隧道开挖地表沉降影响因素分析

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盾构隧道开挖过程中地表沉降及对周围建筑物的影响

盾构隧道开挖过程中地表沉降及对周围建筑物的影响

盾构隧道开挖过程中地表沉降及对周围建筑物的影响盾构法是一种常见的地下隧道开挖方法,其具有快速、安全、环保等优点,因此在现代城市建设中得到广泛应用。

然而,隧道开挖过程中地表沉降是一个不可避免的问题,特别是对周围建筑物可能会产生一定的影响。

本文就盾构隧道开挖过程中地表沉降及其对周围建筑物的影响进行探讨。

首先,盾构隧道开挖过程中地表沉降是由于地下土体的移动引起的。

盾构机在进行开挖作业时,通过推进装置将土层推向后方,形成一定规模的开挖土洞。

这种土洞会导致地下土体的松动和沉降,进而引起地表的沉降。

随着隧道的推进,这种沉降作用会沿着盾构机的行进方向逐渐向外扩散。

其次,盾构隧道开挖过程中地表沉降对周围建筑物会产生一定的影响。

这种影响主要体现在以下几个方面:1. 建筑物的沉降:地表沉降会使周围建筑物沿着地表下降,对建筑物的结构和稳定性产生一定的影响。

较大的沉降量可能导致建筑物出现裂缝或倾斜等问题,甚至引发建筑物的损坏。

2. 地下管线受损:盾构隧道开挖过程中,地下管线遭受到地表沉降的影响,可能会发生移位、断裂等问题,导致供水、供气、排水等基础设施的中断和故障。

3. 地铁、地下车库等地下工程的运营安全:如果盾构隧道开挖过程中的地表沉降对周围地下工程的稳定性产生较大影响,可能会对地铁、地下车库等地下工程的运营安全带来潜在威胁。

为了降低盾构隧道开挖过程中地表沉降及其对周围建筑物的影响,可以采取以下措施:1. 加强监测预警:通过对盾构施工过程中的地表沉降进行实时监测,及时发现沉降异常,并采取相应的补救措施,以降低对周围建筑物的不良影响。

