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1、盾构掘进对上部建筑物的沉降影响分析及控制１１2郭金星,程伟伟,王孟(１．安徽理工大学,安徽淮南23200１;2．中铁四局五公司,湖北武汉430000)摘要:以武汉地铁某区间段穿越建筑物的盾构施工为背表１地层的主要物理力学参数景,通过二维有限元模拟,对隧道开挖面及地层的变形情况厚度天然容重/弹性模内摩粘聚地层类型泊松比/m(kN·m-3)量/MPa擦角/(°)力/kPa进行分析,论述了盾构掘进引起地层变形的原因,并提出了黏土3．35１8．0１50．40１6．022针对不同原因的控制方法,最后强调加强施工过程控制和监亚黏土2．2１１8
2、．5１30．3７１4．228测工作的重要性,用监测数据指导施工。残坡积黏性土2．７8１9．１220．32１5．１１8强风化砂质泥岩3．3１22450．30１9１１关键词:盾构;模拟;变形;沉降控制中风化砂质泥岩8．3823不可压缩0．40208中图分类号:U455．43文献标志码:B微风化砂质泥岩-25660．35226文章编号:１6７2-40１１(20１７)0１-0１04-02根据相关参数,采用有限元软件ABAQUS建立二维计DOI:１0．3969/j．issn．１6７2-40１１．20１７．0１．048算模型,如图１所示。其中
3、,对于上覆房屋建筑等效于均布荷载作用在地基基础上,每层房屋荷载按１8kPa考虑。0前言随着城市经济发展,城市人口越来越密集,交通问题日趋严重,城市道路建设已很难满足人们对市内出行的需求,而城市轨道交通凭借着高效率、高速度、高安全性等特点,成为各大城市的建设重点。而建设地铁必然会穿过建筑物密集的市区,当地铁隧道近距离穿越既有建筑物时,盾构掘进必然会引起地表沉降和沉降槽,给上部建筑物带来一定风图１有限元计算模型险。本文结合工程实际,通过有限元模拟计算盾构掘进引起计算模拟时考虑左线隧道先施工,右线隧道后施工的工的变形,提出了几点施工过程
4、中的沉降控制措施,并强调以序,隧道施工完时相应位移云图提取如图2~3。施工监测结果指导施工。1工程概况武汉市轨道交通某地铁线区间段,位于城市市区,建筑物较多。区间隧道自区间站出发后分为左右两线,下穿荣泰小区多栋建筑物,侧穿樱花大厦等建筑物和高架桥部分桥墩,采用盾构法施工,左线先于右线施工。该段隧道埋深20．8~3１．2m,属于深埋隧道,主要位于中风化砂质泥岩及图2左线隧道开挖后沉降变形位移微风化砂质泥岩中,围岩条件好,地下水含量少。场区地下矢量图水主要有上层滞水、基岩裂隙水,但上层滞水及基岩裂隙水总体水量很小,对本区间工程的不利影
5、响有限,可不作考虑。2模拟分析根据线路走向,选取右CK24+5１７．35处作为典型断面进行二维有限元分析,该处断面右线下穿荣泰小区6层混凝土结构楼房,左线侧穿樱花大厦(１层地下室,人工挖孔桩基础,相邻柱基的中心距离为3．0m),距樱花大厦6．７m。断面的主要地层参数如表１所示。图3右线隧道开挖后沉降变形位移矢量图从图2~3中可得到:左右线隧道开挖完成后,隧道拱顶最大沉降值为１．１6mm,地表沉降值为0．5mm;建筑物两桩柱基沉降差为0．１mm,建筑物整体倾斜率为0．000006。根据GB5000７-20１１《建筑地基基础设计规范》
6、,建筑物及基础收稿日期:20１6-１2-06变形控制的标准如下:①体型简单的高层建筑基础的平均沉作者简介:郭金星(１993-),男,安徽定远人,在读硕士研究生,主要研究方向:岩土工程。降量为200mm;②建筑相邻柱基(框架结构)的沉降差允许·１04·值为0．002L(L为相邻柱基的中心距离);③工业与民用建制地层的弹塑性变形。筑多层和高层建筑物的整体倾斜允许值为0．003。4)盾构通过后,由于应力松弛的影响,地层会发生固结综上所述,对照模拟计算结果与变形控制标准,由盾构沉降,此时应根据监测情况,决定是否在管片衬砌背后实施掘进引起的
7、建筑物及基础沉降能满足规范要求的变形允跟踪回填与固结注浆,尤其是隧道顶部。许值。5)盾构在曲线推进、纠偏、抬头或叩头推进过程中,实际开挖断面不是圆形而是椭圆形,从而会引起附加变形,此时3沉降控制措施应调整掘进速度与正面土压,达到减少对地层的扰动和减少虽然根据上文模拟计算,盾构掘进引起的变形符合规范超挖,从而减少地层变形。盾构暂停时,可能会引起盾构后的要求,但区间施工时仍应加强监测,并采取一定的控制退,而使开挖面松弛造成地表沉陷,此时应做好防止盾构后措施。退措施,并对开挖面及盾尾采取封闭措施。3．1盾构掘进引起地面沉降原因4结论盾构
8、掘进过程中引起地面沉降原因较多,主要可归纳为土体损失和土体固结两方面。引起土体损失的原因有盾构１)虽然通过有限元模拟分析证实盾构引起的变形满足工作面的土体损失、盾尾空隙、盾构纠偏、盾构圆曲线推进等规范要求,但仍需要在施工过程中加强施工控制,并加强对
