盾构法施工引起地面沉降原因分析及防治措施

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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原因分析及应对随着城市地铁的不断发展,盾构施工在地铁建设中得到了广泛应用。

然而,在盾构施工过程中,由于多种原因导致的地面沉降问题越来越突出。

这不仅影响了盾构施工的进度和安全,还对周边建筑和环境造成了不良影响。

因此,深入探究地铁盾构施工中地面沉降的原因及应对措施具有重要意义。

1.地下水位变化盾构施工需要通过顺铁土层推进,但顺铁土层是由含水量较高的软黏土和泥炭土组成。

当盾构机在顺铁土层推进的过程中,水流压力会导致土层松动,土质的变化会使地下水位随时发生变化,从而导致地面沉降。

2.地质条件不利地域条件对盾构施工也有很大的影响。

如果施工地点地下是岩屑、岩石同砂土层,那么盾构施工时推进的阻力会很大,需要施工人员有相应的技术水平才能完成。

如果地下孔隙不充分,且岩石裂缝密度很大,那么相对应的地面也很容易出现沉降问题。

3.盾构施工参数设计不合理盾构施工一个重要的参数是推进速度,推进速度过快或过慢都会导致地面承载量不足,进而引发地面沉降。

同时,如果盾构施工人员选择的管径较大,那么施工质量更加难以保证,地面沉降的概率也会增大。

1. 引入地质勘探施工前对施工地点和周边地形进行勘测可以帮助盾构施工人员了解施工地点地质情况,从而确认推进速度和管径等参数的选择。

这样可以降低地面沉降的概率,减少对周边建筑和环境的影响。

同时,引入地质勘探还能够帮助施工人员做好地下水的调控工作,从而减少水流压力对地面的影响,应对地面沉降的问题。

2. 采用先进技术盾构施工本身就是一项先进技术,除了前期的地质勘探之外,也需要采用最先进的盾构机和各种工程材料。

这样可以帮助施工人员优化盾构施工的流程和施工的参数设计,减少对地面的影响,从而避免地面沉降的发生。

3. 做好监测工作在盾构施工过程中,安装监测设备对这种高速、高压的施工过程进行监测是必须的。

通过频繁监测,及时发现地面沉降的迹象可以让施工人员采取相应的措施,及时防范风险,保证施工安全。

地铁隧道盾构法施工中的地面沉降问题及处治措施

地铁隧道盾构法施工中的地面沉降问题及处治措施

地铁隧道盾构法施工中的地面沉降问题及处治措施摘要:地铁工程是现代化城市交通体系建设中最为重要的一部分,地铁不仅能够有效促进城市交通运输效率的提升,同时还有助于开发利用城市地下空间,为城市发展建设创造更多效益。

在地铁施工中,盾构法作为最主要的施工方式,能够有效促进工程质量、进度的提升,但是在具体盾构施工中也存在着一定的问题,其中最为显著的就是因盾构施工所引起的地面沉降。

因此,文章就对盾构施工地面沉降的原理、影响因素进行了分析研究,并进一步探究了地面沉降观测和防治的措施,以期为地铁隧道盾构施工提供参考和借鉴。

关键词:地铁隧道、盾构法、地面沉降、处置措施引言地铁交通在现阶段城市交通中发挥着极其重要的作用,并且随着城市规模的扩大,地铁工程数量不断增多,盾构施工技术,由于其安全性和先进性,在当下地铁隧道施工中得到了广泛应用[1]。

然而地铁施工多在城市中心区域附近,施工区域内会存在大量构筑物和管线,在盾构开挖过程中必然会对地层产生扰动,易引起地表沉降。

并且随着盾构施工的深入,沉降问题会进一步加重,这就会对地面建筑的安全稳定造成严重威胁。

所以,做好对并购施工中地面沉降问题的研究和防治对于地铁交通建设有着非常重要的意义和作用。

1盾构法引起的地面沉降原理在地铁隧道开挖施工中,由于需要破坏地下结构,就会导致地层扰动并造成地面沉降。

尤其在软土隧道施工中,因为地层损失、施工环境干扰等方面的影响,都会造成地面沉降,如图1就为软土隧道是地面横向沉降槽的示意图。

图1地面横向沉降槽示意图1.1隧道开挖使得地层损失滴虫损失指的是在盾构开挖过程中,开挖体积与隧道具体体积的体积差,而隧道竣工体积则包含了施工中外围包裹压入浆的体积。

在具体弥补地层施工中,如果发生地层异动,必然会导致沉降问题的出现,其最主要影响因素如下:①开挖土体移动较为严重。

在盾构施工中,开挖面的土体如果原始侧向力大于水平,支护所能提供的作用力,开挖面土体就会沿支护面向上、向前移动,进而致使地层损失,最终导致土体隆起;②盾构后退。

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原因分析及应对近年来,随着城市化进程的不断推进,地铁成为了很多大城市中不可或缺的交通工具。

