(xì)顆粒黏土、粉質(zhì)黏土，還有部分粉土;地下水位埋深較淺，隧道位十地下水中。通過對天津直徑線盾構(gòu)隧道地表沉降的監(jiān)測，分析軟土地層中大直徑盾構(gòu)施土對地層的影響。 </p><p>　　（一）地表橫向沉降分析 </p><p>　　圖4為地表橫向沉降曲線圖

11、。從圖4中可以看出:橫向沉降曲線基本上沿隧道軸線呈正態(tài)分布。盾構(gòu)施土引起的橫向地表沉降槽寬度為50m左右，約4倍洞徑寬，即隧道軸線兩側(cè)各25m的范圍;盾構(gòu)施土的橫向影響范圍為軸線兩側(cè)各2倍洞徑的寬度。地表沉降最大的位置基本在隧道的軸線處，兩側(cè)的沉降值依次遞減;最大沉降值基本在15一35mm之間。在距隧道軸線巧m范圍內(nèi)，地表沉降較大，也比較明顯，是盾構(gòu)施土的主影響區(qū)，即主沉降區(qū);在距隧道軸線巧一20m范圍內(nèi)，地表沉降較小，基本上小十5mm

12、，是盾構(gòu)施土的次影響區(qū)，即次沉降區(qū);在距軸線25m范圍之外，基本上地表沉降很小，基本上沒有影響。 </p><p>　?。ǘ┑乇頇M向沉降時(shí)過程分析 </p><p>　　盾構(gòu)到達(dá)前、盾構(gòu)通過、盾尾通過、最終累進(jìn)沉降各階段中，地面沉降逐漸增大，主沉降區(qū)內(nèi)的地表沉降值增長的比較快;在盾尾通過、累計(jì)沉降這兩個(gè)階段地表沉降比較大，占總沉降值的80%;在盾構(gòu)通過階段沉降較小，可能是在掘進(jìn)過程中，泥

13、水壓力設(shè)置的比較合理，沉降較小;在軟土地層中，土后沉降比較明顯，不可忽視，應(yīng)加強(qiáng)管片背后的注漿。 </p><p>　　四、在橫向地表沉降方面對觀測的結(jié)果結(jié)論： </p><p>　　1、要想判斷盾構(gòu)掘進(jìn)對地層影響程度，非常重要的一個(gè)關(guān)鍵就在于地層條件，如果地層有著良好的自穩(wěn)性，那么地表就不會(huì)受到盾構(gòu)掘進(jìn)十分大的影響。以本試驗(yàn)段為例，在中風(fēng)化地層中，地表的最大沉降為4.5mm，距離隧道中線

14、14m左右的范圍會(huì)受到影響。在全風(fēng)化地層以及強(qiáng)風(fēng)化地層中，增大了地表沉降，通過觀測可以發(fā)現(xiàn)最大的地表沉降值達(dá)到了15mm，沉降范圍也得到了增大，延伸到了隧道中線30m的距離內(nèi)。 </p><p>　　2、隧道軸線6m范圍內(nèi)是盾構(gòu)掘進(jìn)的主要影響區(qū)域，沿著線路中線，不對稱的分布沉降曲線，線路中心的沉降值最大；通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，沉降槽體積的70%都在距隧道軸線3m的范圍之內(nèi)。在這一范圍內(nèi)中風(fēng)化地層中，沉降平均值在2.6mm

15、左右，而在全風(fēng)化地層中，卻達(dá)到了14mm。而在距離隧道軸線5m左右的范圍內(nèi)，中風(fēng)化地層沉降均值在2mm左右，全風(fēng)化地層中沉降均值在11mm左右。由此我們可以看出，距離隧道軸線3m范圍以內(nèi)是主要沉降區(qū)域，而5m左右的范圍內(nèi)則是次要沉降區(qū)域。 </p><p>　　3、在軟弱地層方面，對于地表有著較大沉降的是后建隧道掘進(jìn)。在右線軸線地表沉降方面，在中風(fēng)化地層方面，總沉降值的15%左右是左舷掘進(jìn)時(shí)引起的沉降值，這就說明

16、左線掘進(jìn)只有很小的影響。而在全風(fēng)化地層以及強(qiáng)風(fēng)化地層中，總沉降的25%左右都是左線掘進(jìn)沉降引起的沉降值，在某些地段，這個(gè)數(shù)字還會(huì)繼續(xù)往上升，甚至可以達(dá)到50%以上。 </p><p>　　4、要想控制沉降，非常關(guān)鍵的階段就是盾構(gòu)通過和盾尾脫出后沉降。通過觀測的結(jié)果我們可以發(fā)現(xiàn)，盾構(gòu)通過和盾尾脫出階段，有著較大的地表沉降值和沉降速率。在中風(fēng)化地層中，盾構(gòu)通過階段地表沉降值在0.6mm左右，盾尾脫出階段的地表沉降值在

17、1.2mm左右，前者占到地表總沉降值的15%，后者占到地表總沉降值的34%。在全風(fēng)化地層以及強(qiáng)風(fēng)化地層中，盾構(gòu)通過階段的地表沉降值為4.3mm，盾構(gòu)脫出階段的地表沉降值在7.0mm左右，前者占到地表沉降值的25%，后者占到地表沉降值的45%，由此可見，控制沉降的主要階段就是盾構(gòu)通過和盾尾脫出階段。 </p><p>　　5、依據(jù)水位測量的結(jié)果我們可以發(fā)現(xiàn)，在土壓平衡模式方面，盾構(gòu)到達(dá)以及盾構(gòu)通過時(shí)，升高了地下水位

18、有0.2m左右，盾尾通過之后，孔隙水壓力逐漸的消散，這樣就慢慢降低了地下水位，我們將其比較于原來的水位可以發(fā)現(xiàn)，水位降低的數(shù)值為0.12m，在左線涌水的影響下，水位下降數(shù)值可以達(dá)到1.5m。如果采用的是敞開模式，那么地下水位就會(huì)一直的下降，這樣就損失了比較大的地下水，有部分地段的水位下降的數(shù)值甚至可以達(dá)到5m，雖然，最終會(huì)恢復(fù)到原來的水位，但是地表沉降一定會(huì)在很大程度上受到地下水位下降的影響。因此，在具體的施工過程中，就需要對隧道涌水進(jìn)

19、行嚴(yán)格的控制。如果地段內(nèi)有著十分富集的地下水，并且有著較大的水壓力，那么就不能采用其他的開挖模式。 </p><p><b>　　結(jié)束語 </b></p><p>　　綜上所述，應(yīng)用盾構(gòu)法在地鐵隧道施工的過程中要根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)結(jié)構(gòu)對地表的沉降進(jìn)行分析，采取相關(guān)的措施進(jìn)行預(yù)防，避免在施工過程中產(chǎn)生沉降，影響施工質(zhì)量。 </p><p><b