盾构施工沉降分析
地铁隧道盾构法施工引起的地表沉降分析

地铁隧道盾构法施工引起的地表沉降分析摘要:随着社会的快速发展,地铁在城市中的作用越来越大。
本文简要叙述了地铁隧道盾构法施工而引起的地表沉降的原因,根据土质的不同,采取不同的掘进方法,努力确保地铁隧道的施工质量,为城市地铁隧道施工企业提供参考。
关键词:地铁隧道、盾构法、地表沉降一、前言随着经济社会的不断进步,地铁已经逐渐成为发达城市的重要交通要到,在一定程度上缓解了交通压力。
在城市地铁建设中,最常用的方法是盾构法施工。
盾构法施工的优点的能够不间断的进行掘进,而且掘进进度比较稳定,能够在软弱土层进行施工。
但是由于盾构法施工过程中,刀盘与盾体、盾体与管片存在间隙,在同步注浆无法及时跟上的情况下,容易造成地表沉降。
因此,在地铁建设中必须要加强对沉降的观测,并加以控制。
在为城市地铁隧道进行盾构施工时,由于施工环境能很大程度上避免施工影响,因此要严格控制地表沉降,保证施工质量。
二、地表沉降的原因分析地表沉降在城市地铁隧道盾构法施工中是很常见的。
依据对之前盾构法施工的隧道分析,发现引起沉降的原因主要有:1、降水引起的沉降盾构进出洞或换刀过程中需要进行降水,在运用盾构法施工的过程中经常会出现堵水、排水现象,降水后会因为吸排水的速度形成曲面水位,使降水处的含水层中土有效力增加,从而发生沉降。
2、地层应力引起的沉降在隧道进行盾构法施工掘进时,通常会造成土体松动甚至坍塌,使周围的土壤结构发生变化和地层原始应力的改变。
盾构法施工中,在弯道及水平进行纠偏时,容易照成周围的土层因挤压而破坏,使土层平衡状态受到破坏,引起地表沉降。
3、在不稳定的土层中施工时,盾构机与管片间隙必须及时注浆填充,并且能够确保压浆材料的性能和充填量满足设计要求,否则地表将发生沉降。
在施工过程中,由于种种限制,可能会发生超挖现象。
致使盾尾后建筑空隙不规则扩大,不能确定空隙面积,不及时对空隙进行处理,则很容易造成地表沉降。
三、掘进控制技术盾构法施工的重要工序之一就是掘进。
地铁盾构施工中地面沉降原因分析及应对

地铁盾构施工中地面沉降原因分析及应对地铁盾构施工是近年来城市地铁建设中常见的一种施工方式。
其具有施工效率高、环境影响小等优点,因此被广泛应用于地铁工程的建设中。
在盾构施工过程中,地面沉降问题一直是工程建设中一个值得重视的问题。
地面沉降不仅会对周边建筑物和地下管线造成影响,还可能引发安全隐患。
在盾构施工过程中,必须对地面沉降进行深入分析,并采取有效措施进行应对,以保障施工安全和周边环境的稳定。
1. 地质条件地下地质条件是盾构施工中地面沉降的一个重要影响因素。
地下岩土的稳定性和承载能力直接决定了盾构施工中地面沉降的大小和范围。
如果地下岩土的稳定性较差,容易发生沉降问题。
如果地下存在较大的地下水位变化或者土壤有较大变形性质,也会对地面沉降造成影响。
2. 盾构施工参数盾构施工参数的选择对地面沉降影响较大。
施工过程中的盾构机开挖速度、土压平衡控制、注浆情况等参数的选择都会对地面沉降造成一定程度的影响。
如果这些参数设定不合理,就会导致地面沉降超出设计范围。
4. 周边建筑物和地下管线盾构施工过程中,周边建筑物和地下管线的存在也会对地面沉降造成影响。
如果周边建筑物和地下管线是老旧或者弱平衡结构,就会对地面沉降产生不利影响。
5. 环境因素环境因素也是地面沉降的重要影响因素。
如气候条件、降雨情况、地下水位变化等,都会对地面沉降产生一定的影响。
二、应对地铁盾构施工中地面沉降的措施1. 严密的监测和预警系统在盾构施工过程中,必须建立严密的地面沉降监测和预警系统。
通过实时监测地面沉降情况,一旦发现地面沉降超出预期,就能及时采取应急措施,以减少对周边环境和建筑物的影响。