而盾构技术则成为了地铁建设中的一项重要施工方式。

然而,在盾构施工过程中,地面往往会出现一些沉降现象,给周边居民的生活和财产安全造成一定的影响。

本文将对地铁盾构施工中地面沉降的原因进行分析,并提出应对措施。

一、地面沉降的原因1. 地源性因素地面沉降一部分是因为地质条件的影响。

在不同的地质环境下,沉降的表现形式有所不同。

比如,在岩溶地貌区,地面沉降多以整体下降的形式出现;在地层含水量大的区域,地面沉降容易出现表层松散层塌陷等现象。

2. 工程因素盾构施工中,不合理的施工方案和施工方式也是导致地面沉降的重要原因。

比如施工过程中没有对土体松动区域进行有效的润湿处理,施工速度过快,导致松动土层未能充分稳定等均会导致地面沉降。

二、应对措施1. 严格的前期勘探在盾构施工之前,需要进行严格的地质勘探和承载力评估。

通过分析地质特征、地下水位、地下能源管线等相关数据,制定合理的施工方案,降低地面沉降的风险。

2. 合理的施工方案应对地面沉降,合理的施工方案也是非常关键的。

比如,针对不同地质环境,采用不同的润湿材料和润湿方式,采用低速推进的方式,缩短推进长度和施工时间等都是减少地面沉降的有效措施。

3. 现场监控在盾构施工中,需要严格的现场监控。

通过测量地表沉降量、地下水位变化、盾构隧道周边压力等指标,并且及时进行调整,以减少地面沉降的风险。

4. 推进过程中的处理盾构施工中,在推进过程中颗粒物的产生是不能避免的,但可以通过吸附、过滤、消磁等方式减少其对沉降的影响。

同时将土体松动区域进行充分稳定,也能有效减少地面沉降。

本文对地铁盾构施工中地面沉降的原因进行了分析,并提出应对措施。

无论是通过前期勘探降低风险,还是调整施工方案、现场监控实时调整等,都可以有效降低地面沉降的风险,为城市地铁建设提供保障。

盾构法施工地面沉降机理、预测与防治

盾构法施工地面沉降机理、预测与防治

失;盾尾后面的建筑间隙未能及时有效地进行充填,从而使周围土体挤
入建筑间隙,引起地层损失(在含水的不稳定地层中,这往往是引起地
层损失的主要因素);盾构在曲线推进和修正蛇行时的超挖和扰动所引
起的地层损失;在土压力作用下,隧道变形或沉降也会引起地层损失;
施工中操作失误而引起开挖面坍塌,或前方地质情况骤变,而使开挖面
盾构法施工地面沉降机理、预测与防治
国内外实践表明,盾构法施工多少都会扰动地层而引起地表沉降,
即使采用目前先进的盾构技术,要完全消除地面沉降也是不太可能的。
地面沉降量达到某种程度就会危及周围的地下管线和建筑物。因此,必
须研究盾构施工时引起的地层扰动,造成地面沉降的机理,要清楚地掌
握沿线的地下管线和建筑物的构造、型式等,对地面沉降量和影响范围
(1) 保持开挖面的稳定性。开挖面的稳定性可以用稳定系数N 来定量描述,N值定义为:
N= n
式(12)
式中 H----地面至开挖面中心的距离(m);
γ----地层重度(kg/m3);
P----开挖面支护压力(kg/m2);
Cu ----地层的不排水抗剪强度( kg/m2);
n=0.7~0.8。
当N=1~2时,地层损失率可控制在1%以下;
S (max )=V(s)/ i≈V(s)/2.5 i
式(4)
Cording 和 Hansmire(1970)对紧密砂层做的统计分析,可以
满意地认为横向沉降槽体积等于地层损失,即V (s) =VL=VlV。
横向沉降槽宽度系数i取决于接近地表的地层的强度.隧道埋深 和隧道半径。根据在均匀介质中的试验,可以从几何关系中近似地得 出:
粘性土: i=0.43Z+1.1
式(6)

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

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。

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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。

下面对盾尾同步注浆、覆土厚度、管片宽度、掌子面顶进压力、土体弹性模量和盾构直径六个方面的因素进行分析。

2.1、盾尾注浆压力的影响地表沉降会受到盾构机尾部注浆压力的影响,且影响较大。

本文在ANSYS中通过设置不同的盾尾注浆压力参数值来研究其影响程度的大小。

通过模拟分析发现:最大地面沉降随注浆压力的增加而减小。

我们知道,压力过小使得浆液不能将盾尾空隙充填完全,过大会造成浆液的流动性较差,主要是因为当盾尾脱空时,土体释放的大部分荷载被注浆压力抵消,注浆压力越大,浆体越能阻碍衬砌上方土体的径向位移,同时盾尾空隙也越能被充填完全,受到的作用也越大。

