軟土地區(qū)雙圓盾構(gòu)施工引起的地表沉降分析_1

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1、從本學(xué)科出發(fā)，應(yīng)著重選對(duì)國民經(jīng)濟(jì)具有一定實(shí)用價(jià)值和理論意義的課題。課題具有先進(jìn)性，便于研究生提出新見解，特別是博士生必須有創(chuàng)新性的成果軟土地區(qū)雙圓盾構(gòu)施工引起的地表沉降分析摘　要:與單圓盾構(gòu)工法相比,雙圓盾構(gòu)工法有其獨(dú)特的施工技術(shù)要求,其影響地表沉降的因素更為復(fù)雜。根據(jù)上海軌道交通六號(hào)線雙圓盾構(gòu)區(qū)間段地表沉降實(shí)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析,總結(jié)了地表沉降槽的形態(tài)特征,提出了沉降槽寬度范圍的估算公式。結(jié)合雙圓盾構(gòu)區(qū)間段的工程實(shí)踐,進(jìn)一步探討了與地表沉降相關(guān)的雙圓盾構(gòu)施工參數(shù)的取值問題。關(guān)鍵詞:雙圓盾構(gòu);沉降槽;施工參數(shù)1引言近年來,雙圓盾構(gòu)施工技術(shù)

2、開始引入我國,并已成功應(yīng)用于上海軌道交通楊浦線和六號(hào)線的建設(shè)。與單圓盾構(gòu)施工雙線隧道相比,雙圓盾構(gòu)具有許多優(yōu)勢,它能夠一次完成雙線隧道,施工速度快,土方挖掘量少,隧道斷面面積利用率高。雙圓盾構(gòu)正逐漸成為地鐵隧道、道路隧道等地下工程施工的主流形式。盾構(gòu)施工引起的地表沉降是施工環(huán)境保護(hù)的一個(gè)重要問題,特別是在樓群密集區(qū)域建設(shè)的城市軌道交通,對(duì)地表沉降有嚴(yán)格的控制標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于單圓盾構(gòu)工法的地表沉降機(jī)理、沉降槽形式和沉降預(yù)測等理論,國內(nèi)外專家已做了較多的研究課題份量和難易程度要恰當(dāng)，博士生能在二年內(nèi)作出結(jié)果，碩士生能在一年內(nèi)作出結(jié)果，特別是對(duì)實(shí)

3、驗(yàn)條件等要有恰當(dāng)?shù)墓烙?jì)。從本學(xué)科出發(fā)，應(yīng)著重選對(duì)國民經(jīng)濟(jì)具有一定實(shí)用價(jià)值和理論意義的課題。課題具有先進(jìn)性，便于研究生提出新見解，特別是博士生必須有創(chuàng)新性的成果[1,2],但是對(duì)于雙圓盾構(gòu)工法引起的地表沉降尚缺乏足夠的認(rèn)識(shí),探索雙圓盾構(gòu)工法的地表沉降規(guī)律有其必要性。本文針對(duì)上海軌道交通六號(hào)線雙圓盾構(gòu)區(qū)間隧道工程,通過對(duì)現(xiàn)場沉降監(jiān)測結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析,得出雙圓盾構(gòu)工法的地表沉降規(guī)律,并探討了軟土地層中雙圓盾構(gòu)施工參數(shù)與地表沉降的關(guān)系,為后續(xù)工程積累經(jīng)驗(yàn)。工程概況上海軌道交通六號(hào)線雙圓隧道的單圓外徑為6300mm,隧道襯砌每環(huán)寬1200mm,在

4、兩個(gè)單圓相交處采用海鷗塊管片拼裝。隧道覆土厚度為~,掘進(jìn)所在地層主要為砂質(zhì)粉土夾粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土和灰色淤泥質(zhì)粘土,上覆土主要有雜填土和粉質(zhì)粘土。施工采用條幅式土壓平衡雙圓盾構(gòu)機(jī),如圖1所示,單圓外徑6520mm,兩圓圓心距4600mm,切削面積。在長度方向上,雙圓盾構(gòu)機(jī)由切口環(huán)、支承環(huán)和盾尾三個(gè)部分組成,總長7145mm,可進(jìn)行轉(zhuǎn)彎半徑300m以上的曲線隧道推進(jìn)。課題份量和難易程度要恰當(dāng)，博士生能在二年內(nèi)作出結(jié)果，碩士生能在一年內(nèi)作出結(jié)果，特別是對(duì)實(shí)驗(yàn)條件等要有恰當(dāng)?shù)墓烙?jì)。從本學(xué)科出發(fā)，應(yīng)著重選對(duì)國民經(jīng)濟(jì)具有一定實(shí)用價(jià)值和理論

