富水砂层土压平衡盾构施工地层沉降分析
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。
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始发引起地面沉降变形分析
富水砂卵石地层盾构始发引起地面沉降变形分析王鹏;刘玉勇;姚晓明【摘要】Originating as the key working procedure of shieldmethod,improper handling will be directly related to the surrounding buildings and the safety of construction,initial stage construction success or failure will directly affect the project quality,progress,safety and economic bene-fits. By analyzing the three stages of shield interval starting construction land subsidence caused by the measured data,studied the various stages of the ground subsidence process and its distribution,it is concluded that the relevant conclusions and recommendations,to provide a reference for the similar strata shield initial stage construction.%始发作为盾构工法的关键工序，处理不当会直接关系到周边建筑及施工的安全，始发阶段施工的成败将直接影响到工程的质量、进度、安全以及经济效益。
通过分析三个盾构区间始发阶段施工引起地面沉降的实测数据，研究了不同阶段的地面沉降过程及其分布规律，得出了相关结论和建议，可供类似地层盾构始发阶段安全施工参考。
富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术
富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术
富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术是一种应对液化砂层土地质条件下盾构施工所引发的地表沉降问题的技术措施。
盾构法是一种管道建设的常用方法，它采用在地下进行施工的方式，避免了对地表的破坏，相比于传统的开挖法施工具有很大的优势。
在液化砂层土地质条件下进行盾构施工容易引起地表沉降，给周围环境带来一定的影响，因此需要采取相应的控制技术来减小地表沉降的影响。
其中一个控制技术是富水液化砂层土压平衡盾构掘进技术。
在施工过程中，通过注入适量的水来控制液化砂层土的状态，使其保持在一个压平衡的状态，减小地下水和土体之间的摩擦力，从而降低地表沉降的程度。
富水液化砂层土是指通过在盾构掘进中注入适量的水，使得土体颗粒之间形成水分薄膜，减小土颗粒之间的摩擦力，并在盾构通过后再将水排出，从而实现土体的压平衡。
与传统的岩土工程施工相比，富水液化砂层土压平衡盾构掘进可以减小土体的沉降，降低地表的沉降速度，降低施工对周围环境的影响。
通过富水液化砂层土压平衡盾构掘进技术，可以有效地降低施工风险，提高施工安全性。
富水液化砂层土压平衡盾构掘进技术仍然存在一些挑战和问题。
需要准确评估液化砂层土的物理性质和工程性质，以确定注水量和注水时间。
注水量的控制需要根据实际情况进行调整，过高或过低的注水量都会影响掘进的稳定性和效果。
富水液化砂层土压平衡盾构掘进也需要选择合适的盾构机和施工方法，确保施工的效率和质量。
富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术
富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术随着城市化的快速发展，地下空间利用已经成为城市建设的重要组成部分。
而地下空间利用的核心技术之一就是盾构掘进技术。
