成都富水砂卵石地层土压盾构施工引起地层变形规律研究

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成都富水砂卵石地层盾构施工滞后沉降防控措施探讨

ｍｅｓｒｓｆｒｔｅｄｌｙｄｓｔｅｎａｄｏｂｅｓｒｔｍｒｒｐｓｄｏａｉｏｎｌｓｓｏｈａｓｒｔｅｄ — ａｕｅｏｈｅａｅｅｔｍｅｔｉｓｎｙｃｂｌｔｕａｅｐｏｏｅｎｂｓｓｆａａｙｉｎｔｅｃｕｅｆｈｅｌｎａｏ
一
Ａｂｔａｔｔｉｈｒｔｔｍｅｈｔｓｉｌｕｎｅｉｇｓｒｃ：Ｉｓｔｅｆｓｉｔａｈｅｄｔｎｌｎｍｅｈｄｈａｂｅｅｎｔｅｗａｅ－ｉｈａｄｏｂｅｔａｕｉｉｔｏｓｅｎｕｓｄｉｈｔｒｒｃｓｎｙｃｂｌｓｒｔｍｎＣｈｎｄｅｇｕ．Ｉｒｅｏｓｌｅｔｒｂｅｏｒｕｄｓｒａｅｃｌｐｅｉｄｃｄｂｙｄｌｙｄｓｔｌｍｅ，ｐｅｅｔｏｎｏｔｏｎｏｄｒｔｏｖｈｅｐｏｌｍｆｇｏｎｕｆｃｏｌｓｎｕｅｅａｅｅｔｅｎｔｒｖｎｉｎａｄｃｎｒｌａ
ｌｙｄｓｔｅｎｎｄｃｎｔｕｔｏｘｅｉｎｅＴｎｉｅｒｎｒｃｉｅｎｉａｅｔａｈｒｕｕａｅｃｌｐｅｉｕｅａｅｅｔｍｅｔａｏｓｒｃｉｎｅｐｒｅｃ．ｈｅｅｇｎｅｉｇｐａｔｃｓｉｄｃｔｈｔｔｅｇｏｎｄｓｒｃｏｌｓｎｄｃｄｌｆａ
第３０卷ห้องสมุดไป่ตู้
第３期
隧道建设

成都富水砂卵石地层盾构施工通过构筑物地面沉降控制措施探讨

成都富水砂卵石地层盾构施工通过构筑物地面沉降控制措施探讨摘要：本文通过成都地铁4号线盾构施工中的两个实例，探讨了成都地区地下水位高、卵石含量丰富的特殊地质情况下，盾构通过构筑物的技术和管理控制措施；盾构施工过程中，通过精心组织、严格把控，最终盾构施工安全顺利的通过了上述构筑物，取得了良好的经济和社会效益。

关键词：地面沉降；监理管控一、工程概述成都地铁4号线一期工程土建监理2标负责5站5区间2个施工标的监理任务。

二、监理措施项目监理工作开展以来，监理部认真贯彻公司“强化控制，有利协调，精心监理，确保质量”的监理工作方针，积极开展项目监理工作。

针对成都地铁富水砂卵石地层盾构施工特殊性及地面沉降控制难的特点，监理部提出了“认识到位、监控及时、反应迅速”的12字现场工作方针，从盾构施工各环节对地面沉降控制采取了相关的措施。

1、监理准备工作1）盾构始发前，监理部组织全体监理人员进行安全、技术交底。

2）督促施工单位做好沿线地质补勘及建（构）筑物、管线调查及安全鉴定工作并制定有针对性的保护方案。

3）监理全过程参与重大危险源调查、辨识、方案评审等工作。

2、地面沉降监理措施1）盾构始发、到达前督促施工单位对端头进行加固，加固范围为始发端长度8m，接受端长度6m，加固的深度要达隧道底以下2m，加固的宽度要比隧道开挖外围线各宽3m，也就是要保证加固体能将盾构机主体和至少1环管片全都包起来。