2. 合理的施工方案在盾构施工过程中,必须采用合理的施工方案,包括盾构机的开挖速度、土压平衡控制、注浆情况等参数的合理设定,以减少地面沉降的可能性。
3. 加强支护和加固措施在盾构施工过程中,必须加强支护和加固措施,以减少地面沉降的风险。
包括合理设置盾构机的开挖方式、支护结构的设置等,以保障周边建筑物和地下管线的稳定。
地铁盾构施工中地面沉降原因分析及应对

地铁盾构施工中地面沉降原因分析及应对1. 引言1.1 引言地铁盾构施工是一种常见的地下工程施工方式,通过盾构机在地下开挖隧道,是城市地铁建设的重要工艺之一。
在地铁盾构施工过程中,地面沉降是一个不可避免的问题,会给周围环境和建筑物带来一定的影响。
对地面沉降原因进行分析并有效应对是非常重要的。
在本文中,我们将针对地铁盾构施工中地面沉降的原因进行深入探讨,并介绍地下水位变化、地下土层变动、盾构施工技术以及沉降监测与控制这几个方面的内容。
通过深入分析这些因素,可以帮助我们更好地理解地铁盾构施工中地面沉降的机理,从而采取有效措施来减少地面沉降对周围环境和建筑物的影响,保障施工过程的安全和顺利进行。
部分是整篇文章的开端,只有充分了解地铁盾构施工中地面沉降的原因,才能更好地理解后续部分的内容。
接下来我们将对地面沉降的原因进行详细分析。
2. 正文2.1 地面沉降原因分析地面沉降在地铁盾构施工过程中是一个常见的问题,主要原因可以归纳为地下水位变化、地下土层变动和盾构施工技术等因素。
地下水位变化是导致地面沉降的重要原因之一。
在盾构施工过程中,地下水位的变化会影响周围土层的稳定性,导致土层松动和沉降。
特别是在地下水位波动较大的地区,地面沉降问题更为突出。
地下土层变动也会引起地面沉降。
盾构施工过程中,土层受到挖掘和开挖等操作的影响,可能会导致土层紧密度的改变,进而引起地面沉降。
地下土层的物理性质和结构也会对地面沉降产生影响。
盾构施工技术的不当使用也可能导致地面沉降。
如果施工工艺不合理或操作不当,可能会对周围土层造成不可逆的破坏,进而引发地面沉降问题。
地面沉降是一个综合性问题,需要综合考虑地下水位变化、地下土层变动和盾构施工技术等多个因素。
只有对这些因素进行全面分析和有效控制,才能有效应对地面沉降问题。
在下文中,我们将进一步讨论如何有效监测和控制地面沉降。
2.2 地下水位变化地下水位变化是导致地铁盾构施工中地面沉降的重要原因之一。
盾构法施工引起地面沉降原因分析及防治措施

盾构法施工引起地面沉降原因分析及控制方法进入21世纪,世界经济的迅猛发展使城市化建设得到了大幅度的提速。
目前,人口不断地向城市聚集,使城市人口和建筑的密集度快速上升,造成能被利用的地面空间越来越少,因此,当今城市现代化建设的重要课题之一便是开发地下空间,为人类创造价值。
但各种用途的管线被布置在地下,这便产生了在地下工程施工背景下的一种最佳方法——盾构法。
盾构法施工虽然优点颇多,但是也存在诸多问题。
本文就盾构法施工过程中引起的地面沉降问题展开讨论,分析产生的原因及寻找控制方法。
一,地面沉降产生原因1、地层隆沉的发展过程盾构推进引起的地面沉降包括五个阶段:最初的沉降、开挖面前方的沉降、盾构机经过时沉降、盾尾空隙的沉降以及最终固结沉降,如图l所示。
第一阶段:最初的沉降。
该压缩、固结沉降是因为地基有效上覆土层厚度增加而产生的沉降,也是盾构机向前掘进时因为地下水水位降低造成的。
指从盾构开挖面距地面沉降观测点还有一定距离(约3~12m)的时候开始,直至开挖面到达观测点这段时间内所产生的沉降。
第二阶段:开挖面前方的沉降(或隆起)。
这种地基塑性变形是由土体应力释放、开挖面的反向土压力、或机身周围的摩擦力等作用而产生的。