盾构掘进技术是一种在地下开挖的新技术，它可以用于地铁、隧道、排水、地下室以及地下管道等的施工，其施工过程中的地表沉降控制技术尤为重要。
而对于富水液化砂层土的盾构掘进地表沉降控制技术，更是需要更加谨慎和精细的控制方法。
一、富水液化砂层土的特点富水液化砂层土是由于土层中存在过多的地下水而引起的土壤流动现象。
地下水的渗透使土层中的颗粒之间的间隙充满水分，使土层的承载力迅速减小，从而导致土层在外部荷载下产生流动。
富水液化砂层土在受力时会发生流变现象，土体内的颗粒会重新排列，并形成一种类似流体的状态。
这种状态下，土层的稳定性、承载力和变形性质都会大大降低，地下结构物的受力情况也会相应发生变化。
富水液化砂层土在地下水位变化或震动等外界刺激下容易产生流动，对地下空间的安全稳定性构成较大威胁。
盾构掘进施工过程中，对富水液化砂层土的影响主要表现在以下几个方面：1. 液化砂层土的变形和流动在盾构掘进的机械作用下，土层内的水分可能会受到外界剪切力的刺激，从而使土层出现显著的变形和流动。
这种流动会导致地下结构物产生不均匀沉降，严重时甚至引发地面塌陷等灾害。
2. 地下水位变化盾构掘进过程中的地下水脱水工程通常会导致地下水位的明显变化，而富水液化砂层土对地下水位变化非常敏感，会对盾构掘进造成重大影响。
3. 地表沉降盾构掘进过程中，地表沉降是一种不可避免的影响，而富水液化砂层土的特性使得地表沉降更加复杂和多变，需要更严格的控制。
三、地表沉降控制的技术方法针对富水液化砂层土的盾构掘进地表沉降控制，需要采取一系列精准有效的技术手段，以确保施工安全和地下结构的稳定。
主要的控制技术方法包括：在盾构掘进前，需要充分了解施工区域的地下水位情况，利用降水、井点抽水或地下隔水围堰等方式，控制地下水位的变化范围，降低地层液化的风险。
富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术
富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术
富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术是一种用于在砂层土地下进行盾构
掘进时控制地表沉降的技术。
在富水液化砂层土中进行盾构掘进时，会引起大量水分流失，导致地表沉降。
如果不加以控制，可能会对周围的建筑物、地下管线等造成不可逆的损
坏。
该技术主要通过以下几个方面来控制地表沉降：
1. 富水液化砂层土处理：在进行盾构掘进前，需要对富水液化砂层土进行处理，以
提高其稳定性。
常用的处理方法包括注浆加固、挖控砂层钻孔灌浆、预充水等。
2. 掘进过程中的施工措施：在盾构掘进的过程中，可以采取一些措施来减小地表沉降。
可以合理控制盾构推进速度、采用多层顶进法、采用节段掘进法等。
这些措施可以减
小盾构对土体的扰动，从而减小地表沉降。
3. 地表沉降监测与预测：在盾构掘进过程中，需要对地表沉降进行监测和预测，及
时发现并采取措施来控制地表沉降。
常用的监测手段包括测量沉降点、沉降观测井、地面
位移监测等。
4. 控制地下水位：地下水位是导致地表沉降的主要原因之一。
在进行盾构掘进时，
需要采取措施来控制地下水位。
常用的措施包括设置隔水帷幕、注浆加固、水封等。
富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术通过处理土体、施工措施、监测预
测和控制地下水位等手段来减小地表沉降，保护周围建筑物和地下管线的安全。
该技术在
盾构掘进工程中得到广泛应用，为城市地下工程的安全高效施工提供了有力支撑。
富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术
富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术
富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术是一种用于盾构掘进施工中，针对
高含水量、易液化的砂层土地层进行地表沉降控制的一种技术方法。
本文将对这种技术进
行详细介绍。
富水液化砂层土指的是地下含水量较高，且土体颗粒较细的土层。
在盾构掘进施工中，由于盾构机的推进工作面对土层进行挤压，很容易导致土层发生液化现象，从而引起地表
沉降。
这对周边建筑物和地下管线等产生了极大的安全隐患。