2. 合理施工工艺:在盾构隧道开挖过程中,采取合理的施工工艺,控制土体的松动和沉降,减小地表沉降量。

3. 采用土压平衡盾构机:土压平衡盾构机是一种专用于软土地质的盾构设备,其可通过施加适当的土压力来平衡地下土体的移动。

采用这种盾构机进行施工可以有效控制地表沉降。

4. 合理设计隧道轴线和深埋深度:在隧道的设计阶段,需要充分考虑到周边建筑物的情况,合理选择隧道的轴线和深埋深度,尽量减小地表沉降对周围建筑物的影响。

隧道施工中的地表沉降控制

隧道施工中的地表沉降控制

隧道施工中的地表沉降控制随着城市化的进一步发展,城市交通建设逐渐被重视,地下交通设施也越来越常见。

地下交通设施的建设需要进行隧道施工,而隧道施工往往会引起地下水位变化、地基变形等问题,导致地表沉降。

因此,隧道施工中的地表沉降控制成为了不可忽视的问题。

地表沉降的影响隧道施工中的地表沉降如果不能得到有效地控制,就会带来很多负面影响,比如:1. 给土地使用带来困难。

地表沉降让原本平整的地面出现了明显的凹陷,影响了该区域土地的使用。

2. 水利工程受到影响。

地表沉降会改变附近水域的水位和水流形态,导致水利工程防洪效果下降。

3. 对建筑物产生影响。

地表沉降会让基础受到压力,使得建筑物的稳定性变差。

4. 道路出现不平整面。

地表沉降会让道路出现明显的凹凸不平,影响行驶安全。

因此,隧道施工中的地表沉降控制必不可少。

地表沉降的原因地表沉降是隧道施工中常见的问题,其原因有很多,下面列举一些:1. 过度开采地下水资源。

隧道施工需要进行地下采暖,这时候水资源会被过度开采,导致地表出现沉降。

2. 岩石垮塌。

隧道施工时,需要对地下进行钻探和挖掘,对地下的稳定性会产生一定的影响,甚至会引起岩石垮塌,导致地表沉降。

3. 地下水位下降。

施工导致的地下水位变化会影响地表沉降。

4. 建筑物扰动。

施工过程中的动态荷载和爆破会对旁边的建筑物产生影响,导致地表沉降。

地表沉降的控制隧道施工中的地表沉降控制是复杂的工序,涉及到多种技术和方法。

这里介绍几种典型的地表沉降控制方法:1. Grouting法。

该方法主要是在地下隧道开挖过程中,通过注入混凝土泥浆使地基得到加固,防止地基流失,从而避免地沉降。

2. 地基加固法。

此方法利用高浓度浆料注入的方式,加固挖掘现场以及周边区域地基,从而达到控制地表沉降的目的。

3. 沉降预测法。

在隧道施工之前,将沿线的装置装好进行沉降数据的实时记录,预测施工过程中的地沉降,从而做出有效的掌握控制措施。

4. 机械法。

该方法主要是利用振动器等机械设备将土壤进行压实,从而达到控制沉降的目的。

地铁隧道盾构法施工引起地表沉降分析论文

地铁隧道盾构法施工引起地表沉降分析论文

地铁隧道盾构法施工引起的地表沉降分析摘要:随着我国地铁建设的不断发展,在地下工程施工中人们越来越重视盾构掘进法开挖隧道引起的地表沉降对地面建筑物的影响,而这个问题的关键是要对地表沉降进行预估。

本文论述了peck横向沉降槽经验公式,并与相关工程相结合深入探讨了盾构掘进法施工隧道对地表沉降影响,并提出相关建议。

关键词:盾构法施工、地表沉降、分析中图分类号:tf351文献标识码: a 文章编号:一、前言现阶段,盾构法施工已成为国内城市地铁隧道施工中一种重要的施工方法。

和其他施工方法一样,由盾构法施工导致的地表沉降及对周围环境产的影响是盾构法施工的一个重要问题。

目前国内外专家学者对隧道施工引起地表沉降的预测方法主要有:经验公式法、模型试验法、数值分析法、理论预测法等。

在实际工程中主要是以建立在实测数据基础上的经验公式法为主,但是这种方法大都局限于预测地表面处的位移,在指导施工中具有很大的局限性。

而数值模拟法能动态反应盾构推进过程中土层中各点变形随时间的变化情况,而且可以对影响地表的许多因素进行直观的分析。

二、peck横向沉降槽经验公式沉降计算中最经典、常用的公式是peck公式。

peck认为,不排水情况下隧道开挖所形成的地表沉降槽的体积应等于地层损失的体积;地层损失在整个隧道长度上均匀分布,隧道施工产生的地表沉降横向分布近似为一正态分布曲线(如下图1)。

横向地表沉降的预估公式以及最大沉降量的计算公式为:式中:s(x)为距隧道中心轴线为x处的地面沉降,m; i 为地表沉降槽宽度,即曲率反弯点与中心的距离,m;smax为隧道轴线上方地表最大沉降量,m;vl为盾构隧道单位长度的地层损失量,m3/ m。

