双孔隧道中后掘进盾构对地表沉降的影响

发表时间:2020/12/10   来源:《基层建设》2020年第23期   作者:陈荣树
[导读] 摘要:双孔隧道普遍适用于城市地铁项目中。
        中建五局  广东省深圳市南山区  518000
        摘要:双孔隧道普遍适用于城市地铁项目中。地面沉降是点评地铁双孔隧道建筑效果的关键参数,良好的管控地表沉降问题能够有效的降低地铁建筑期间发生城市地面公路或者地表建筑出现异常问题的频次。干扰地面沉降的条件可划分为设计条件与建筑条件。建筑条件主要包含土仓压力、出渣效率以及同步浇筑,能够家住建筑期间的技术与方式良好调节来管控此部分条件对地面沉降的干扰。隧道断面半径、埋藏深度、间距等影响着双孔盾构隧道对应方位的规划条件对地面沉降的干扰较大。待规划措施明确之后,措施的干扰能力也就能够判定。鉴于此,文章结合笔者多年工作经验,对双孔隧道中后掘进盾构对地表沉降的影响提出了一些建议,仅供参考。
        关键词:双孔隧道;后掘进盾构;地表沉降;影响
        引言
        隧道开挖直径对地表沉降曲线的基本形状几乎没有影响,但是隧道开挖直径越大,地表沉降量越大,双线隧道不对称性越来越明显。因此,在可能的情况下,设计时应当综合考虑各方面因素的影响,选取合适的相对空间位置,尽量使地表沉降曲线的地表沉降量最大值和沉降影范围都能很好地满足施工要求。
        1、盾构施工原理
        盾构法作为暗挖法建筑的主要方式,此技术从整体上借助仪器展开运转。此项技术在土体中借助集体外壳的支撑作用抵抗周边土体的压应力展开掘进。并且,可以把地下水阻挡在盾构机外部,避免地下水损坏设备,从而良好的开展隧道的掘进与出渣工作,同时在盾构机中进行管片装设与浇筑。盾构机的运转主要是盾构机借助千斤顶自后由前给予作用力完成掘进,同时刀盘针对前方土层进行施工。之后借助输送装置将土壤运输出去,然后衬砌管片,结束隧道盾构的操作。土压平衡式盾构设备前方是切割刀盘,后方是土仓。盾构机掘进期间,刀片施工产生的土壤输送到土仓内部,千斤顶把压力作用于土仓的土壤。之后借助土仓内部的土壤向掘进工作面施加压力。若是想要降低盾构对土体的干扰,土仓中压力需要尽量和盾构前段土壤压力处于平衡情况。
        2、盾构法施工过程
        (1)土体开挖。首先盾构机从始发井出发,沿目标线路逐段进行土方开挖。在盾构掘进过程中,刀盘的运转速度、千斤顶压力和切割扭矩决定了土体排土量。通过控制排土量和挖土量二者的大小,从而保持土仓压力与开挖面前方土体压力平衡,可以减少盾构对地表的影响。
        (2)盾构推进。盾构机凭借千斤顶的推力前进,正面土压力、侧面土摩擦阻力及盾构机内部设备之间的摩擦力将对周围土体产生一定影响。当千斤顶压力大于前方土体压力时,前方土体受挤压产生隆起现象;当千斤顶推力小于前方土体压力时,将导致前方土体向着盾构机内部移动,导致地表沉降。
        (3)管片衬砌。盾构机向前推进一段距离后,该段将在盾尾安装管片。管片的安装是在盾构外壳保护下进行的,当管片安装完成后,盾壳将会脱出衬砌管片。此时,管片与周围土体之间将会形成建筑空隙,这将导致地层沉降。
        (4)盾尾注浆。盾尾脱空后,立即对建筑空隙进行及时注浆,以防造成严重的工程事故。
        3、隧道盾构开挖引发沉降的主要因素
        (1)盾构尾浇筑与土壤流入盾尾间隙中。若是出现壁后浇筑延迟的状况,可能出现隧道盾尾末端周边岩层或者土层逐渐移向盾尾空隙中,从而造成地表沉降现象。地表沉降程度和浇筑混合物的数量之间有着重要的关联,若是浇筑数量较少,则盾构机周边土壤会流入盾尾间隙中,进而出现地表沉降;若是浇筑数量较多,则可能造成地表鼓起。(2)地下水因素的干扰。在含水量较多的区域内,项目建筑期间往往会应用排水方式,排水造成地表土壤的应力增加,土壤应力出现改变导致地层出现形变。并且,隧道渗漏水与水压力会持续的向管片施压,同样会造成土壤出现形变。(3)建筑技术与盾构后退。

