武汉地铁2号线盾构施工对地表沉降影响剖析.docVIP

武汉地铁2号线盾构施工对地表沉降影响分析 ? 【摘?? 要】对武汉地铁2号线盾构掘进施工过程中地表沉降监测数据统计，并根据Peck理论进行拟合对比分析，得到盾构施工引起纵横断面地表沉降的特点:纵向上，盾构机切口前30m以内和后50m以内为影响区域，其中又以切口后50m为显著影响区，盾构通过该区域产生的沉降占总沉降量的80%～90%，盾构对某断面上影响范围在沿盾构中心轴线向左右两侧延伸10～18m;对武汉粉质黏土夹粉土粉砂层，盾构掘进引起的地表沉降数据累计变化控制指标宜为－40mm，盾构机切口通过监测断面6～20m范围内单次平均变化速率控制值宜为－15mm/d。 【关键词】地铁;盾构施工;地表沉降;Peck公式 ? ????? 武汉汉口地区工程地质、水文地质非常复杂，既有深厚软土，又有粉土、粉砂、互层及承压水的影响。在此种地质条件下进行地铁盾构施工，对变形控制有更加严格的要求。本文结合Peck理论对武汉地区盾构施工引起地表沉降变化情况进行初步分析，以期得到适用于武汉特殊地质情况下盾构施工对地表扰动的沉降控制标准。 1、工程概况 ????? 武汉地铁2号线一期工程某区间位于汉口，线路周边各种建筑物密集、地下管线密布，场地地貌为长江北岸冲积I级阶地。盾构起讫里程为:CK4右+743.906～CK5右+758.399，右线长1 014.493m，左线长1 017.576m，总长2 032.069m。区间设一个联络通道，与泵房合建，里程为:CK5(右)+220.000;设有2个平面曲线，最小曲线半径700m，线间距12～15m。线路最大纵坡坡度14‰，最小坡度2‰，区间结构平均覆土厚度约11m。 ????? 该区间隧道为外径6m、内径5.4m、管片拼装衬砌的单洞圆形隧道，管片环宽1.5m，管片采用C50，P12混凝土。 ????? 区间左线掘进采用新购法国维尔特EPB盾构机，开挖直径6 280mm，护盾直径6 262mm，主机长9.5m，整机长约77m，盾构及后配套总重450t(主机约300t)，最小转弯半径250m，最大坡度35‰，整机使用寿命10km。 2、水文地质条件 ????? 盾构区间地层物理力学指标如表1所示。盾构隧道掘进地层主要在③4，③5层。地层静止水位埋深3.8m左右，且与长江、汉江有较密切的水系联系，整个盾构施工全部在地下水位以下。 3、地表沉降监测方法 3.1监测点布置 ????? 隧道纵向上沿中心轴线每隔20m布设一个监测断面;横向上，每个断面沿轴线中心点向两边每隔3m布设一个监测点，共5个。为减小路面结构对观测效果的影响，所有沉降监测点均埋设于原状土层内，由套管保护至地面。监测点埋深约1.5m，到原状土为止。 3.2监测方案 ????? 布设于中心轴线横断面上的监测点用于了解盾构施工对地面的影响范围，确定横向沉降槽曲线。现场每天跟踪监测范围是盾构前30m、后50m，以及时了解盾构施工引起的地表沉降，调整盾构掘进参数;了解土体固结引起的地层损失以及后期的沉降趋势。地表沉降监测采用AT-G2精密水准仪，测量精度为0.03mm。 4、监测结果分析 4.1单个测点 4.1.1纵向影响范围 ????? 各个监测断面地表沉降如图1所示，典型断面的监测数据如表2所示。 ????? ???? ?经分析，盾构施工引发地表沉降过程可以根据沉降监测结果划分为如下阶段。 ????? 1)盾构到达前较远处盾构距离监测断面20～30m外时，沉降主要为因盾构施工对土层的轻微扰动、路面车辆活荷载碾压以及地下水位下降引起的固结沉降。 ???? ?2)盾构到达前较近处盾构距离监测断面20～30m时，因盾构推力对土体扰动影响的进一步加大、地下水位变化、开挖面塌落、施工参数(如土压、推力等)变化等多方面因素影响，地表产生轻微沉降或隆起。 ????? 3)盾构掘进阶段盾构切口通过直到盾尾经过观测断面0～50m时，因盾构主体脱出，浆液未及时充填、同步注浆量不足、施工中土体应力状态变化较大等多种因素引起地层损失，这是盾构施工过程中产生地表沉降最主要的组成部分。 ????? 4)固结沉降阶段由于盾构推进中的挤压作用和盾尾压浆作用等因素，土体骨架还会发生持续较长的压缩变形。在此土体蠕变过程中产生的地面沉降为固结沉降。 ????? 根据监测数据统计，在汉口地区地质情况下，各阶段产生的地表沉降量所占的比重分别为:盾构到达前较远处产生沉降仅占总沉降量的0.5%～2%;盾构到达前较近处占总沉降量的5%～10%;盾构掘进阶段占总沉降量的80%～90%;后续固结沉降阶段占总沉降量的1%～5%。 4.1.2横向影响范围 ????? 通过研究该区间隧道现场监测数据，并根据Peck公式对典型断面进行曲线拟合(见图2)。假设断面监测点沉降变化量1mm/d时可以认为盾构对此点以外的