在盾构机始发或到达时，对最前或最后6环管片及时进行二次反复补注浆，堵住端墙与管片之间可能出现的涌水通道。

对进出洞加固范围内不同深度土体采用钻芯取样检测的方式加以验证，监理人员对施工单位钻芯取样过程进行见证，确保取样工作的真实性。

2）盾构机掘进中的超挖、姿态不良、土仓压力波动、喷涌流土、密封渗漏、注浆不足等，都会导致隧道上方的土体过量沉降和失水，引起地面过大的沉陷而损坏建（构）筑物。

3）盾构在成都富水砂卵石地层中掘进，严格控制出渣量是控制地面沉降的关键。

富水砂卵石地层盾构施工引起地面塌陷的原因及建议

ＵＲＢＡＮＲＡＰＩＤＲＡＩＬＴＲＡＮＳＩＴ８７
富水砂卵石地层盾构施Ｉ引起地面塌陷的原因及建议
以灰岩、砂岩、石英岩等为主，呈圆彤一亚圆形，粒径大小不一，分选性差（见图７）、且富水。工程地质特性可以
卵石地层中，因盾构掘进引起地面塌陷的原因，并总结塌
陷的处理经验，提出在类似地层掘进中的应对措施。
ｌ成都地铁工程概况
成都地铁已开通运营１号线和２号线一期共计
４１．５ｋｍ，目前正在进行的１号线二期、３号线一期、４号
收稿日期２０１４。０６‘ ３０修回日期作者简介２０１４— ０７— ２１
位，为强透水层，地下水位埋深为４．６０～７．０ｍ，盾构机位置隧道埋深约９Ｉ［１。场地附近正在进行工程建设，许多建筑基坑进行施工降水造成场区地下水位大幅下
施工引起地面塌陷的原因，如对地质情况不了解、出土
洪积地貌，地形平坦，地面高程为４９９．８０～５０１．８５ｍ，
最大高差为２．０５Ｉｎ。成都平原腹心地带砂卵石沉积厚度达５４０ｍ，卵石含量高达５５．０％～８６．８％，且含有大
关压强度高，平均抗压强度为１０２．２ＭＰａ，极值为２０６ＭＰａ。地下水水量极其丰富，沿线各部分砂卵石粒径大小、含砂量、抗压强度、水位高低等均不一致，因此，成都地铁地质情况为：地层单一，