图 1地表横向沉降分布曲线反弯点i处的沉降量s≈0.61smax,最大曲率半径点的沉降量s ≈0.22smax。

沉陷槽断面积a≈。

想要预测地面沉降量,必须先估计出地层损失量。

在工程实践中,地层损失量与盾构种类、操作方法、地层条件、地面环境、施工管理等因素有关,一般难以正确估计。

浅埋暗挖法隧道施工技术及其地面沉降影响因素分析

浅埋暗挖法隧道施工技术及其地面沉降影响因素分析

浅埋暗挖法隧道施工技术及其地面沉降影响因素分析摘要:随着交通运输事业的快速发展,隧道建设工程项目也日渐增多,在隧道工程施工中,浅埋暗挖法备受青睐,应用十分广泛。

结合工程实例,介绍了浅埋暗挖法施工原理,就浅埋暗挖工艺在隧道施工中的应用进行概述。

关键词:浅埋暗挖;隧道;混凝土引言隧道工程建设项目施工难度大,施工工艺要求高,施工整体造价成本高。

在隧道浅埋段,合理运用浅埋暗挖施工工艺,整体造价成本较低,占地较少,对于施工区域周边环境的扰动也较小,因此得到大力推广应用。

在运用浅埋暗挖施工方法时,应对隧道围岩的承载能力进行充分的考量,待围岩开挖后,务必综合运用多种支护措施,确保围岩的稳定性和安全性。

1工程概况某隧道工程单线全长693.02m,主要利用暗挖法进行施工建设,区间隧道覆土深度是12.5-17.9m。

本工程项目施工区域地貌主要是第四纪冲洪积平原,具有非常显著的沉积规律。

地层类型主要包括黏性土、碎石土、粉土以及砂土等,基岩埋深超过50m。

2隧道工程浅埋暗挖法施工2.1施工原则在隧道工程建设中对于浅埋暗挖法的应用,应当从技术革新与管理优化方面出发,以促进施工质量和施工效率的提升。

浅埋暗挖法施工过程所需遵循的基本原则包括以下方面。

(1)依据隧道工程施工区域范围内的地层情况、机械配备以及地表构筑物特征等因素,选用对地层扰动相对较小,并且具有良好经济性的开挖方法。

若断面较大或者地层条件较差,可以采取辅助工法,并配以分步正台阶开挖法;若断面较小,或者地层条件较好,则可以采取全断面开挖法。

(2)需要关注辅助工法选用的合理性,在地层条件较差,而且开挖面不具备自稳能力的情况下,在选择适当辅助施工措施进行处理之后,仍然要首选大断面开挖法。

(3)需要选用符合不同地层和断面开挖、通风、喷锚、防水以及二衬等作业需求的机械设备,为施工进程的顺利推进奠定基础,设备投入资金通常不低于工程总造价的1/10。

(4)在施工过程中进行监控测量和反馈至关重要,将管理工作深入到每个施工节点。

隧道沉降处置方案

隧道沉降处置方案

隧道沉降处置方案1. 引言隧道是现代交通工程中常见的一种交通通道形式,其建设在城市交通发展中起着重要的作用。

然而,由于各种地质、工程和环境因素的影响,隧道在使用过程中可能会遇到沉降问题。

隧道沉降会对交通运行安全和城市的承载能力造成重大影响,因此,对隧道沉降的及时处置方案非常重要。

本文将针对隧道沉降问题,介绍一种具体可行的处置方案,以确保隧道在使用过程中的稳定与安全。

2. 隧道沉降原因分析在提出沉降处置方案之前,首先需要分析隧道沉降的原因。

常见的隧道沉降原因主要包括:1.地下水位变化:地下水位的变化会导致土层的饱和程度改变,从而引起土壤的重新压缩,进而导致地表和隧道沉降。

2.地下施工引起的土体变形:隧道施工过程中的地下挖掘和土体开挖会引起土体变形和重新压实,从而导致隧道沉降。

3.地下虚空区域:地下空洞、地下沉积物的溶解和回填不充分等原因会导致地下虚空区域的形成,进而引起地表和隧道的沉降。

4.地下管线破裂或泄漏:地下管线的破裂、泄漏和漏水等情况会导致土壤流失和土体变形,进而引发地表和隧道的沉降。

3. 隧道沉降处置方案为了有效应对隧道沉降问题,我们提出以下处置方案:3.1 地下水位控制与调节针对地下水位变化引起的沉降问题,可以考虑采取以下措施:•建立监测系统,实时监测隧道周边地下水位的变化,及时预警并采取措施进行调节。

