盾构法地铁隧道施工引起的地表变形分析.pdfVIP

第2 7 卷 , 第5 期 　　　　 　　　　　中 国 铁 道 科 学 Vol27 No5 　 2 0 0 6 年 9 月 　　　　　　　　 　C H IN A RA IL WA Y SCIEN CE Sep t ember , 2006 　 文章编号 : 100 14632 (2006) 盾构法地铁隧道施工引起的地表变形分析 李曙光 , 方理刚 , 赵 　丹 ( 中南大学 土木建筑学院 , 湖南 长沙 　4 10075) 　　摘 　要 : 以南京地铁 1 号线许府巷 —南京站区间隧道为背景 , 结合现场监测数据及各项掘进参数设置 , 对 土压平衡盾构在富水饱和粉土 、粉砂夹细砂 、粉细砂地层中掘进引起的地表变形过程和分布规律进行分析 , 并 使用有限差分法程序 FL A C3D 对考虑盾构施工工序 、地下水位 、土仓压力和注浆等因素的地表变形进行模拟计算 分析 。实测分析结果表明地表变形特征为 : 沉降速率大 , 测点最大沉降速率在 - 12 ～ - 15 mm ·d - 1 之间; 地层 稳定快 , 盾尾脱出2～3 d 后地层即趋于稳定 ; 影响范围小 , 盾构掘进对隧道纵向地表的扰动在刀盘前方约 10 m 至盾尾后方 16～20 m 的范围内, 横向地表沉降主要分布在隧道中心线两侧各 5～7 m 的范围内, 地表距中心线 20 m 以外几乎不受影响 。模拟计算地表沉降分布结果与实测数据基本吻合 。 　　关键词 : 地表变形 ; 有限差分法 ; 土压平衡盾构 ; 隧道施工 　　中图分类号 : U23 13 　　文献标识码 : A 　　文献 [ 1] 通过对大量的地表沉降数据和有关 形实测数据进行分析 , 总结变形过程及分布规律 ; 工程资料进行分析以后 , 提出了地表沉降槽呈似正 并与有限差分程序 FL A C3D 模拟盾构施工工序 、土 态分布的概念及横向地表沉降分布和地表最大沉降 仓压力 、地下水位 、注浆等因素计算得出的地表变 量的估算公式 。在此基础上 , 文献 [2 —4 ] 等都对 形结果作对比, 所得结论对类似工程具有一定的借 该公式进行了修正和补充 。 鉴作用 。 文献 [ 5 ] 使用随机介质理论 , 分析和预测盾 构法隧道引起的地表沉降。 1 　实测数据分析 文献 [ 6 ] 将人工智能神经网络引入盾构法隧 道施工引起的地表沉降的预测及分析 。 1 1 　工程及地质概况 ( ) 为了模拟盾构施工工序 、后续地层位移 、隧道 南京地铁 TA 15 标段 盾构三标 包含玄武门 开挖周围及地表的应力状态等因素对地面沉陷的影 —许府巷和许府巷 —南京站 2 个区间盾构法隧道工 响 , 文献 [7 , 8 ] 发展了一种三维弹塑性有限元方 程 , 是南京地铁南北线一期工程施工的重点和难 法 , 给出了非线性问题的求解步骤和适合于三维隧 点 。该项 目由2 台德国海瑞克公司生产的土压平衡 道分析的弹塑性土体本构模型 。 盾构施工 , 机械设计最大埋深 18 m , 盾壳外径 文献 [ 9 ] 结合广州地铁二号线盾构法隧道施 6 340 mm , 刀盘外径 6 400 mm ; 衬砌管片环外径 工监测数据 , 使用有限元程序 AN SYS 分析了因开 62 m , 内径 55 m ; 管片宽 12 m , 厚 035 m