2.2、覆土厚度的影响地面沉降的因素很大一部分也归结于覆土厚度,在盾构机直径不变,而覆土厚度不同的情况下,通过模拟分析发现:最大地面沉降随覆土厚度的增加而减小。

也可以从计算结果得出一点帮助:在地层条件允许的情况下,加大隧道设计埋深对减小地面沉降来说是一条有效的措施。

原因在于:覆土厚度在地层损失相同时越大的话,沉降槽的范围也会相应的增大,从而使得最大地面沉降值减小。

2.3、管片宽度对地表沉降的影响在地铁隧道盾构法开挖中,某一段固定长度内管片的整体刚度是受到衬砌管片的宽度影响的,也就是说管片抵抗外界变形的能力与宽度息息相关。

本文在建模中取了不等的管片宽度来比较该因素是如何影响沉降的,计算表明,地表沉降最小的情况是发生在管片宽度越大的时候。

究其地层变位更小的原因,如下:特定长度内的管片之间形成的缝隙数量在宽度大的盾构管片时相对来说就少,此时缝隙的总宽度也就更小,致使抵抗外界变形的能力就更强,整体的刚度也就更大。

2.4、掌子面顶进压力的影响掌子面顶进压力即盾构推进时切削刀盘对隧道前方土体的作用力,在模型中将其取不同的值来反映对地表沉降的影响,但要保证前方水土压力之和不大于掌子面项进压力的值,警戒值被前方土体隆起超过是由顶进压力值过大造成的。

模拟后发现,地表累计沉降值变化量在掌子面顶进压力的增大下略微增大,而它在一般工况下掌子面顶进压力改变时变化较小。

2.5、土体弹性模量对地表沉降的影响土体受扰动时抵抗变形的能力体现在土体的弹性模量上,在隧道开挖时对地表沉降总和的贡献很大,为了比较其对地表沉降的影响,在模型中设定了不同的土体弹性模量来查看对比结果。

通过模拟分析得知当提高土体弹性模量时,提高了土体抵抗变形的能力,即增大了土体的刚度,结果导致最大地面沉降量相应的减小,因此,要保证土体不发生过大变形,在选择盾构掘路线时,软土层的地带应避开,土质情况较好的区域应优先放在考虑的位置。

2.6、盾构直径对地表沉降的影响其它的因素值保持不变,分别改变盾构直径的大小来进行研究。

经模拟分析发现,当盾构直径增大时,最大地面沉降值是不断增大的。

这是由于:①周围土体会受到盾构机躯体在掘进前行过程中对其产生的扰动,并且躯体越大,扰动越大;⑦在施工过程中,盾构直径越大意味着盾尾建筑空隙越大,增大了地层损失,导致被挖去的土体也就越多,要达到阻止地层产生更大的位移的目的,就须及时将浆体注入到盾尾空隙中:③刀盘开挖半径越大是由越大的盾构直径所致,因此在盾构机的刀盘在切削土体时增大了开挖面前方受扰动土体的范围:从分析得知,在条件允许的情况下,要达到减少土体变位的目的,应在盾构机选型时尽量选用相对较小直径的盾构机。

二、地面沉降的控制方法1、优化掘进参数最佳盾构推进是指盾构推进中对周围地层及地面的影响最小,表现在地层的强度下降小、受到扰动小、超孔隙水压小、地面隆沉小以及盾尾脱开后的实沉幅度小,这些理想指标也是盾构施工中控制地面沉降、保护环境的首要条件和治本办法。

要达到这一理想状态必须对推进中的参数即对刀盘油压、土舱压力、推进速度、压浆压力、压浆量、盾构坡度、盾构姿态及管片拼装作分析。

对隧道上复土地质条件、地面荷载设计坡度及转弯半径、轴线偏差及盾构姿态等选取合理的参量,以指导施工。

(1)首100m试推进。

其目的是摸索掌握规律,选取确定最佳掘进参数,指导全线施工。

首100m试推进又可根据沿线地形地貌条件划分为3个区段:第1区段为30m,在施工场地内,属最初掘进,是对各项推进参数的摸索阶段,推进中设定3组不同的施工参数进行试掘进,通过测量数据的反馈,摸索地层变化轴线控制的规律。