它是从开挖面距观测点约几米时开始至观测点处于开挖面正上方这段时间所产生的沉降(或隆起)。
第三阶段:盾构机经过时沉降。
该沉降是在土体的扰动下,从盾构机的开挖面到达测点的正下方开始到盾构机尾部通过沉降观测点该段时期产生的沉降(或隆起)。
第四阶段:盾尾空隙沉降。
该沉降产生于盾尾经过沉降观测点正下方之后。
土的密实度下降,应力释放是其土力学上的表现。
第五阶段:固结沉降,它是一种由地基扰动所产生的残余变形沉降。
经前人研究发现,第一阶段沉降占总沉降的0~4.5%,第二阶段沉降占总沉降的0~44%,第三阶段沉降占总沉降的15~20%,第四阶段沉降占总沉降的20~30%,第5阶段沉降占总沉降的5~30%。
2、地表沉降的因素影响分析该因素影响分析的平台是当前使用较为广泛的大型三维有限元分析软件ANSYS,盾构开挖面掘进引起的地表沉降的客观因素包括盾构直径、土体刚度、隧道埋深、施工状况等设计条件;而其主观因素包含施工管理、盾构机的选用形式、盾尾注浆、辅助施工方法等。
地铁盾构施工中地面沉降原因分析及应对

地铁盾构施工中地面沉降原因分析及应对地铁盾构施工中地面沉降是一个常见的问题,主要原因是盾构机挖掘地下隧道时,会对地下土层进行扰动和移动,导致地面沉降。
下面是对地铁盾构施工中地面沉降的原因进行分析及应对方法的说明。
1. 地质条件不稳定:地质条件不稳定是导致地面沉降的主要原因之一。
在盾构施工中,如果遇到地下水位较高、土层松散、岩层不坚固等地质条件不稳定的情况,就容易导致地面沉降。
此时,可以通过加强地质勘察与分析,选择合适的盾构机和施工方法,以及采取加固措施等方法来应对。
2. 施工参数不合理:施工参数不合理也是导致地面沉降的原因之一。
在盾构施工中,如果施工参数设置不合理,如推进速度过快或者施工压力过大,就容易引起地下土层的不稳定,导致地面沉降。
需要在施工前进行合理的施工参数设计,并加强监测和调整,以避免地面沉降的发生。
3. 施工技术不当:施工技术不当也是导致地面沉降的原因之一。
在盾构施工中,如果操作不当或者施工方法不正确,就会对地下土层造成不必要的扰动和移动,导致地面沉降。
在施工前需要进行充分的技术培训和实践,以确保操作人员熟练掌握施工技术,并采取适当的施工措施。
1. 加强地质勘察与分析:在施工前需要对地质条件进行充分的勘察与分析,了解地下土层的情况,以选择合适的盾构机和施工方法,并采取合理的加固措施,以应对地面沉降的可能性。
2. 合理设置施工参数:在施工中需要根据地质条件和盾构机的性能特点,合理设置推进速度、施工压力等参数,以确保施工的安全与稳定,避免地面沉降的发生。
3. 加强监测与调整:在施工过程中需要密切监测地面沉降的情况,一旦出现地面沉降的情况,需要及时采取合适的调整措施,如降低推进速度、减小施工压力等,以减少地面沉降的程度。
4. 采取加固措施:在施工中可以采取一些加固措施,如喷浆加固、加设盾构机尾部加固框架等,以增加地下土层的稳定性,减少地面沉降的可能性。
地铁盾构施工中地面沉降是一个需要重视的问题。
地铁隧道盾构施工引起的地面沉降规律分析

地铁隧道盾构施工引起的地面沉降规律分析地铁隧道作为城市交通的重要组成部分,是连接城市不同区域的纽带。
随着城市的不断发展和人口的不断增加,地铁建设已经成为了必然趋势。
然而,地铁工程施工过程中,地面沉降问题一直是人们关注的热点问题之一。
本文将针对地铁隧道盾构施工引起的地面沉降规律进行分析。
一、地铁隧道盾构施工的基本原理盾构机是近几年开发出的用于地下建筑施工的新型设备,其施工原理是先在隧道顶部挖出一条一定宽度和高度的顶洞,然后在顶洞中安装一台盾构机,由盾构机推动管片向前推进,在管片及盾构机组成的初始管环内注浆加厚基础处理,之后备土排出。