盾构施工过程中地层变形与沉降规律研究

盾构施工过程中地层变形与沉降规律研究盾构施工是一种常用的地下工程施工技术，它通过在地下挖掘隧道来满足城市发展和交通运输的需求。

在工程建设过程中，地层变形与沉降是一个重要的研究课题。

本文将从盾构施工过程中地层变形和沉降的原因、规律以及对工程安全的影响进行探讨。

首先，地层变形和沉降的原因有多种。

盾构施工过程中常常需要在地下进行挖掘，而地下的岩层和土层是相对稳定的。

一旦破坏了地下的平衡状态，地层就会发生变形和沉降。

盾构施工会对地下的土体施加较大的力量和应力，导致土体的变形。

此外，盾构施工过程中的挖掘、注浆和尾闸施工等作业也会对地层产生振动和应力，进而引起地层的沉降。

地下水位的变化也是地层沉降的一个重要因素。

其次，盾构施工过程中地层变形和沉降具有一定的规律。

一般来说，地层的变形和沉降会呈现出一个较长的时间过程，并随着施工的进行而逐渐增加。

变形和沉降的速度和幅度与盾构施工的进度、土体的物理性质、施工的方法和工艺等因素密切相关。

在盾构施工初期，地层的变形和沉降速度较慢，随着施工的深入，变形和沉降速度逐渐加快。

在施工完成后，地层的变形和沉降速度会逐渐减小，最终趋于稳定。

此外，地层的变形和沉降往往存在着不均匀分布的情况，即在施工轴线附近变形和沉降较大，在两侧逐渐减小。

最后，地层的变形和沉降对工程安全会带来一定的影响。

首先，地层的沉降会导致上部建筑物的沉降和变形，从而影响其结构安全。

其次，地层的变形和沉降会对地下设备和管线造成损坏，影响城市的正常运行。

此外，地层的沉降还可能引起地面的下沉和坍塌，给周围环境带来安全隐患。

因此，在盾构施工过程中，需要采取一些措施来减小地层变形和沉降的影响。

例如，在盾构施工前需要进行充分的勘察和设计，选择合适的工艺和施工方法，以减小对地层的影响。

在施工过程中需要进行监测和控制，及时对出现的变形和沉降进行修复和加固。

综上所述，盾构施工过程中地层变形和沉降是一个复杂的研究课题。

在施工过程中，地层的变形和沉降主要受到施工工艺、土体性质和地下水位等因素的影响。

成都富水砂卵石地层盾构施工浅析

ｕｄｒａＢｕｔｅｈｎｄＨｉｈｒｃｗａｅａｄｎｅｗｙ，ｔｈＣｅｇｕｇ－ｉｈｔｒｎｈｉｈｏｔｎｏｓｎａｄｒｖｌｅｌｇｃｌｏｄｔｏｓｆｓｉｌｃｎｔｕｔｏｒｓｇｃｎｅｔｆａｄｎｇａｅｇｏｏｉａｃｎｉｉｎｏｈｅｄｏｓｒｃｉｎｉｋｉｔｕｌｒｓｌｅＨａｂｅｔｅｏｕｓｏｄｓｕｓｏ。ｃｒｉｇｏｈＣｈｎｇｕＭｅｒＬｉｅ１Ｐｈｓ２ｎＣｅｇｕｓｎｏｆｌｙｅｏｖｄ，ｓｅｎｈｆｃｆｉｃｓｉｎＡｃｏｄｎｔｔｅｅｄｔｏｎａｅａｄｂｎｄＭｅｒＬｎｔｏｉｅ２ｈｓ２ｏｓｒｃｉｎｘｅｉｎｅＣｏｕｗｉｈ，ｈｗｏｒｄｅｏｅｂｅｋｈｅｄ，ａｄｏＰａｅｃｎｔｕｔｏｅｐｒｅｃ，ｍｅｐｔｏｔｅｕｃｖｒｒａｓｉｌｎｈｗｔｏｖｒｂｅｖｒＥｘａａｉｎａｋｉｌｏｓｌｅｐｏｌｍｓｏｅｃｖｔｏｂｃｆｌｉｔｅａｄｎＧｒｖｌｎｈＳｎａｄａｅＧｅｌｇｃｌｏｄｔｏｓｔｒｄｃｔｅｉｋｏｓｉｌｃｎｓｒｃｉｎｕｐｏｅｏｏｉａｃｎｉｉｎ，ｏｅｕｅｈｒｓｓｆｈｅｄｏｔｕｔｏｐｒａｓ．ＡｌｏｒｐｓｄｈｅｄｏｔｕｔｏｓｐｏｏｅｓｉｌｃｎｓｒｃｉｎｏＣｅｇｕｆｈｎｄｈａｅｅｅａｐｏｌｍｓａｄｏｕｉｎ，ｈｐｔｔｅｆｔｒｏＣｎｄｍｅｒｈｅｐｓｉｌｃｎｓｒｃｉｎ．ｖｓｖｒｌｒｂｅｎｓｌｔｏｓｏｅｏｈｕｕｅｆｈｅｇｕｔｏｌｈｅｄｏｔｕｔｏ

富水砂卵石地层泥水盾构施工地层变形规律

ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｄｅｅｐｓｏｉｌｗｅｒｅｍｅａｓｕｒｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄｔｏｋｎｏｗｔｈｅｌａｗｓｏｆｓｔｒａｔａｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｎｄｕｃｅｄｂｙｓｈｉｅｌｄ
ｔｕｎｎｅｌｄｒｉｖｉｎｇｉｎｔｈｅｗａｔｅｒ—ｒｉｃｈｓａｎｄｙｇｒａｖｅｌｓｔｒａｔｕｍ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ：Ｂｅｆｏｒｅｒｅｍｏｌｄｉｎｇｏｆｔｈｅｓｈｉｅｌｄｃｕｔｔｅｒｈｅａｄ，ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｓｕｒｆａｃｅｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅｗａｓａｂｏｕｔｌ７．０ｍｍ，
ＷＡＮＧＺｈｅｎ —ｆｅｉ，ＺＨＡＮＧＣｈｅｎｇ—ｐｉｎｇ，ＷＡＮＧＪｉａｎ—ｃｈｅｎ
（ＢｅｉｊｉｎｇＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４４，Ｃｈｉｎａ）
富水砂卵石地层泥水盾构施工地层变形规律
王振飞张成平王剑晨
（北京交通大学，北京１０００４４）
摘要：研究目的：富水砂卵石地层颗粒问空隙大、无黏聚力且灵敏度高，在此类地层进行大直径盾构隧道施工