•调整附近地下水抽排井的运行模式,以控制地下水位的上升或下降。

•加强对附近地下水文环境的研究,制定合理的地下水资源利用方案,以减轻地下水位变化对隧道的影响。

3.2 地下施工监控与加固针对地下施工引起的土体变形和沉降问题,可以考虑采取以下措施:•建立地下施工监测系统,实时监测施工过程中土体的变形和沉降情况。

•采用合理的支护结构和加固手段,如岩石锚杆、土钉墙等,来稳定土体并减少沉降现象的发生。

•严格控制地下施工工序,避免过度开挖和土体回填不当等问题。

3.3 地下空洞处理与填充针对地下空洞引起的沉降问题,可以考虑采取以下措施:•进行地质勘察和分析,及时发现地下空洞的存在并进行标记和记录。

地铁隧道施工诱发地表沉降原因及预防

地铁隧道施工诱发地表沉降原因及预防
对于地铁施工 中常见的浅埋隧道 , 由于隧道地层 物质被挖 出, 地层 应力 自洞 室临空 面向土层深 处一定 范围将发生调 整 , 地层 物质宏观表 现为移动与变形 。其 影响范 围常波及 至地表 , 成施 工沉降槽 , 形 可能造 成地面沉降和塌 陷的严 重影响 , 进而导致 已有地 下管道破坏 、 通行路面 破 损以及地表建筑物 的损坏 。因此针对城市地铁 隧道施工引起 的地表 沉降问题 , 有必要仔细分析其诱发原 因 , 出较 为可靠 的预防措施。 并做 1地铁 施工引起的地表沉降 力学机理 . 由地铁隧道施工 引起的地表沉降在空 间上具有 三维性。地面沉降 量 随隧道 开挖过程 中掌子面 向前开挖 的时空效应而 变化 , 随隧道的推 进 沿纵 向而不 断 向前 发展。隧道施 T造成 的地 表沉降三维效 果如图 1
所 示
图1 隧道开挖及其沉降三维效果 图 地铁 隧道施工地表沉降及 变形 的发生主要是 由于隧道施工 引起的 地层损失 和施工过程 中隧道周 围受 扰动或者受剪切破坏 的重塑土的再 固结 所造成 的 , 隧道周 围土体在 弥补地层损 失中 , 发生地层 移动 , 引起 地表 沉降 。土 体受施工 扰动 的影 响可以慨括 为两个方 面 , 即应力状 态 和应变状态 。对应 力状 态的影响主要表现为孔隙水压力变化 。 应变状 态改变对土体性质影 响是施工扰动的主要方面 。隧道 开挖 引起 的地面沉 降见图 2 隧道 上方和两侧 土体变形不 同 , , 隧道上方 土体 ( A点) 受压 , 可以视 为剪切变形 。而两侧土体 ( 则受 简单 剪切变形 , B点) 各点 土体应变量 不同 , 应其受扰 动程度也不 同。隧道正 上方土体受 相 到扰动大 , 相应 的应变 也就大 ; 相反 , 扰动程度小的土体应变就小 。 隧道 开挖后 引起 隧道周 围一定 范围内土体应 力的变化 , 在应力调 整 的过程 中 , 引起 隧道 周 围土体 的变形 , 随着 隧道开挖 其影 响逐渐扩 大, 最终通 过 土体传 递 到地表 。如 图 3 示 , 所 应力 的传递 是 自上 而下 的, 由此造成 开挖体 周围及前方土体 中的应力 集中 , 当其超过土体强度 后即发生破坏 , 继而产生较大的变形 。而土体 的变形是 自下而上 的, 由 隧道拱顶 传递到地 表 , 隧道 开挖过程 中 , 由于在 隧道开挖完成 之后 , 支 护结构形成强度之 前的间隔时 间段 内 , 隧道处 于一种临空状态 , 隧道周 围土体产 生位移 变形 , 而传递到地 表。在这个过 程 中还伴 随有土体 进 失水 固结和地层压密等 。

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

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。

浅埋暗挖法隧道施工引起地面沉降的原因及控制措施

浅埋暗挖法隧道施工引起地面沉降的原因及控制措施

浅埋暗挖法隧道施工引起地面沉降的原因及控制措施本文整理分析了浅埋暗挖法隧道出现地表沉降的原因,并就这些原因提出了切实可行的控制措施,供浅埋暗挖法隧道施工控制地表沉降进行参考。

标签:浅埋暗挖;隧道; 沉降控制1 引言在我们国家,山区占了国土面积的大部分,在进行基础建设铁路,公路的修筑的时候,经常需要修筑隧道。

隧道修筑过程中,随着地层物质被挖出,自洞室临空面向四周一定范围内地层应力场也将发生调整,地表则必将发生或大或小的沉降。

对城市来说,过大的地面沉降和地层变位将直接危及地面建筑物的正常使用,进而危及施工安全,因此施工中必须对有害沉降进行控制。

本文分析了引起浅埋暗挖隧道沉降的主要因素,提出控制地层变形和地表沉降可以采取的对策和措施。

以供暗挖隧道参考。

2 沉降原因浅埋暗挖法隧道施工造成地面沉降的原因主要有以下几个方面:2.1 地下水的影响根据经典土力学理论,天然土体一般是由矿物颗粒组成骨架体,再由孔隙水和气填充骨架而组成三相体系。

土颗粒的压缩性很小,一般认为是不可压缩的,。

因此,土体的变形是孔隙流体的流失及气体体积的减小、颗粒重新排列、粒间间距缩短、骨架体发生错动的结果。

随着隧道的开挖引起地下水的流失, 颗粒重新排列,在宏观上的表现就是地层出现沉降。

2.2地层上覆体特性的影响上覆体本身力学特性对沉降也有比较大的影响。

有些土如枯土、粉质枯土及强风化泥质粉砂岩等一些土的承载能力差,无法形成自然载拱;而有些如硬质岩、极硬质岩可以形成自然拱。

能否形成自然拱,成拱的质量如何,对于地表出现的沉降有很大的影响。

2.3地层应力的影响隧道开挖的过程也是地层内应力重新分布的过程。

隧道开挖形成空洞,周围会产生急剧的变形与应力重新分配与调整的一个过程,应力的重新分布改变了土体颗粒的流动方向,从而引起隧道周围一定范围内土体产生一定量的移动,而引起地面沉降。