二、地面沉降的原因在盾构施工过程中,挖掘出的土方需要在地面上暂时存放,同时,附近的建筑物、道路等也会因施工过程中振动影响,导致地面发生沉降。
研究显示,地面沉降量与地下水位、建筑物结构、地形地貌和施工方法等因素密切相关。
三、盾构施工引起的地面沉降规律1.施工工艺变化对地面沉降的影响在盾构施工中,该工艺由一段段管片拼装而成,每拼装一段管片就会使管壁位移,进而引起地下应力变化和土体压缩。
因此,在施工过程中,管片的安装方式、长度以及环片的数量等都会对地面沉降产生影响。
2.地质环境对地面沉降的影响地质环境也是地面沉降的重要因素之一。
地铁隧道的盾构施工,往往会挖掘过去几百年,甚至几千年地质构造形成的地层,地质情况的了解和研究对地面沉降和地铁建设安全有着至关重要的作用。
3.地下水位对地面沉降的影响地下水位也是影响地面沉降的重要因素之一。
在地铁隧道盾构施工过程中,由于管片与周围土层之间留有一定间隙,难以完全将地下水阻挡,因此,施工区域的地下水位变化也会对地面沉降产生一定的影响。
四、盾构施工减小地面沉降的方法和技术尽管盾构施工难以避免地面沉降问题的出现,但是采取恰当的施工方法和技术可以有效地减小地面沉降量。
其中,加强地面监测管理、降低施工工艺对地面沉降的影响、在隧道顶部安装加固杆等方法都是有效的地面沉降控制措施。
地铁盾构施工中地面沉降原因分析及应对

地铁盾构施工中地面沉降原因分析及应对地铁盾构施工中地面沉降是一个常见的问题,它主要是由于盾构施工过程中的土体位移和压实引起的。
下面,将对地铁盾构施工中地面沉降的原因进行分析,并提出相应的应对措施。
1. 地下水位变化:地下水位的变化是导致地面沉降的主要原因之一。
盾构施工过程中,隧道中的地下水会因为施工活动而发生变化,导致地下土体的水分含量发生变化,进而引起地面沉降。
在施工前进行地下水位监测,控制好盾构施工中的水文条件,可以有效减少地面沉降。
2. 土体位移:盾构施工中,隧道推进时会对周围土体施加巨大的水平压力,使得土体发生位移。
当土体的承载力不足以承受盾构的压力时,会发生沉降。
需要对地下土体的力学性质进行详细研究,选择合适的施工参数和技术方案,以避免土体发生过大的位移。
3. 土体压实:盾构施工过程中,施工机械会对土体进行挖掘和回填,这会对土体进行压实。
土体压实过程中,土壤颗粒间的间隙会发生变小,导致初始地面沉降。
在施工过程中需要控制好土体的压实过程,避免过度压实,以减少地面沉降。
针对以上的原因,可以采取一些应对措施,以减少地铁盾构施工中的地面沉降。
1. 合理控制地下水位:在施工前进行地下水位监测,并根据监测结果进行合理的调整,保持地下水位的稳定。
如果发现地下水位异常变化,及时采取补救措施,如进行加固和排水。
2. 采用适当的土体加固措施:根据土体力学性质的研究结果,选用合适的土体加固措施。
可以采用加固桩、土钉墙等方式对土体进行加固,增加土体的承载能力,减少地面沉降。
3. 控制土体压实过程中的施工参数:在施工过程中,合理选择施工参数,避免过度压实土体。
加强施工过程的监测和控制,及时调整施工参数,确保土体得到适度的压实,减少初始地面沉降。
4. 引入新技术和新材料:随着科技的进步,可以采用一些新技术和新材料来减少地面沉降。
采用可控压实技术对土体进行处理,可以减小土体的初始沉降;引入高效盾构机械和地铁车站的整体下沉技术等,也可以减少地面沉降的影响。
关于地铁盾构施工引起的地表沉降问题研究

关于地铁盾构施工引起的地表沉降问题研究随着城市交通的快速发展,地铁已成为许多大城市的重要交通方式。
而地铁建设中使用的盾构施工技术,虽然在解决城市交通问题上起到了积极作用,但也引发了一系列的地表沉降问题。
地表沉降对城市建设和居民生活带来了许多负面影响,因此对于地铁盾构施工引起的地表沉降问题进行研究是十分必要的。
