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1、盾構(gòu)隧道施工引起的地面沉降分析XXXXXX（XXXXXXXXXXXXXXXXXX）摘要：本文先分析了盾構(gòu)隧道施工引起的地面沉降規(guī)律和原因，介紹地面沉降的預(yù)測方法。然后結(jié)合某城市隧道施工過程的地面沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析，運用沉降槽分布模型擬合結(jié)果，并且運用數(shù)學函數(shù)給予表達。最后得出的研究結(jié)果可供對今后類似工程參考，確保在施工過程中隧道周邊環(huán)境的安全。關(guān)鍵詞：盾構(gòu)法；隧道施工；地表沉降；分布模型我國地鐵交通的發(fā)展水平正處于上升階段，因為盾構(gòu)施工法技術(shù)具有安全性和先進性等特點，其在城市地鐵隧道施工中得到了廣泛的應(yīng)用。通常情況下，地鐵隧道多位于城市中經(jīng)濟繁華
2、發(fā)展的地帶，在此種情況地面建筑物較為密集且地下管線，顯然采用盾構(gòu)法隧道施工必定會引起地層移動從而導致地面沉降，即使采用當前先進的盾構(gòu)技術(shù)，也難完全防止這些沉降，當?shù)孛娉两颠_到一定程度時，就會使周圍地面建筑、地下相關(guān)設(shè)施以及地鐵隧道本身等不能正常使用。因此當在需要控制地層移動地區(qū)采用盾構(gòu)法施工隧道時，必須了解地層移動的規(guī)律和特征，盡可能準確地預(yù)測沉降量和沉降范圍。國內(nèi)外已對施工沉降進行了大量研究，提出了許多沉降計算模型。本文基于廣州地區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，對沉降規(guī)律的定量研究還比較少等原因，結(jié)合廣州某盾構(gòu)隧道施工段的地表沉降規(guī)律及其影響范圍進行研究，希望對
3、以后類似的工程提供參考。1．地面沉降的規(guī)律和特征在采用盾構(gòu)法隧道施工過程中，沿隧道縱向軸線所產(chǎn)生的地表變形如下：通常盾構(gòu)前方的土體受到擠壓時有向前向上的移動，從而使地表有微量的隆起，而當開挖面土體因支護力不足而向盾構(gòu)內(nèi)移動時，則盾構(gòu)前方土體發(fā)生向下后的移動，從而使地面沉降，開挖面的上方土體，亦因盾構(gòu)作用于開挖面推力的大小而使地面隆起或沉降。當盾構(gòu)通過時，盾構(gòu)兩側(cè)的土體向外移動。當隧道襯砌脫離盾尾時，由于襯砌外壁與土壁之間有建筑空隙，地表會有一個較大的下沉且沉降速率也較大。同時隧道兩側(cè)的土體向隧道中線移動。這一階段的沉降通常稱為施工沉降，常在1—2個
4、月的時間內(nèi)完成。由于施工過程中對周圍土體的擾動，土中的孔隙水壓力上升。隨著孔隙壓力的消散，地層會發(fā)生主固結(jié)沉降?？紫端畨毫呌诜€(wěn)定后，土體的骨架仍會蠕變，即次固結(jié)，地層還會有一定的沉降。由于土體固結(jié)發(fā)生的沉降稱為固結(jié)沉降。總之軟粘土地層中的地表運動可分三個階段：（1）盾構(gòu)前方隆起或沉降；（2）施工沉降；（3）固結(jié)沉降。地層移動是和具體地質(zhì)和施工條件密切相關(guān)的。地面沉降速率、沉降變化的突然性、沉降范圍，最大沉降量、沉降槽的幾何尺寸、沉降穩(wěn)定時間等是沉降的特征。在一定的基本盾構(gòu)施工條件下，這些沉降特征在很大程度上受到施工細節(jié)的影響，但在更大的程度上受到
5、地質(zhì)條件的影響。51．地面沉降的原因盾構(gòu)隧道施工引起的地層損失和盾構(gòu)隧道周圍受擾動或受剪切破壞的重塑土的再固結(jié)，是地面沉降的基本原因。（一）地層損失在盾構(gòu)施工中，實際開挖土體體積減去竣工隧道土體體積得到的體積差值，即是地層損失。其中隧道外圍包裹著的壓入漿體體積屬于竣工隧道體積。一般情況下以占盾構(gòu)理論排土體積的百分比Vt(%)來表示地層損失率。圓形盾構(gòu)理論排土體積為πr2l，則單位長度地層損失Vi=Vt(%)*πr2，為了彌補周圍土體的地層損失，必將導致地層移動發(fā)生移動，從而引起地面的沉降。（二）受擾動土體的固結(jié)在盾構(gòu)施工過程中，隧道周圍土體受到擾動
6、后，使盾構(gòu)隧道周圍產(chǎn)生了超孔隙水壓力，并且逐漸形成了水壓力區(qū)，當盾構(gòu)在推入到某處地層時，隧道周圍的超孔隙水壓力將會分布成圖1所示的狀態(tài)，在盾構(gòu)機離開此處的地層后，這時周圍土體表面的應(yīng)力將釋放出來，導致隧道周圍的孔隙水壓力下降，這是其超孔隙水壓力將會分布成圖2所示的狀態(tài)，隨著超孔隙水的下降，以及孔隙水的逐漸排出，最后會引起地層發(fā)生移動和地面產(chǎn)生沉降。此外，在盾構(gòu)推進過程中，必將產(chǎn)生一定的擠壓作用和盾尾后的壓漿作用，這些因素會使周圍地層的超孔隙水壓力變成正值。施工一段時間后，隧道周圍土體的超孔隙水壓力逐漸消散復(fù)原，同時使地層發(fā)生排水固結(jié)變形，最終引起地
7、面的沉降。圖1孔隙水壓力分布圖2孔隙水壓力分布2．派克（Peck法）在地面沉降預(yù)測中的應(yīng)用派克（Peck）認為，在不排水情況下因施工而引起的地面沉降，其沉槽的體積等于地層損失的體積，結(jié)合這個假定并針對采礦引起地面位移的一種估算方法，派克提出了盾構(gòu)施工引起施工階段地面沉降的估算方法，此法假定地層損失是均勻分布在隧道長度上，且地面沉降的橫向分布呈正太分布曲線，如圖3所示。因此橫向分布的地面沉降量估算公式為以下兩個：——盾構(gòu)隧道單位長度地層損失量（）； ——沉降量（m）；——隧道中心線處的最大沉降量（m）；x——距隧道中心線距離（m）；i——沉降槽寬度系
8、數(shù)（m）5圖3隧道以上地面沉降槽圖形1．工程實例（1）工程背景某廣州由兩條并行的隧道組成的地鐵隧道區(qū)間，采用盾構(gòu)法施工，其