为了解决这个问题，富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术应运而生。
该
技术的核心思想是在盾构机掘进的通过向盾构机推进工作面注入富水液压平衡材料，以提
供与土层中饱和含水参与液化相同数量的水平反力，从而消除地表沉降。
需要进行地下水位监测和分析，确定地下水位的高低及对土层液化的影响。
这样可以
根据地下水位的情况来确定注入富水液压平衡材料的压力和量。
富水液压平衡材料的选择也是至关重要的。
该材料应具有一定的黏性和承载能力，在
注入后能与土层形成均衡反力。
常见的富水液压平衡材料包括高岭土、改良土和聚合物
等。
注入富水液压平衡材料的方式也需要考虑。
一般采用管道或喷射方式进行注入，以确
保材料能够均匀分布在土层中。
需要进行监测和调节。
在盾构掘进过程中，需要不断监测地下水位和地表沉降情况，
及时调节注入富水液压平衡材料的压力和量，以保证控制地表沉降在安全范围内。
富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术
富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术富水液化砂层土是指在地下水位高、地层松软并富含水分的地质环境下，土层会发生液化现象，导致土体失去承载能力，出现沉降甚至塌陷。
盾构法在这种土质条件下施工时，极易引发地表沉降，对地表建筑、道路、管线等地上构筑物造成不可忽视的影响，因此如何有效控制地表沉降成为盾构法施工中的重要技术难题。
对于这一难题，研究人员通过不懈的努力，提出了多种地表沉降控制技术，并在实际工程中取得了一定的成果。
压平衡盾构法可以有效地控制富水液化砂层土地表沉降，成为解决这一难题的重要技术手段。
压平衡盾构法是盾构法的一种变种，是在保持地下水位与地表水位平衡的情况下进行施工的一种盾构法。
其主要特点是在盾构机前部加装了压平衡舱，通过向舱内加压使舱内压力与地下水压力相平衡，达到防止土层液化和地表沉降的目的。
在富水液化砂层土地质条件下，采用压平衡盾构法进行盾构施工，可以实现对地表沉降的有效控制。
具体而言，压平衡盾构法掘进过程中，通过不断地向压平衡舱内注入水压，使得舱内压力始终与地下水压力相平衡。
这样一来，地下水就不会对土层进行向上渗透，并进一步导致土层液化和地表沉降。
适当的注水压力还可以在盾构机前部形成压力平衡带，防止土层在掘进过程中向外侧挤压，减小地表沉降的影响。
值得注意的是，为了确保盾构机在施工过程中能够始终保持压力平衡，需要对地下水位、土层物理性质、注水压力等因素进行精确的监测和控制。
除了压平衡盾构法外，还有一些其他技术手段可以用于控制地表沉降，包括地下注浆、地下冻结、水平顶管、动态加固等。
这些技术手段可以根据具体的地质条件和工程要求来选择和组合使用，以实现对地表沉降的有效控制。
在实际工程中，压平衡盾构法取得了一定的应用成果。
上海地铁10号线和杭州地铁1号线等工程，都采用了压平衡盾构法进行施工，并取得了良好的地表沉降控制效果。
这表明，在富水液化砂层土地质条件下，采用压平衡盾构法进行盾构施工是可行的，并且具有一定的工程实践意义。
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有 限元模 型尺寸为 长 ８ ｎ 宽 ２ 高 ２ ｎ的三 维 网格 。 ０ｉ， ５ｍ， ５ｒ 层位移场的分布规律 ， 本文采用有限元分析程 序 Ｐａ ｉ３ Ｔｕ ｎｌ 左右两边 限制单元 节 点 ｌ ｓ Ｄ ｎ ｅ ｘ ｚ方 向位 移 ， 边界 限制 节 点 Ｙ方 向位 下 对广州地铁某施工段盾构掘进过 程进行 了三维有 限元模拟 计算 ， 移 ， 前后限制节点 方 向位 移 ， 经过优化后 的有 限元网格见图 １ 。 计算结果与实测值吻合较好 。最 后 ， 根据数值计 算结果 对隧道 中
墩处不 见落地支架 ， 工地上 宽敞 ， 进一步显示 了文明施工 的场 面 。 为三跨双悬臂连续梁 比简支梁设 计 出来 更切合实 际 ， 节约材料 对 ４ 用墩身代 替落 地 支架 承 受全 部 荷 载 ， ） 刚度 大 、 度 高 、 强 稳定 性 至 关 重 要 。 好、 施工时安全可靠 。５ 桥墩上 方的预 留孔洞 ， ） 完工后再 堵洞 时 ， 参考文献 ： １ 张韫 美． 构 力 学 ［ ． 津 ： 津 大 学 出版 社 ， 结 Ｍ］ 天 天 表 面色泽 较难一 致 ， 多少会 留下 堵洞痕 迹 ， 影响外 观 。故 在施工 ［ ］ 刘 昭培 ， 后， 一定 要对封堵水泥 浆 多做几 次调 试 ， 以保 证其 终凝后 的颜 色