5、意義的課題。課題具有先進(jìn)性，便于研究生提出新見解，特別是博士生必須有創(chuàng)新性的成果在現(xiàn)場布置平行于盾構(gòu)中心線的沉降監(jiān)測點(diǎn)和垂直于盾構(gòu)中心線的沉降監(jiān)測點(diǎn)。平行于盾構(gòu)中心線的沉降監(jiān)測點(diǎn)一般情況下布設(shè)三條,分別位于雙圓盾構(gòu)上行線、中軸線和下行線的正上方,每隔5環(huán)(6m)設(shè)一個(gè)測點(diǎn)。另外,以30環(huán)(36m)為間隔在原來三個(gè)測點(diǎn)的基礎(chǔ)上,垂直于盾構(gòu)中心線方向左右各增設(shè)三個(gè)測點(diǎn),到盾構(gòu)中軸線的距離分別為、和。由于地表為具有結(jié)構(gòu)剛度的鋼筋混凝土路面,其變形不能反映土層的真實(shí)變位,因此,測點(diǎn)都設(shè)置在地表以下約處。監(jiān)測測量按二等水準(zhǔn)的要求進(jìn)行。監(jiān)測數(shù)據(jù)分

6、析橫向沉降槽分析通過對(duì)橫向監(jiān)測斷面的分析,提出對(duì)雙圓盾構(gòu)地面沉降曲線形態(tài)規(guī)律的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí):(1)地表沉降量較大的區(qū)域在中軸線兩邊15m左右,離軸線的測點(diǎn)沉降量最大可達(dá)10mm。假設(shè)沉降影響范圍符合土體主動(dòng)滑裂面所對(duì)應(yīng)的區(qū)域,對(duì)地層均勻水平分布、覆土厚度在10m左右的直線隧道段進(jìn)行總結(jié),提出雙圓盾構(gòu)工法的地表沉降橫向影響范圍S的估算公式:其中,αi為第i層土沉降影響面與水平面的夾角,在粘土層中α=45°+φ/2,在富水砂性土層中α=φ/3;φ為土層內(nèi)摩擦角(φ1,2,3=30°,35°,11°);hi為第i層覆土厚度(h1,2,3=2,8

7、,);R為盾構(gòu)機(jī)單圓外半徑(R=);L為圓心距(L=);S為橫向沉降影響范圍(S=54m),見圖2。計(jì)算值S比實(shí)測沉降范圍(42~48m)稍大,但從環(huán)境保護(hù)的角度來說,該經(jīng)驗(yàn)公式是較為安全的。(2)雙圓盾構(gòu)橫向沉降槽的形態(tài)可歸納為兩種:U形和V形。課題份量和難易程度要恰當(dāng)，博士生能在二年內(nèi)作出結(jié)果，碩士生能在一年內(nèi)作出結(jié)果，特別是對(duì)實(shí)驗(yàn)條件等要有恰當(dāng)?shù)墓烙?jì)。從本學(xué)科出發(fā)，應(yīng)著重選對(duì)國民經(jīng)濟(jì)具有一定實(shí)用價(jià)值和理論意義的課題。課題具有先進(jìn)性，便于研究生提出新見解，特別是博士生必須有創(chuàng)新性的成果U形沉降槽在盾構(gòu)機(jī)寬度范圍內(nèi)的沉降量明顯大于稍

8、遠(yuǎn)處的沉降量,曲線在拐點(diǎn)處變化較快,槽底平坦;而V形沉降槽的曲線斜率變化平緩,類似于單圓盾構(gòu)工法的沉降槽形狀。兩種典型形態(tài)見圖3。U、V形沉降槽的反彎點(diǎn)較為一致,實(shí)測反彎點(diǎn)離中軸線7~8m,位于盾構(gòu)開挖邊界正上方附近。分