盾構停推對土體擾動影響的分析.pdf

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1、第46卷第13期人民長江Vo1．46．No．132015年7月YangtzeRiverJuly，2015文章編號：1001—4179(2015)13—0051一O4盾構停推對土體擾動影響的分析羌培2，周文波(1．上海大學土木系，上海200072；2．上海隧道工程股份有限公司，上海200232；3．上海城建集團，上海200232)摘要：盾構掘進將對周圍土體產生擾動，因此盾構施工將不可避免地導致地面沉降。相較于盾構正常推進時，盾構停推會引起更大的地面沉降，這與土體受到較大擾動有關。結合上海某公路隧道盾構施工實例，分別分析了地面沉降和超孔隙水

2、壓力在盾構停推前后的歷時波動曲線。分析結果表明，盾構停推階段周圍土體超孔隙水壓力的消散程度與土體擾動程度是相對應的；土體受到盾構施工擾動時，孔隙水壓力反應靈敏，而地面沉降存在一定的滯后性。關鍵詞：盾構停推；土體擾動；地面沉降；超孔隙水壓力；Pearson相關系數(shù)中圖法分類號：TV554文獻標志碼：ADOI：10．16232／j．cnki．1001—4179．2015．13．014盾構隧道施工中，盾構通過之處難免對附近土體力也將馬上增加，這種由外加荷載引起的附加孔隙水產生擾動。擾動程度的大小受到許多因素的影響，許壓力，稱為超孔隙水壓力。如

3、果土體不能產生側向位多學者對此進行了研究并取得了很多成果，例如周海移，超孑L隙水壓力即等于外加荷載，土骨架受到的有效群研究了盾構掘進速度對地面沉降的影響?，發(fā)現(xiàn)其應力保持不變。在有邊界排水的條件下，孔隙水將向最終取決于掘進速度變化幅度的大?。晃壕V等人研究土層自由邊界滲出，滲出的同時，超孔隙水壓力降低并了施工參數(shù)對地面隆起的影響J，發(fā)現(xiàn)盾構機總推力逐漸趨于消失，這種現(xiàn)象稱為超孔隙水壓力的消散。對地面隆起影響最大；趙玉勃等人推導了盾構推進時在消散的同時，土骨架將產生壓縮，孔隙減小，有效應正面推力、盾構與土體間的摩擦力引起的周圍土體附力隨之提

4、高。當超孑L隙水壓力全部消散，孑L隙水滲出加應力表達式]，得到了周圍土體附加應力沿圓周方隨即停止，有效應力的增加值即等于外加荷載。向的分布規(guī)律；魏新江等人研究了盾構機參數(shù)關系及按照盾構施工的進程，盾構開挖至某處時，由于盾其對地層位移的影響，得出盾構穿越階段地面沉降構刀盤面板和土艙內土體對前方土體的擠壓作用和盾與土艙內外壓力差值成反比。尾同步注漿壓力的作用等施工因素，周圍土層將形成盾構施工中由于各種原因會出現(xiàn)停推現(xiàn)象，包括超孔隙水壓力區(qū)。盾構隧道周圍的超孔隙水壓力的分等待管片拼裝和出土等工藝原因及機械設備故障等布形態(tài)如圖1(a)所示，其中

5、，點A處的超孔隙水壓力等。盾構停止時間較長時相應的地面沉降往往比正常與開挖面支護壓力、盾尾同步注漿壓力、注漿填充率等推進時大，說明盾構停推會加劇周圍土體的擾動，這方有關。當盾尾離開該處后，由于土體表面的應力釋放，面的研究鮮有發(fā)表。超大直徑盾構由于開挖面積大，漿液凝固收縮引起壓力下降，以及土體內孔隙水沿管停推對土體擾動的影響更加明顯。本文結合上海某公片裂隙排出，隧道周圍的超孑L隙水壓力緩緩下降，呈現(xiàn)路隧道工程的試驗段，對超大直徑土壓平衡盾構停推如圖1(b)所示的形態(tài)，隨著孔隙水排出，引起周圍土對土體擾動影響進行研究。體固結，表現(xiàn)出來的是地

6、面沉降。1超孔隙水壓力消散機理2試驗設計在土體受到外加力時，孔隙水無法排出，孔隙水壓為了深入研究盾構停推時間與地面沉降及超孔隙收稿日期：2014—10—24作者簡介：羌培，男，高級工程師，博士研究生，主要從事盾構隧道施工方面的研究。E—mail：603785762@qq．corn52人民長江水壓力的關系，在隧道施工試驗段布置了4個監(jiān)測斷3地面沉降與停推時間的關系面，監(jiān)測項目包括孔隙水壓力和地面沉降，監(jiān)測點平面布置見圖2。上海某公路隧道施工中，盾構機在監(jiān)測斷面附近有兩次較長時間的停推。在87環(huán)完成和88環(huán)開始推進之間，于2010年8月23

7、～24日停止了約19h。96^環(huán)推進過程中遇到機械故障，于2010年8月26～28＼＼／．、廠＼日停止了約31h。／圖4為4個監(jiān)測斷面中心點地面沉降的歷時曲B線。從圖中可以看出，盾構停推使地面沉降不斷增加，(a)開挖至同步注漿階段(b)盾尾離開后恢復推進后，沉降減緩或者產生上抬趨勢。通過兩處圖1隧道周邊超孔隙水壓力變化情況停推的對比可以發(fā)現(xiàn)，停推時間越長，地面增加的額外沉降越大。時間／d0l23456789101ll＼犟咝舊菪m0哪專；虧}哪圖4各斷面中心點地面沉降歷時曲線圖2地面沉降監(jiān)測斷面布置將兩段停推時間地面沉降曲線單獨進行研究，

8、對H90和H96斷面上的超孔隙水壓力監(jiān)測點布置影響明顯的沉降曲線進行了非線性回歸分析，見圖5。見圖3，SK3系列表示H90斷面的監(jiān)測點，SK6系列表87環(huán)完成后停推階段，開挖面附近的H90和H93斷示H96