2.4爆破施工的影响由于地质条件的复杂多变,各段的地质条件不同,部分施工段可以进行机械挖掘,但有部分施工段需要爆破松动。

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隧道开挖地表沉降影响因素分析
我们重点分析了影响地表沉降变形的主要因素,并举例说明他给我们隧道开挖地表带来的安全问题,为我国的隧道开挖提供资料。

标签:隧道开挖;地表沉降;影响因素
隧道施工地表移动与变形的发生主要是,由于施工引起的地层损失和施工过程中隧道周围受扰动或者受剪切破坏的重塑土的再固结所造成的。

国内外众多学者都对隧道施工引起地表沉降的机理有较深的研究,对地表沉降变形规律的认识也不断加深,并且取得了很多有意义的成果。

一、影响地表沉降变形的主要因素
隧道在开挖过程中,必然会引起地表沉降变形。

引起地表沉降变形的因素较多,主要有以下几个方面:
(一)地层土体特性
隧道衬砌结构和路面沉降变形很大程度上受自然拱影响,隧道最小埋深与土层自身力学特征是隧道开挖能否形成自然拱的关键。

若形成自然拱,地表沉降量就小一些;反之,会大一些。

隧道拱顶下沉、地表沉降大小和地表沉降影响范围大小也随着土层特性变化而变化。

如隧道开挖时不可避免扰动近处围岩,引起拱顶沉降。

为了弥补地层损失,远处土体会产生松动变形,造成小范围坍滑区,这种趋势会扩散至地表;土体失水后易引起固结重塑,会造成较大沉降量。

而在保持最佳含水量时,即使土体颗粒空隙率较大,引起的沉降也不会太大。

(二)地层应力释放
当隧道上覆地层沉降变形在工程实际情况允许范围内时,采用最为合理的支护措施是能够使隧道结构受到的影响降到最低。

在这种情况下,根据土体收敛约束特性可知,即使土体位移增加,隧道衬砌结构受力将基本保持不变。

对城市道路隧道尤其是双线近距隧道,基本上不允许其地表沉降变形超过控制值,避免影响周围建筑物和管线安全。

为此,要采取多项技术措施,如地层预加固、及时支护和快速封闭成环等。

当地表沉降变形持续增加、土层应力逐渐释放时,对于孔隙率较大并且可能发生坍陷的土层,会因循环叠加效应引起较大的沉降量和沉降范围,诱发更大更广的坍陷区。

(三)隧道间距
国内外众多学者研究认为,当双线平行隧道间距大于或等于3倍隧道直径宽度时,开挖时可以不考虑彼此的影响,反之,则必须考虑两者的相互作用。

因此,若双线隧道间距过小,开挖引起的地层扰动将会比单线隧道开挖更为复杂,结果
往往会引起地层的坍滑松弛,变形也会持续不断增大。

对地表沉降而言,两隧道相互作用会使地表沉降有叠加效果。

(四)施工方法
相对于众多城市道路隧道施工法,台阶法是工艺较简单、成本低的方法,但往往会引起地层产生较大的沉降变形,如和CRD工法相比大约高出一倍。

国内外在通常情况下常采用台阶法开挖单线隧道,大量工程实践表明,若采取合理的支护措施,便可以较好控制地表沉降。

台阶法有很多形式,应根据不同的地层条件和断面形式科学选取。

维持开挖面的稳定是应用台阶法的重点,要注意台阶长度和台阶形状两个因素。

台阶长度越短,开挖面愈容易失稳,因为土体的压缩性和流动性增大,反之开挖面越容易保持稳定。

(五)开挖进尺
开挖面稳定性好,开挖进尺便可以适当增加,无需支护的工作空间增大。

但隧道周围土层软土含量较高时,必须缩小开挖进尺,及时支撑,因为软土质开挖面稳定性较差。

一些学者经过研究认为,当开挖进尺小于0.2D(D为隧道开挖直径)时施加于开挖面的支撑力无需太大,若大于0.2D,施加于开挖面的支撑力就要增加,否则开挖面会发生坍滑现象。