隧道建筑技术是盾构机施工工作面上的支护力的平衡状态,选取的盾构设备存在差异,建筑期间出现的沉降程度也存在差异,具体项目施工期间需要依据地区曾展开盾构机的选取;隧道施工期间,设备终止运转之后千斤顶可能出现收缩造成盾构后退,引起盾构机前方土层出现坍塌。(4)盾构施工造成的土壤剪切摩擦与扰动作用力。盾构机在运转施工期间,能够降低扰动,不过依旧不能防止造成施工面土层出现剪切摩擦和挤压。并且盾构机施工期间若是出现拐弯或者呈直角方向进行纠偏过程,同样能够向周边土层进行挤压扰动,造成土层出现沉降现象,土层沉降程度和隧道埋设深度和周边地质条件联系紧密。(5)其他影响条件。除去上述原因外,隧道施工造成的地面沉降还可能是别的条件导致的,譬如隧道上方土层的载重、隧道埋设厚度、项目施工位置的地质状况、盾构机的操作性能以及操作能力同样可以引发地面出现沉降现象。
        4、案例分析
        4.1某地铁隧道工程概况与地质条件
        以某地铁隧道为例,其施工长度为四千六百零七米,地铁线路主要包含2个平行的盾构隧道,隧道形状呈圆形。其右线全长2219.194m,最小平面曲线半径660m,线路间距12.0~17.2m,隧道埋深23.2~49.6m。左线全长2221.027m。此项目在施工期间应用的是外径为六点九八米的土压平衡盾构机。工程施工位置的地质条件为河口相冲海积平原。盾构隧道轴线在地表下方7米-11.6米之间,盾构隧道途径层个粉砂层。含水层在地面下方一点五米的位置,并且水位可能因为周边水体出现变化。盾构隧道途径的粉砂层要求的灌入击数为十四到二十五,能够判定此粉砂层位于稍密与中密区间内,其渗透能力强。
        4.2地表横向沉降分析
        地表横向沉降断面在双线盾构经过后地面横向沉降变化。选取左线盾构经过后8.5d地面监测信息当作左线盾构经过后的沉降状况。若是想要单纯的取得因为右线盾构造成的地面沉降变化,将右线盾构经过后8.5d的地面合计沉降数值除去右线经过监测位置前2d的地面合计沉降数,能够将其看做单纯的因为右线盾构造成的地面沉降。能够发现,隧道建筑造成的所有断面地面沉降与总地面沉降基本上能够借助高斯公式拟合。针对拟合变化情况进行研究,首先施工的左线盾构隧道造成的地面沉降程度最高不会超过五点六毫米到十毫米,土壤损失程度在千分之二到千分之五。但是其次进行施工的右线隧道造成的土壤损失程度在千分之六到千分之八,整体升比左线盾构隧道数值高,同时地面沉降程度最高能够达到十五点二到二十点七,同样比左线盾构隧道数值高。并且第二次开展盾构操作,容易造成地表快速出现变动,进而增加沉降程度,进而造成地面沉降变化线路不是相称出现,事实上是稍稍偏于靠后施工的隧道变化线路。
        结束语
        由此可见,首先,创建双线隧道盾构施工造成的地面沉降现象能够借助有限元计算模型的方式进行验证,有效的展现了各种施工顺序隧道施工期间数据试验。其次,首先进行施工的隧道能够干扰之后施工隧道的沉降程度,之后施工隧道的沉降程度与土壤损失率均大于首先施工的隧道。然后,若是想要确保盾构施工期间地面沉降程度在标准范围内,能够借助研究盾构土仓压力、同时浇筑混合物数量以及除渣量等条件对地面沉降程度的作用能力,合理的设计盾构建筑指数。此外,借助实际检测信息查验数值模拟情况的准确度。
        参考文献
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        [3]冯慧君,俞然刚.双线隧道盾构掘进对地表沉降影响的数值分析[J].铁道工程学报,2019,36(03):78-83.
        [4]王岩.盾构隧道变形超限原因解析及控制研究[D].北京交通大学,2018.
        [5]杨永威.盾构隧道开挖对地表及临近桩基的影响研究[D].合肥工业大学,2018.
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