一、地铁盾构施工原理地铁盾构是在地下进行的一种隧道开挖方法。
其施工过程简单来说是:先在地下钻孔,然后把盾构机放入钻孔中,盾构机负责挖掘土壤并同时安装隧道构件。
盾构施工的方式可以降低对地表的影响,同时也可以减少对周围房屋和地下管线的影响,因此在城市地下建设中得到了广泛应用。
地铁盾构施工虽然降低了对周围环境的影响,但在实际施工中常常会导致地表沉降问题。
地表沉降是指由于地下开挖或挖掘过程中的土壤变形而导致地表下陷的现象。
地表沉降可能会引发地质灾害,如地裂、地陷、地震等,同时也会对周围建筑物和地下管线造成损害,给市政设施和民众生活带来不便。
地铁盾构施工引起的地表沉降问题主要有以下几个方面的原因:1. 土壤力学特性:地铁盾构施工过程中,由于挖掘土壤和地下水的作用,导致土壤力学特性发生变化,增加了土壤的可压缩性和变形性,从而导致地表沉降。
3. 施工方式和技术:盾构施工中的挖掘深度、稳定性和控制水平等因素,都会对地表沉降产生影响。
4. 地质条件:不同地区的地质条件不同,地铁盾构施工在各种地质条件下可能会引发不同程度的地表沉降问题。
地表沉降问题的研究对于地铁盾构施工技术的改进和城市地下建设规划具有重要意义。
三、地表沉降对城市建设和居民生活的影响地表沉降对城市建设和居民生活带来了许多负面影响,主要表现在以下几个方面:1. 建筑物和地下管线损坏:地表沉降可能导致周围建筑物和地下管线出现裂缝、倾斜、变形等问题,给建筑物结构稳定性和使用安全性带来威胁。
2. 市政设施受损:地表沉降可能会造成道路、桥梁、地下管道、电力设施等市政设施的波动和损坏,给城市基础设施的维护和管理带来额外负担。
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目录1.地表沉降原因 (1)1.1.地层损失 (1)1.2.受扰动土的固结 (2)1.3.地下水流失 (3)2.地表沉降的发展过程 (4)2.1.初期沉降 (5)2.2.开挖面沉降 (6)2.3.尾部沉降 (6)2.4.尾部空隙沉降 (6)2.5.长期延续沉降 (6)3.引起地表沉降的因素 (6)3.1.主观原因 (6)3.2.客观原因 (7)4.穿越建(构)筑物掘进参数的控制 (8)5.结语 (9)盾构施工沉降分析针对地铁工程而言,进行沉降控制的重要性体现在两个方面:(1) 城市地铁工程一般位于城市的繁华地段,周围建筑物密集、各种地下管线纵横复杂交错,一旦沉降事故发生,将可能造成建筑物开裂、倾斜,地下管线断裂等事故。
影响市民正常生活,造成各种纠纷,进而影响工程施工的进度,增加工程的费用。
(2) 沉降事故在地铁工程的施工中属于多发事故。
同时其发生的直接表现为地下隧道拱顶的下沉或坍塌,而这种塌陷的发生又多由涌水、涌泥,环片支护失效等原因引起。
这些原因的存在和发生,可以导致施工现场的人员伤亡、设备损坏,进而影响工程进度、增加工程费用,造成严重的后果。
1.地表沉降原因在软土地层中开挖隧道,不论采取任何施工技术都将引起地层运动,产生地面沉降。
盾构施工中引起的地层损失和盾构隧道周围受扰动或受剪切破坏的重塑土的再固结,是地面沉降的基本原因。
1.1.地层损失地层损失是盾构施工中实际开挖土体体积与竣工隧道体积之差(地层损失率指地层损失体积占盾构理论排土体积的百分比)。
周围土体在弥补地层损失中发生地层移动,引起地面沉降。
引起地层损失的施工及其他因素是:(1) 开挖面土体移动当盾构掘进时,开挖面土体受到的水平支护应力小于原始侧向力,开挖土体向盾构内移动,引起地层损失而导致盾构上方地面沉降;当盾构推进时,如作用在正面的土体的推力大于原始侧向力,则正向土体向上、向前移动,引起地层损失(欠挖)而导致盾构前上方土体隆起。