因此,必须高度重视开挖进尺的选取工作,对于埋深较浅、含软弱土层或者多孔间距较小的隧道,应科学分析、谨慎选取。

二、举例阐述
(一)工程概况
某市地铁一期工程(3号线)某区间隧道,为左右线分建的单线单洞马蹄形隧道,隧道洞身穿越地层主要为强风化至微风化花岗岩地层,岩体破碎、软硬不均,部分地段上软下硬,隧道埋深10~25m,隧道附近穿越F2老虎山断裂带。

地下水主要为第四系孔隙潜水及基岩裂隙水,富水性一般贫、局部中等,具有弱承压性。

隧道位于某交通要道下,交通繁忙。

沿线楼宇较多,均为多层,浅基础,对地铁隧道施工影响不大。

(二)不同台阶长度对地表沉降影响
采用台阶长度0.25D做基准,每次开挖2m,在下台阶开挖到8m(即D)的情况下,台阶长度为0.5D、0.75D、1.0D时,最大地表沉降分别增大了-1.86mm (26%),-2.97mm(42%)和-3.59mm(51%)。

最大拱顶沉降分别增大了-4.27mm (13%)、6.09mm(19%),-6.69mm(21%),下台阶开挖到8m(即D)时的如图表1所示:
表1
采用台阶长度0.25D做基准,每次开挖2m,在下台阶开挖到16m(即2D)的情况下,台阶长度为0.5D、0.75D、1.0D时,最大地表沉降分别增大了-1.66mm (18%),-2.48mm(24%)、-2.82mm(28%),最大拱顶沉降分别增大了-4.18mm (13%),-6.02mm(18%),-6.62mm(20%)由此可以看出,台阶长度越大,地表沉降最大值和拱顶沉降最大值增速越明显,因此短台阶施工对控制地表沉降有利。

下台阶开挖到16m(即2D)时的图表如下表2所示:
表2
台阶长度的大小对于洞室的稳定性和控制地表沉降有重要作用,在能够保留必要的作业空间时,台阶长度应尽量短些(D为洞室宽度)。

这是因为短台阶初次支护全断而闭合时间短,及时封闭成环,使支护和围岩共同作用形成联合支护体系,改善了初次支护的受力条件,有效的发挥支护体系的作用,从而控制围岩变形和地表沉降,保证隧道稳定。

(三)不同开挖进尺对地表沉降影响
在实际隧道施工过程中,采用台阶法施工时,开挖进尺长度对围岩变形和地表沉降有很大影响。

为研究开挖进尺长度的影响,取开挖长度分别为2m、4m时进行分析,D为8m,台阶长度为8m保持不变,纵向开挖24米,模型纵向长度为34米,后10米为消减边界效应对开挖的影响。

每次开挖进尺2m,开挖完成后及时支护,下台阶和上台阶之间的台阶保持8m,开挖支护到24m处。

每次开挖进尺2m,上台阶开挖进尺过程中,地表沉降和拱顶沉降变化情况如下表3所示:
表3
每次开挖进尺4m,开挖完成后及时支护,下台阶和上台阶之间的台阶保持8m,开挖支护到24m处。

每次开挖进尺4m,上台阶开挖进尺过程中,地表沉降和拱顶沉降变化情况如下表4所示:
表4
每次开挖进尺8m,开挖完成后及时支护,下台阶和上台阶之间的台阶保持8m,开挖支护到24m处。

所以某土岩组合地层区间隧道为背景研究隧道开挖中地表沉降的影响因素,得出以下结论:台阶长度的大小对于洞室的稳定性和控制地表沉降有重要作用,在能够保留必要的作业空间时,台阶长度应尽量短些。

开挖进尺较小时,可以很明显的减小地表沉降和拱顶沉降量。

总之,大量城市道路隧道的成功建设使得城市形成以地面、地上和地下相互协调发展的立体综合空间,在根本上改变了城市空间结构,加大了城市空间的利用率,对“城市综合症”的缓解,取得了一定的效果。

但是隧道在施工过程中无论采用何种工艺,都不可能避免引起地表沉降变形。

参考文献:
[1]张澎涛.隧道开挖地表沉降影响因素分析[J].河南科技,2013,11:141-142+206.
[2]徐耀文.城市道路隧道開挖地表沉降预测研究[D].长沙理工大学,2013.。

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