预测与实用-地铁隧道施工引起的地面沉降

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1、铁道建筑2016年第4期RailwayEngineering1文章编号:1003-1995(2016)04-0001-04预测与实用:地铁隧道施工引起的地面沉降邵根大(中国铁道科学研究院，北京100081)摘要预测地铁隧道施工引起的地面沉降，防止附近地面结构物的损坏，这是修建地铁的城市面临的严峻挑战。论文叙述了几种预测地面沉降的方法，诸如半理论半经验法，有限元法及其反分析，以及现场实测地面沉降。实践表明半理论半经验法在许多场合获得成功应用。论文对半理论半经验法的地面沉降槽宽度系数和地层损失量两个重要参数进行

2、详细阐述。最后论文引述了波兰华沙利用地面沉降预测值对既有房屋进行风险评估的实例。关键词隧道施工;地面沉降;半理论半经验法;有限元法;反分析;现场量测;风险评估中图分类号U452文献标识码ADOI:10．3969/j．issn．1003-1995．2016．04．01层上，并且由于地铁采用浅埋明挖方案，不存在地面沉1预测隧道施工引起的地面沉降问题的重要性降的问题。但是随着地铁向深处延伸，地面沉降的问城市地铁隧道的施工，造成周围地层中应力应变题是无论如何绕不过、避不开的。状态的变化，由此产生地面沉降，线路附近的

3、地面建筑值得一提的是前苏联，1930年代初莫斯科修建地物(始建时代不同，建筑质量有别，重要性各异)以及铁，1950年代列宁格勒(现圣·彼得堡)恢复修建地铁，地下不同用途的市政管线都会受地面沉降不同程度的从一开始就对地面沉降问题十分重视，在道路和建筑影响，这是一个由地铁施工引起的环境问题。从保护物墙脚上布置了大量观测点，并坚持长期的定期观测。环境角度出发。不仅地铁建设部门对这个问题高度重与此同时，还搜集了地面沉降与隧道施工的有关资料。视，而且与其切身利益有关的居民对此十分关注。应因为在确定地面沉降的大小和特点

4、时，需要考虑隧道该说，这是所有建设地铁的城市必须认真应对的共同断面的形状大小、离地面的深度、地质构造和地层的物问题。理力学特性。经过多年积累的大量的现场观测资料，1863年，伦敦是世界上最早建成地铁的城市。关为进一步开展室内试验和理论研究奠定了坚实基础。于地铁隧道施工引起的地面沉降，隆戈里夫列特在分1950年代初，在积累了列宁格勒地铁丰富的现场析现场观测资料的基础上，总结了导致地面沉降的六观测资料的基础上，里曼诺夫教授利用列宁格勒矿业个因素，其中最主要的因素是伦敦的地质和水文地质研究院库兹涅佐夫首创的当量材

5、料法，对列宁格勒用条件———在伦敦塑性黏土中，深埋隧道的施工引起周盾构法修建的地铁车站(塔柱式、立柱式)，以及用矿围地层的变形，产生了地面沉降。山法修建的盾构室进行系统的模型试验，着重研究了巴黎在地铁软土隧道施工中曾出现地面房屋损坏施工方法顺序对地面沉降槽形成过程的影响，起到了的问题。修克工程师在研究了现场资料后认为，房屋改进施工方法工艺和减小地面沉降的作用。受损是地表沉降引起的，其根本原因是隧道上部覆盖现场观测与室内试验起着相互补充、相辅相成的层地层变形的结果。作用。现场观测只能了解地面和隧道周围的地层的

6、变尽管人们当时的认识稍显粗略，但能形成对“隧形发展，室内模型试验可以观察到整个地层的变形发道施工→地层变形→地面沉降→房屋受损”这一规律展。研究的最后阶段根据关键因素建立地面沉降的预性认识，却是向前跨出的正确的一大步。测方法。美国在当时对地面沉降问题还没有引起实际的兴1960年代国际上对隧道施工引起的地面沉降问趣，可能是因为纽约的地层是地表的砂-黏土堆积在岩题的研究有长足的发展，并且正朝着与评估建筑物风险相结合的实用化方向迈进。收稿日期:2016-02-16;修回日期:2016-02-231969年由佩克等

7、学者提出用高斯分布函数曲线作者简介:邵根大(1933—)，男，研究员。描述地面沉降槽的形状，又经过许多研究者的不懈努2铁道建筑April，2016力，形成了一个预测地面沉降槽的半理论、半经验的计下面讨论地面沉降槽宽度系数和地层损失量，同算方法，可迅速、方便地预测地面沉降值和沉降槽。使时讨论公式(3)中i和Vs如何取值问题。符号定义见用这个方法的实践证明，如果把有限的参数合理取值，图2。计算结果通常会比较满意。有限元计算及其反分析在预测地面沉降方面起着验证半理论半经验方法的作用。根据地面沉降实测值拟合的沉降曲

8、线是实际情况的真实反映，人们对它青睐有加是理所当然的。。研究隧道施工引起的地面沉降的过程，对于城市地铁建设者来说，实际上是一个逐步摸清城市地质和图2符号定义水文地质条件、探索地层变形发展规律、地面沉降槽形成规律的过程。这个过程应该是渐进的，认识不断深图2中，V为地面沉降槽体积，m3/m;V为地层sL入与扩大，不可能一蹴而就。最终目标应该是提高预3/m;V3/m;Z为隧道损失量，mt为隧道理论开挖量，m测地面沉降的