富水砂卵石地层盾构法施工地表坍塌原因及对策

杨书江
（铁隧道股份有限公司郑州中４００）５０３
下水位埋深为３～丰水期为２～采用盾构法５ｍ，４ｍ。
摘要分析成都地铁工程因高富水、卵石含量高、强度高造成盾构施Ｘ困难的情况，过不断摸索实践，－通基
都市怏轨交通・２第４卷第１期２１０１年２月
土建技术．．＿
ｄｉ１．９９ｊｉｎ１７６７．０１０．１ｏ：０３６／．ｓ．６２— ０３２１．１０９ｓ
富水砂卵石地层盾构法施工地表坍塌原因及对策
大粒径卵石含量较高且局部富集成群。地下孔隙水主要
赋存于砂卵石土层中，水层总厚度为１．含８２～２．Ｉ３８１，Ｔ
为强透水层，渗透系数为１．３～７４ｍｄ枯水期地２５２的显著特点是：隧道上方形成空洞，卵石地层骨架效应较好，砂在一定时间内可自
本解决了富水砂卵石地层长距离快速掘进的难题。论
施工全断面富水砂卵石地层，全国尚属首次，在由于没
有可借鉴的成功经验，工难度和风险极大。施
盾构２标￥６压盾构、构４标￥６３５土盾３７泥水盾构
１８全线采用８台盾构进行施工，盾构４标右８３４ｍ，除
线隧道采用泥水平衡盾构外，他７台采用土压平衡其盾构掘进。区间隧道下穿火车北站股道、福桥、经万市委办公大楼等建筑物，下管线密集。主要穿越＜３地 — ７＞卵石土层，分地段穿越＜部４＞卵石土层，石卵含量高达５％～０，石成分主要为中等风化的岩５８％卵

富水砂卵石地层土压平衡盾构施工滞后沉降分析及预防控制措施

即时沉降具有即时性强、地层反应迅速、层损地
１产生机理分析
根据我公司成都地铁施工的实践经验及实验室
分析，后沉降主要由地层损失产生、滞即时沉降发展
失释放均匀等特点，沉降完成后地面迅速趋于稳定。此阶段形成的相对松散地层土体颗粒排布并非最佳，石颗粒间含有空隙，卵但其层内承力卵石骨架体系较连续，土体具有相对的稳定性，在无外因诱导时可长期保持稳定。即时沉降发展过程示意参见图１。
法施工。
散。随着地层损失的向上发展，来越多的密实土越体变成相对较松散的填充体，地层损失的空洞会越
来越小，至消失。甚
正常掘进状态下，空洞在到达地面前就已消失，此时导致地面发生即时沉降。当掘进异常，挖量超较大或刀盘上方土体坍塌造成的地层损失数量较大时，空洞在到达地面时还有富余，此时就会发生地面塌陷事故。空洞在不断向上发展的过程中其蕴含的地层损失一部分通过地面沉降和塌陷释放，另外而相当一部分则分散在形成的松散填充体中。
即时沉降为地层损失产生的空洞在短时间内向上释放导致地面产生的沉降或塌陷。在重力、表地
比较特殊的滞后沉降现象。通常表现为盾构施工正常掘进，层随后发生即时沉降，地随着掘进工作面的远去，即时沉降逐步趋于稳定，经过一段时间后，但该处地层又突然发生滞后沉降，致地面塌陷。滞导

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成都富水砂卵石地层土压盾构施工引起地层变形规律研究
目前,地铁隧道主要采用土压平衡盾构法施工,不可避免的引起地层损失而导致地表沉降,在不同的土体中盾构施工地表沉降的规律不尽相同,且大多数研究成果针对粘性土地层,对于富水砂卵石地层的土压平衡盾构施工引起地表沉降的问题研究较少,卵石土内聚力低、松散性、强度高等性质造成砂卵石地层的特殊性,地层的滞后沉降非常明显,甚至引发施工地面突然塌陷的事故,对施工和监测造成了较大的影响,需要针对成都富水砂卵石地层,系统的分析土压平衡盾构施工引起的地层变形规律,为现场盾构施工提供借鉴。

以成都地铁在建的3、7号线盾构区间隧道为背景,针对富水砂卵石地层,通过大量现场实测数据的统计分析、分类对比,回归拟合、数值模拟计算以及修正经验公式参数的方法,结合成都地铁现场盾构施工经验,研究了盾构参数对于地表沉降的影响规律,提出了盾构参数的合理取值范围;探讨了地层条件对于地表沉降的影响,得出其中主要影响因素内摩擦角对地表沉降的影响规律;并分别从隧道上方分层沉降、横断面地表沉降、纵断面地表沉降研究分析了地层变形沉降规律,得出了成都砂卵石地层盾构施工的地表沉降主要分布范围内,提出砂卵石地层地表沉降的控制值为
20mm,地层变形的主要影响区域为隧道中线左右12m,盾构施工时隧道上方土体的破坏过程和形式,总结出地表沉降趋势预测的经验公式,验证了该公式适用于成都富水砂卵石地层的合理性,修正了 O’Reilly&New沉降槽宽度计算公式,使其适用于成都砂卵石地层土压平衡盾构施工沉降槽宽度的计算,系统全面的总结了砂卵石地层土压平衡盾构施工引起的地层变形规律。