双圆盾构法隧道地表沉降的半理论半经验预测

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1、272相关专业城市道桥与防洪2013年6月第6期双圆盾构法隧道地表沉降的半理论半经验预测鲁汉新(上海嘉定新城发展有限公司，上海201821)摘要：该文从工程实践出发，对用于计算双圆盾构法隧道地表沉降的地层损失，提出了一种考虑了DOT工法施工特点的半理论半经验计算模型。用该模型采用peck法进行了地表沉降的计算，并同工程实测数据进行了对比。结果表明，实测结果同模型预测相对误差可以控制在工程允许的范围内。关键词：双圆盾构工法；地表沉降；地层损失；预测中图分类号：U455．43文献标识码：A文章编号：1009—7716(2013)06—0272—03点注浆管构造；双

2、圆盾构横向尺寸较大；施工平0引言面、高程偏差、旋转等姿态控制、纠偏较难，且经常双圆盾构工法(DOT)因具有占地小、线路走向会发生圆周向旋转；异形“海鸥”部位构造等。这些及断面组合灵活、利用圆形结构受力、开挖断面小不同特点，带来地表沉降对正面压力非常敏感；土及造价低(相对两个双圆或大单圆盾构而言)等特压控制将较大程度上依靠螺旋机的出土控制；浆点而在日益狭窄的地下空间开发，尤其是地铁隧液填充率加大、填充均匀效果难评估，“背土”效应道建设过程中得到了广泛的应用21。加大；姿态尤其是偏转姿态可能会带来更大的额该工法施工引起的地表沉降也日益受到工程外损失等等。建设者的关

3、注。目前，沉降预测及计算方式主要来鲁汉新l1l、周文波l71分别从工程实测数据的角源于单元盾构工法隧道的研究，主要有经验法、弹度研究过双圆盾构地表沉降的特点，鲁汉新【·哽是性解析法、数值分析法fl’2'。文献[4]运用土体位移从工程实测数据出发分析了到达阶段、通过阶段、叠加法建立了双圆盾构法隧道地表沉降同隧道直盾尾脱开阶段诸如正面土压、出土量、注浆效果、径、埋深、地层损失等因素的关系，认为地表沉降纠偏超挖偏转等盾构姿态诸因素对地表沉降的不模式可用peck公式进行计算，且主要取决于地层同影响。因此，如何考虑上述因素对地层损失的影损失。文献[3，5]采用随机介质理

4、论对DOT工法隧响将成为DOT工法沉降预测是否合理可行的重要道沉降进行了计算，比较了正常工况与偏转工况指标。下的地表沉降分布差异；分析了等效大单圆、双圆1．2考虑DOT工法施工特点的半理论半经验的地叠加、解析法等方法的不足，其本质仍是对地层损层损失计算模型失的不同计算。文献[6]用改进的Sagaset方法采用为了便于以后的叙述，特做如下约定：简单的叠加单圆地层损失的方式对双圆盾构工法Vl：盾构机尾部的理论建筑空隙，简称基本损失。隧道引起的地表沉降进行了计算。综观以上各种V2：开挖面处由于压力差引起的土体损失，简研究成果，地层损失计算基本还是源于单圆盾构称为正面

5、损失，取正值表示地表下沉；取负值表示的传统观点，而甚少考虑到双圆盾构工法独有的地表隆起。施工特性对地层损失估算的影响；而如何计算地V3：同步注浆的实际注浆效果。层损失或等效地层损失则成为是否可以合理有效V4：实际施工中注入的浆液数量，其大小受基预测施工沉降的关键。本损失、注入效率等的影响。V5：由于盾构姿态变化、超挖、盾构海鸥部位1半理论半经验的地层损失模型的背土效应的影响等因素造成的附加地层损失。1．1双圆盾构工法隧道特点及影响地表沉降主要V6：隧道轴线上每环实际出土量。因素K1：双圆盾构注浆效果系数，KI=V3／V4，以反双圆盾构工法天然上有别于单圆盾构的

6、建筑映双圆盾构两点注浆系统物理形式上的变化对地和构造形式：采用辐条式刀盘，大开口率(开口率层损失的影响。近100％)；上下两点注浆管布置不同于传统的多A1，A2，A3，L：分别为双圆盾构机外径包围的面积、建成时断面面积(管片外径包围的面积)、实收稿日期：2013—04—18作者简介：鲁汉新(1977一)，男，湖北黄石人，硕士，工程师，从际开挖的断面面积及每环长度。事基坑、盾构法隧道等岩土工程项目建设管理及咨询工作。z(x,y)：开挖面上沿隧道纵向的平均位移，规2013年6月第6期城市道桥与防洪相关专业273定其沿盾构机前进方向为负，反之为正(In)。通过积分求

7、得：AP：开挖面上实际土压力和设定土压力的差值(MPa)。E×、／(一)+(Y一叼)E，：开挖面周围的土体弹性参数。如为分层土体则采用加权平均值。：全卫丑c：同步注浆注入效率，无量纲系数。E＼／K2：为额外地损失系数，为额外损失和基本损=×()(2)失的比值。式中：△p为正面压力差，MPa；(I)为开挖面所那么在不考虑开挖土体卸荷膨胀的情况下，围成的区域。实际施工时每环地层损失△应该为：△=V5+V1一V3+V2=fK2+1)×V1一K1×V4+V2(y)』云，跟开挖面区域=(K2+1)×(A1一A2)×L—K1×C×(A1一A2)×有关的参数，可以通过坐标变

8、换求得该积分值。L+A3×z(x，y)