关键词 ： 隧道 工 程 ， 降 ， 值 分 析 沉 数 中 图分 类 号 ： ４ ５ ４ Ｕ ５ ．３ 文献 标 识 码 ： Ａ
近年来 ， 随着盾 构施 工技 术 的不断 完善 ， 构法 在地 铁施 工 ２． ． 有 限元模 型计算的有关假定 盾 １１ 由于盾构法 隧道掘进 的三 维效 应 ， 进行地表沉 降的三维分析 本都采用盾构法 。由于地质条件 和施工工 艺 的限制 ， 构掘进 不 是必要 的。根 据分析 ， 盾 在进 行有 限元 计算 时假 设 ： ） 表 面和各 １地 可避免地引起对周 围地层 的扰动 ， 产生地层 变形及 地面沉 降。 目 土层均呈 匀质水平层状 分布 ； ） 于装 配式衬 砌 ， 整体结 构计 ２对 按 前， 盾构施 工 引 起 土层 变 形 的预 测 方法 主 要 有 经 验 法Ｈ 、 析 算 ， ｊ解 对接头 的刚度进行 修正 ； ） ３ 计算 时在 盾构 作业 开挖 面处施 加 法 Ｉ５ 有 限元 法 等 。 经验 法 主 要 是 Ｐ ｃ 式 … 该 法 假 定 地 面 ２］ －和 ｅｋ公 １， 定 的表 面力 ， 以模拟 切削 刀 盘的推 进力 效应 ； ） 了简化 问题 ４为
一
中得到 了广泛应用 ， 北京 、 海 、 州 、 上 广 深圳 、 津等地铁施 工 中基 天
沉降的横向分布类似正态分布 曲线 ， 沉降槽 的体积 等于地层 损 的复杂程度 ， 且 计算 中忽略地 下水 的渗 透作 用 ， 土体本 身 的变形 与 失的体积。有限元法不仅能够反 映土层性 质 的影 响 ， 能对盾 构 时间无关 ， 还 即不考虑土 体 的固结 和蠕 变作 用 ； ） 始地应 力计 算 ５初
Ｚ ＨＡＯ ｉ － ｉ Ｊ ＡＮＧ ｏ Ｗ ＡＮＧ － ａ ｇ Ｊ ａ ｍｅ Ｉ Ｈａ Ｙｕ ｌ ｎ ｉ
Ａ ｓｒ ｃ ： ｃｏｄｎ ｅｅ ａ ｌ ｏ ｐｙ ｅｐ ｎ ｔｒ ｇｃ ｎ ｔ ｃｉ ｎ ｔｅ ｅ ｔ ａ ｆ ｈ ｅ ａｅ ｒ ｇ ｎ ｔｅ ａｔ ｉｅ ｆ ｅ ｉ ｂ ｔａｔ Ａ ｃｒ ｉ ｔ ｔ ｍｐ ｆ ｐ ｌｉ ｔ ｕ ｃｕ ｎ ｓｒ ｔ ｎｏ ｎ ｐｏ ｅ ｌ ｔ ｂ ｉ ｅ ｓ ｎ ｉ ｔ ｇ ｏｈ ｘ ｅ ａ ｇ ｎ ｈ ｉ ｏ ｕ ｏ ｈｂ ｃ ｔ ｅｖ ｄ ｄ ｏ ｈ ｅ ｌ ｏＢ ｊ ｏ ｇ ｎ
施工过程进 行不同程度 的模 拟 ， 能得 到不 同深度 土层 的沉 降 、 只考虑岩 体 自重应力 ， 略岩体构 造应力 。 且 忽 侧 向 位 移 以 及 地 层 的变 形 过 程 ， 因此 在盾 构 隧道 施 工 分 析 中得 到 ２． ． 有 限元 网格 的 划 分 １２ 了越来 越广泛的应用 。为 了探索 富水砂 层地 区盾 构掘 进 引起 深
第３ ６卷 第 ｌ ３期
２０ １ ０ 年 ５ 月
山 西 建 筑
ＳＨＡＮＸ Ｉ ＡＲＣＨ Ｉ ＴＥＣ ＴＵＲＥ
Ｖｄ． ６ Ｎｏ １ ３ ．３
Ｍａ ． ２ １Leabharlann ｙ ００・３ ２３ －
文章编号 ：０ ９６ ２ （０ ０）３０ ２ —２ １ ０ —８ ５２ １ １ —３ ３０
富 水 砂 层 土 压 平 衡 盾 构 施 工 地 层 沉 降分 析
王建 军 丁 洲祥 刘 辉
摘 要 ： 以广州地铁 盾构 隧道某施 工段为背景 ， 应用 数值 模拟相结 合的方法 ， 究了富水砂层 中盾构 掘进施工 引起 周 围 研 地 层位 移场 的分布规律 ， 结果表 明： 计算结果 与实测值 吻合 较好。
提出了很高的要求 。
图 １ 地 层 有 限 元 网格 图
２ 盾 构掘 进 引起 的土体 位 移 的数值 分 析
２ １ 有 限元模 型的建 立 ．
２ ２ 数 值 计算 结 果分析 ．
图 ２中， 模拟计算得到 的最终沉 降为 １ ．１ ／ 实 测 的 最 ０ ３ ３Ｆ ｎ， ｎ
… 】… 】… 】… … … 】… ，… 】… ，
心 上 方 土 层 的 变 形 规 律 进 行 了研 究 。
１ 工程概 况
广 州 市 地 铁 某 段 地 层 中含 有 富 水 砂 层 达 到 上 千 米 ， 间途 经 区
农 田、 鱼塘及 市政道路 和绿 化带 ， 地处广花 冲积盆地 ， 由于地质 条 件和环境条件 的复杂 ， 对工程安全和质量 以及对 周边环境 的影 响