南京地鐵盾構(gòu)施工引起的地表沉降分析

Word版本，下載可自由編輯南京地鐵盾構(gòu)施工引起的地表沉降分析南京地鐵盾構(gòu)施工引起的地表沉降分析詳細(xì)包括哪些內(nèi)容呢，下面我為大家?guī)?lái)相關(guān)內(nèi)容介紹以供參考。

在人口密集、建造設(shè)施密布的城市中舉行盾構(gòu)法施工,因?yàn)閹r土開挖不行避開地產(chǎn)生對(duì)巖土體的擾動(dòng)并引起洞室周圍地表發(fā)生位移和變形;當(dāng)位移和變形超過(guò)一定限度時(shí),勢(shì)必危及周圍地面建造設(shè)施、道路和地下管線的平安。因此,中外學(xué)者對(duì)盾構(gòu)施工擾動(dòng)的機(jī)理[1]、地層移動(dòng)[2]、土體影響范圍[3-5]等做了大量的討論工作,取得了一系列關(guān)于盾構(gòu)施工引起地表沉降的討論成績(jī),其中Peck法應(yīng)用最為廣泛。本文利用對(duì)南京地鐵玄武門站———新模范公路站區(qū)間盾構(gòu)施工的實(shí)測(cè)沉降分析討論,尋求適合南京地區(qū)地鐵盾構(gòu)工程應(yīng)用的沉降計(jì)算公式及參數(shù)確定辦法。

1工程概況

玄武門———新模范公路的地鐵盾構(gòu)掘進(jìn)區(qū)間自玄武門站,沿中央路向北至新模范公路車站,設(shè)計(jì)里程為K11591.899～K12422.189。區(qū)間分布3組平面曲線,半徑分離為1000m、1500m、800m;隧道縱坡為V形,最大縱坡為30‰;隧道埋深在8.0～14.5m之間。

該區(qū)間屬古河道漫灘地貌,基巖埋藏較深,均大于25m;懦弱土層較厚,主要為低塑性淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土及中到稍密的粉細(xì)砂等,土質(zhì)不均,黏性土中常局部夾有粉細(xì)砂,土質(zhì)較差。區(qū)間隧道在淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土及粉細(xì)砂中利用。圍巖劃分為Ⅰ類。土體主要力學(xué)性質(zhì)見表1。

2測(cè)試分析

囫圇掘進(jìn)過(guò)程采納土壓平衡模式盾構(gòu)機(jī)。本文選取左線掘進(jìn)過(guò)程中引起的地表沉降舉行分析,囫圇掘進(jìn)過(guò)程歷時(shí)4個(gè)月。掘進(jìn)中一些參數(shù)設(shè)置為:盾構(gòu)頂部土壓保持在0.13～0.21MPa,盾構(gòu)底部土壓0.19～0.28MPa,掘進(jìn)速度60mm/min,同步注漿壓力0.25MPa,注漿量3.2m3/環(huán)。

2.1監(jiān)測(cè)斷面的選取及測(cè)點(diǎn)布置

按照隧道不同的埋深及地層分布,挑選8個(gè)具有代表性的監(jiān)測(cè)斷面,其樁號(hào)、里程以及埋深見表2。測(cè)點(diǎn)布置如圖1。

2.2實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析

對(duì)H1～H8斷面舉行了延續(xù)監(jiān)測(cè),直至沉降穩(wěn)定。監(jiān)測(cè)結(jié)果繪成的曲線圖見圖2。

結(jié)合各斷面的詳細(xì)地質(zhì)條件以及盾構(gòu)施工參數(shù),得出實(shí)測(cè)結(jié)果如下。

1)因?yàn)槎軜?gòu)穿過(guò)的地層其地質(zhì)條件相對(duì)穩(wěn)定以及各施工參數(shù)的臨近,8個(gè)斷面的曲線沉降邏輯幾乎保持全都。結(jié)果顯示,在黏土性地層中采納土壓平衡模式開挖能很好地控制地表沉降,最大沉降為22.8mm,低于設(shè)計(jì)要求,盾構(gòu)各項(xiàng)掘進(jìn)參數(shù)設(shè)置適當(dāng),盾構(gòu)姿勢(shì)較好。

2)沉降曲線沿線路中心不對(duì)稱分布,盾構(gòu)掘進(jìn)的影響區(qū)域主要在隧道軸線7m范圍內(nèi)。在此范圍內(nèi)的沉降槽體積占到總體積的70%,這一范圍(約2.2倍的洞徑)是沉降的最大區(qū)域,最大沉降發(fā)生在線路中心。距隧道軸線7～20m范圍內(nèi)沉降均值為2mm,這一范圍為次要沉降區(qū);離軸線20m以外的地區(qū),地表隆沉數(shù)值較小,平均在1mm以內(nèi),考慮到觀測(cè)誤差,可認(rèn)為此區(qū)域在盾構(gòu)掘進(jìn)影響范圍以外。因此可認(rèn)為盾構(gòu)掘進(jìn)的影響區(qū)域?yàn)榫噍S線20m內(nèi),約是洞徑的6.2倍。