(2) 盾构后退在盾构暂停推进中,由于盾构推进千斤顶漏油回缩而可能引起盾构后退,使开挖面土体坍落或松动,造成地层损失。
(3) 土体挤入盾尾空隙由于盾尾后面隧道外周建筑空隙中压浆不及时,压浆量不足,压浆压力不恰当,使盾尾后周边土体失去原始三维平衡状态,而向盾尾空隙中移动,引起地层损失。
(4) 改变推进方向盾构在曲线推进、纠偏、抬头推进或叩头推进过程中,实际开挖面不是圆形而是椭圆,因此引起地层损失。
(5) 随盾构推进而移动的盾构正面障碍物,使地层在盾构通过后产生的空隙无法及时压浆填充,引起地层损失。
(6) 盾构移动对地层的摩擦和剪切。
(7) 在土压力作用下,隧道衬砌产生的变形也会引起少量的地层损失。
(8) 隧道衬砌沉降较大时,将引起地层损失。
1.2.受扰动土的固结盾构隧道土体受到盾构施工的扰动后,便在盾构隧道的周围形成超孔隙水压力区(正值或负值)。
当盾构离开该处地层后,由于土体表面压力释放,隧道周围的孔隙水压力便下降。
在超孔隙水压力释放过程中,孔隙水排出,引起地层移动和地面下降。
此外,由于盾构推进中的挤压作用和盾尾后的压浆作用的施工因素,使周围地层形成正值的超孔隙水压区。
其超孔隙水压力,在盾构隧道施工后的一段时间内复原,在此过程中地层发生排水固结变形,引起地面沉降。
土体受扰动后,土体骨架还会有持续很长时间的压缩变形,在此过程中发生的地面沉降称为次固结沉降。
在孔隙比和灵敏度较大的软塑和流塑性粘土中,次固结沉降往往要持续几年以上,它所占的沉降量比例可高达35%以上。
1.3.地下水流失在深埋隧道中,地层损失造成的建筑物的沉降主要影响的是端承桩,而地下水大量流失造成地下水位下降则主要影响的是浅基础和长度较短的摩擦桩,特别是基础以下存在间隙率较大的地层,如中、粗砂层所造成的沉降较大。
由于土压平衡式盾构机在掘进过程中,拱顶同步注浆普遍存在不密实情况,导致拱顶处沿隧道方向存在水力连通,当盾构长时间停止掘进时,地下水容易从盾构机后方流至开挖面,引起地下水大量流失,当地层起伏较大的地层或存在地质钻孔封孔质量不好时,容易与上部地层形成水力通道,直接贯通隔水层引起地下水位下降;另外在含水量较大的地层中停机也会造成开挖面较大的水量流失。
如在深圳地铁一个工程实例,由于隧道上层覆土较浅,且土质松散,并有部分未封堵的地质钻孔,由于形成上下贯通的水力通道,当盾构推过时,地下水下降达2米多,引起地表沉降达120毫米,当调整盾构掘进参数、加大注浆量时,地表存在冒浆现象。
从盾构法施工引起地面沉陷的原因可以看出,控制盾构施工参数如推力、推速、正面土压、同步注浆量和压力等,可有效地抑制其引起的地面沉陷。
2.地表沉降的发展过程盾构推进引起的地面沉降可分为初期沉降、开挖面沉降、尾部沉降、尾部空隙沉降、长期延续沉降等五个阶段。
地表沉降纵向分布图地表沉降横向分布图地基变形模型图2.1.初期沉降初期沉降是指当盾构机开挖面到达某一测量位置之前,在盾构推进前方的土体滑裂面以外产生的沉降。
初期沉降是由固结沉降所引起的,其中包括盾构施工所引起的地下水(或孔隙水)的下降。
2.2.开挖面沉降开挖面沉降是指当盾构机开挖面到达某一测量位置时,在它正前方的那部分地面沉降。
2.3.尾部沉降它是指盾构通过时产生的地面沉降。
由于盾壳和地层之间的摩擦阻力作用,必然会产生一个滑动面。
临近滑动面的土层中就会产生剪切应力,当盾构刚通过受剪切破坏的地层时,因受剪切而产生的拉应力导致土壤立刻向盾构后的空隙移动。
要保持盾构能与隧道轴线一致,在盾构推进过程中,盾构所经之处必须压缩一部分土壤,松弛一部分土壤。
压缩的部分抵挡了盾构的偏离,而松弛部分则带来了地面沉降。
2.4.尾部空隙沉降由于施工需要,盾构机外壳和管片衬砌之间存在“建筑间隙”,这些“建筑间隙”如不及时充填,就会被周围土体占领,最终形成较大的地表沉降。