第2区段为30m,在路面或人行道下。

根据地面条件、建筑物及地下管线情况,对上一阶段试设定的3组参数作慎密调整以取得最佳参数。

第3区段为40m,在路面或建筑群下。

这是正式掘进的准备阶段,通过本区段的掘进,对地面沉降、隧道轴线控制、衬砌安装质量等基本有了各项控制措施,施工参数也基本掌握,能利用信息反馈指导施工。

(2)前舱压力设定。

应随隧道上复土厚度的变化而变化,但如单凭理论土压来设定前舱压力显然是不合适的。

另外,盾构机内部的土压传感器和自动模式控制器存在系统误差,所以在掘进中有必要将土压力设定值进行调整。

根据实际施工经验,盾构机切口前方1.5D十H(D为盾构机外径,H为盾构中心至地面高度)范围内地面的沉降情况与土压力设定值密切相关,所以盾构前方地面沉降监测结果可直接反映土压力设定值与自然土压力的吻合程度。

在实际的施工中,可控制盾构机前的地面沉降量在负沉陷0~2mm,如负沉降过大则应适当调低压力设定值,如发生正沉降则应适当调高土压力设定值。

合理设定土压力控制值的同时应限制掘进速度,如掘进速度过快,螺旋输送机转速相应值达到极限,密封舱内土体来不及排出,会造成土压力设定失控。

所以应根据螺旋输送机转速控制最高掘进速度,一般控制在5errdmin以内。

(3)同步注浆。

(1)合理配比的浆料。

目前广州地铁土压力平衡式盾构采用的是隋性浆液,由黄砂、粉煤灰、膨润土加水经合理配比、充分搅拌而成。

常规下浆液性质可用稠度值控制,取值范围为20.5~11.0,每次拌浆必做测试,不达标准不准下料。

(2)注浆压力。

同步注浆压力,从理论上只需使浆液压人口的压力大于该处水土压力之和,即能使建筑空隙得到足够充盈。

压浆压力不能太大,否则会对周围土层造成劈裂,管片外的土层将会被浆液扰动而造成较大的后期沉降及隧道本身的沉降。

初始掘进阶段,曾按1.2r0h(r0为土密度,h为隧道上复土厚度)设定注浆压力,以此摸索最佳参量,实践表明该压力根本无法确保浆液全部压入,合适的注浆压力应视隧道的不同埋深,以5~6×105Pa为佳,可见实践与理论计算有较大差距。

究其原因,一是浆液管道造成压力损失,二是实际注浆量大于理论注浆量。

(3)压浆位置。

注浆压力一般取5~6×105Pa,其对管片产生的推力可达到50~60t/m2,选择好分布于盾尾外壳6根浆管的压浆位置,足以使“飘浮”于浆液的隧道尾端产生位移,这样,一可改善隧道轴线原有的偏差,二可改善因管片与盾尾卡壳,不能自若纠偏的状况(以不影响地层变化为前提)。

(4)跟踪注浆。

从广州地铁盾构施工的地面沉降观测资料可知,盾构施工后期沉降(盾尾后3D十H=19.02m范围外)沉降发展速度虽然较慢,但其累计值还是相当可观的,占到总沉降量的50%左右。

后期沉降主要是土体的固结沉降造成。

对于地面有较重要的建筑物来说,利用跟踪压注固结浆液的方法来控制后期沉降,是一种效果良好且必须的手段。

2、纠偏与衬砌接缝防水盾构法隧道施工引起地表沉降的根本原因是开挖面引起的土体损失与地层的再固结。

引起地层损失的原因之一为纠偏,引起地层再固结的原因之一为接缝渗漏。

(1)纠偏。

广州地铁施工的区间隧道有平面曲线及竖曲线,因此盾构推进时控制运力,以使其推进轨迹与设计轴线保持一致。

由于地层的不均匀、管片制作误差及施工操作的差异,直线推进的隧道会产生推进轴线偏差,须进行纠偏,盾构与隧道轴线之间形成一微小夹角,这样盾构开挖出的横断面呈椭圆形,其面积大于圆形断面而产生附加的体积损失。

目前广州地铁土压平衡式施工所使用的盾构外径为6240mm,长为6440mm。

隧道初砌外径为6100ram。

经计算可知,每增加0.1。

的纠偏角,就会产生0.2%的附加体积损失,如果一次纠偏为0.8°,则附加体积损失在1.52%,这将使地表沉降增大约33%。

纠偏方法:调整盾构推进各区域千斤顶油泵压力,或伸长(缩短)某一区域千斤顶行程,改变盾构姿态并选择合理注浆位置与压浆量,以达到纠偏目的。

需要注意的是一次纠偏量不宜过大,纠偏应做到合理,使盾构纠偏轴线和顺,有利于施工及隧道的使用要求。

(2)衬砌接缝防水。

接缝漏水使隧道周围地层孔隙水流失,土体有效应力增加,引起地层再压缩固结,从而引起地表沉降。

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