3)各斷面數(shù)據(jù)顯示,大部分?jǐn)嗝娴淖畲蟪两盗烤刂圃?5mm以內(nèi)。H1、H2斷面因?yàn)槎軜?gòu)機(jī)放慢速度預(yù)備出洞,且覆土為雜填土和低壓縮性粉土,使得地表沉降量變得更小。而H5、H7斷面,雖然埋深大于H1、H2等斷面,理論上隧道籠罩層厚度與盾構(gòu)外徑之比越大,地表土體受到的擾動(dòng)越小,地表中心總沉降量越小,但這2個(gè)斷面的沉降量大于其他斷面,是因?yàn)橄率?個(gè)緣由:

①上覆土有軟流塑等中壓縮性土,易受擾動(dòng);

②盾構(gòu)推動(dòng)的過(guò)程中,因?yàn)橄蚨芪菜淼劳庵芙ㄔ炜障吨凶{不準(zhǔn)時(shí)、注漿量不足,使得盾尾隧道周邊土體失去原始三維平衡狀態(tài),而向盾尾空隙中移動(dòng),引起地層損失(特殊在含水量不穩(wěn)定的地層中,這是引起地表沉降的主要緣由);

③盾尾浮現(xiàn)少量漏漿現(xiàn)象。

按照監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示,地表沉降在允許范圍內(nèi),因此施工中仍采納比較穩(wěn)定的施工參數(shù),并沒有實(shí)行增強(qiáng)注漿量等相應(yīng)的施工控制手段。

3沉降槽系數(shù)的改進(jìn)

3.1Peck法理論計(jì)算與實(shí)測(cè)比較

1969年,Peck提出了盾構(gòu)施工引起地面沉降的估算辦法,認(rèn)為地表沉降槽的體積應(yīng)等于地層損失的體積,并按照這個(gè)假定給出了地面沉降量的橫向分布估算公式[6]:

式中:S(x)為沉降量;Vｓ為盾構(gòu)施工隧道單位長(zhǎng)度的地層損失;Smax為距隧道中心線的最大沉降量;x為距隧道中心線的距離;i為沉降槽半寬度;k為沉降槽寬度系數(shù);Z為隧道中心埋深;Φ為土的內(nèi)摩擦角;R為盾構(gòu)機(jī)外徑;VL為地層體積損失率。

地層損失的取值,對(duì)預(yù)測(cè)地面沉降槽的精確?????度有重要的影響,須認(rèn)真分析地質(zhì)和施工條件并參照已有閱歷合理確定。按照玄武門———新模范公路盾構(gòu)區(qū)間的狀況,VL取1.0%,R=3.2m,選取隧道埋深在12m的H1斷面作為比較對(duì)象,按照Peck公式,Vｓ=0.32m3,i=6.84m,Smax=19mm,其沉降槽分布曲線為。將盾構(gòu)掘進(jìn)影響范圍內(nèi)(隧道軸線兩側(cè)20m)各點(diǎn)沉降計(jì)算結(jié)果和實(shí)測(cè)結(jié)果舉行比較。

不論是沉降值還是沉降槽的分布上,計(jì)算沉降曲線與實(shí)測(cè)沉降曲線存在較大的差異。說(shuō)明通過(guò)現(xiàn)有參數(shù)用Peck法預(yù)估地表橫向沉降槽分布存在一定的誤差。

3.2參數(shù)的改進(jìn)

對(duì)各斷面實(shí)測(cè)曲線舉行正態(tài)曲線擬合,找出曲線反彎點(diǎn),得到沉降槽半寬度(i)。再反算出VL和不同觀測(cè)斷面沉降槽寬度系數(shù)(k)。VL和k值列于表3。

從表3可以看出,k的取值范圍為0.34～0.74,VL的取值范圍為0.39%～0.89%。應(yīng)用改進(jìn)后得到的Peck公式參數(shù)取值再次計(jì)算H1斷面上的沉降,k取0.55,VL取0.39%。改進(jìn)前、后計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的比較如圖3所示?？梢钥闯?應(yīng)用改進(jìn)后的參數(shù)可較好地預(yù)測(cè)橫斷面地面沉降分布。南京地區(qū)盾構(gòu)區(qū)間的土層水平分布比較勻稱,由流沙盾構(gòu)區(qū)間隧道和軟土盾構(gòu)區(qū)間隧道組成,討論結(jié)果可推廣到囫圇南京地區(qū)的盾構(gòu)施工。

4結(jié)論

1)在黏土性地層中采納土壓平衡模式盾構(gòu)開挖能很好地控制地表沉降。

2)盾構(gòu)單線推動(dòng)對(duì)地表影響主區(qū)域?yàn)檩S線兩側(cè)7m范圍內(nèi),約為洞徑的2.2倍;囫圇影響區(qū)域?yàn)檩S線兩側(cè)20m內(nèi),大約為洞徑的6.2倍。按照后續(xù)監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示,隧道左右線所有貫穿后,地表