2.5.长期延续沉降长期延续沉降是指盾构通过后在相当长一段时间内仍延续着的沉降。
该段沉降起因是土层的本身性质和隧道周围土体受扰动。
它的滞后时间与盾构的种类、地质条件、施工质量等因素有关。
(沉降计算分析)3.引起地表沉降的因素3.1.主观原因主观原因是引起地面沉降比较主要的原因。
它同施工人员的工作态度、技术水平等主观因素有着联系。
这一原因通常发生在施工阶段,其具体表现为:(1) 盾构掘进引起的地层损失造成的沉降;(2) 盾构严重超挖(欠挖)引起的地面沉降(隆起)。
(3) 在用一些自动化程度较高的盾构机具进行推进时,推进参数匹配不合理,如推进速度、正面土压力(土压平衡盾构等)、注浆压力和盾构总推力等参数的设定不合理。
(4) 注浆量不足或注浆不及时,是引起地面沉降较主要的原因之一,直接影响“建筑空隙”的充填。
(5) 在推进过程中,盾构“姿态”的纠偏对沉降的影响是不容忽视的。
盾构纠偏就意味着盾构轴线与隧道轴线产生一个偏角。
当盾构以“仰头”或“磕头”方式推进时必然在其轨迹上留下一个比盾构机截面积大的椭圆,引起地面扰动。
(6) 较长时间的盾构停止推进,千斤顶会因漏油而缩回,从而引起盾构后退,这样势必造成开挖面土体稳定失衡,土的内聚力缩小。
(7) 盾构施工中引起地下水大量流失,从而导致地下水位降低,地层随之固结沉降。
3.2.客观原因客观原因是指非施工人员原因而引起的地面沉降。
它与规划、设计和当地的地质情况等因素有直接关系。
这类原因引起的沉降通常发生在整个盾构施工过程中,并延续到施工结束后的较长一段时间。
它可具体分为以下几点:(1) 设计阶段的盾构选择,特别是盾构外径、盾尾空隙等尺寸的选定。
这一切将直接影响“建筑空隙”的大小。
(2) 盾构施工过程中会存在地质资料、建筑物基础收集资料与事实不符而造成施工措施选择不当引起建筑物开裂。
(3) 由于注浆材料本身的体积收缩,使填充空隙的材料在一段时间后出现萎缩。
(4) 盾壳移动对地层的摩擦的剪切,造成对临近土体的扰动。
(5) 在土压力的作用下,隧道衬砌的变形会引起少量的地层损失。
(6) 地层原始应力状态的改变、受扰动土体的固结及土体的蠕变效应。
(7) 施工结束后,隧道本身的沉降,也会引起地面沉降。
4.穿越建(构)筑物掘进参数的控制前面所论述盾构引起建筑物沉降是建立于盾构采用正确的掘进参数情况下的一种预测,对一些预测沉降量较大的建筑物采用提前加固的措施。
在实际施工中,如何控制好掘进参数,是对建筑物保护的一项最基本、最重要的措施。
盾构穿越房屋时,掘进参数的选择如下:(1) 准确计算各种地层的理论土方出土量,施工中必须严格按计算结果控制好实际出土量。
(2) 采用土压平衡式掘进,合理地设定土压力值。
(3) 当穿越沉降敏感地层或大量地下水区域时,必须采用全土压掘进。
(4) 通过建(构)筑物时应保持连续掘进。
(5) 控制好盾构姿态,避免因纠偏而造成超挖。
(6) 同步注浆和二次注浆必须到位,确保管片与地层间隙密实。
(7) 采用耐磨性较高的刀具,减少换刀次数,制定合理的换刀计划,提前在建(构)筑物前做好换刀工作,避免盾构在建(构)筑物下停留。
(8)控制衬砌拼装偏差,提高隧道质量,减少后期沉降。
另外,在掘进过程中,必须做好施工监测,及时地反馈给现场指挥,及时掌握地面沉降情况。
5.结语(1) 本文所推导的方法可以用来确定盾构推过时对地表和地面建筑物的影响程度,并采用相应的加固措施。
(2) 本文通过理论知识和工程类比法,在控制地表变形和穿越建筑物过程中,如何选择好掘进参数和施工监测方法。
(3) 本文方法简单、直观,较易掌握,通过多个盾构工程的实践检验,具有较强的适用性。