盾构施工引起横向沉降槽宽度分析

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地铁隧道盾构法施工引起地表沉降分析论文

地铁隧道盾构法施工引起的地表沉降分析摘要：随着我国地铁建设的不断发展，在地下工程施工中人们越来越重视盾构掘进法开挖隧道引起的地表沉降对地面建筑物的影响,而这个问题的关键是要对地表沉降进行预估。

本文论述了peck横向沉降槽经验公式，并与相关工程相结合深入探讨了盾构掘进法施工隧道对地表沉降影响，并提出相关建议。

关键词：盾构法施工、地表沉降、分析中图分类号：tf351文献标识码： a 文章编号：一、前言现阶段，盾构法施工已成为国内城市地铁隧道施工中一种重要的施工方法。

和其他施工方法一样，由盾构法施工导致的地表沉降及对周围环境产的影响是盾构法施工的一个重要问题。

目前国内外专家学者对隧道施工引起地表沉降的预测方法主要有：经验公式法、模型试验法、数值分析法、理论预测法等。

在实际工程中主要是以建立在实测数据基础上的经验公式法为主，但是这种方法大都局限于预测地表面处的位移，在指导施工中具有很大的局限性。

而数值模拟法能动态反应盾构推进过程中土层中各点变形随时间的变化情况，而且可以对影响地表的许多因素进行直观的分析。

二、peck横向沉降槽经验公式沉降计算中最经典、常用的公式是peck公式。

peck认为,不排水情况下隧道开挖所形成的地表沉降槽的体积应等于地层损失的体积；地层损失在整个隧道长度上均匀分布,隧道施工产生的地表沉降横向分布近似为一正态分布曲线(如下图1)。

横向地表沉降的预估公式以及最大沉降量的计算公式为：式中:s(x)为距隧道中心轴线为x处的地面沉降,m； i 为地表沉降槽宽度,即曲率反弯点与中心的距离,m；smax为隧道轴线上方地表最大沉降量,m；vl为盾构隧道单位长度的地层损失量,m3/ m。

图 1地表横向沉降分布曲线反弯点i处的沉降量s≈0.61smax,最大曲率半径点的沉降量s ≈0.22smax。

沉陷槽断面积a≈。

想要预测地面沉降量,必须先估计出地层损失量。

在工程实践中,地层损失量与盾构种类、操作方法、地层条件、地面环境、施工管理等因素有关,一般难以正确估计。

盾构隧道施工引起的地面沉降分析

盾构隧道施工引起的地面沉降分析XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX )摘要：本文先分析了盾构隧道施工引起的地面沉降规律和原因，介绍地面沉降的预测方法。

然后结合某城市隧道施工过程的地面沉降监测数据进行分析，运用沉降槽分布模型拟合结果，并且运用数学函数给予表达。

最后得出的研究结果可供对今后类似工程参考，确保在施工过程中隧道周边环境的安全。

关键词：盾构法；隧道施工；地表沉降；分布模型我国地铁交通的发展水平正处于上升阶段，因为盾构施工法技术具有安全性和先进性等特点，其在城市地铁隧道施工中得到了广泛的应用。

通常情况下，地铁隧道多位于城市中经济繁华发展的地带，在此种情况地面建筑物较为密集且地下管线，显然采用盾构法隧道施工必定会引起地层移动从而导致地面沉降，即使采用当前先进的盾构技术，也难完全防止这些沉降，当地面沉降达到一定程度时，就会使周围地面建筑、地下相关设施以及地铁隧道本身等不能正常使用。

因此当在需要控制地层移动地区采用盾构法施工隧道时，必须了解地层移动的规律和特征，尽可能准确地预测沉降量和沉降范围。

国内外已对施工沉降进行了大量研究，提出了许多沉降计算模型。

本文基于广州地区地质条件复杂，对沉降规律的定量研究还比较少等原因，结合广州某盾构隧道施工段的地表沉降规律及其影响范围进行研究，希望对以后类似的工程提供参考。

1．地面沉降的规律和特征在采用盾构法隧道施工过程中，沿隧道纵向轴线所产生的地表变形如下：通常盾构前方的土体受到挤压时有向前向上的移动，从而使地表有微量的隆起，而当开挖面土体因支护力不足而向盾构内移动时，则盾构前方土体发生向下后的移动，从而使地面沉降，开挖面的上方土体，亦因盾构作用于开挖面推力的大小而使地面隆起或沉降。

当盾构通过时，盾构两侧的土体向外移动。

当隧道衬砌脱离盾尾时，由于衬砌外壁与土壁之间有建筑空隙，地表会有一个较大的下沉且沉降速率也较大。

同时隧道两侧的土体向隧道中线移动。

这一阶段的沉降通常称为施工沉降，常在1—2个月的时间内完成。

地铁隧道盾构法施工中的地面沉降问题分析张志斌

地铁隧道盾构法施工中的地面沉降问题分析张志斌发布时间：2021-08-05T18:13:13.134Z 来源：《基层建设》2021年第21期作者：张志斌[导读] 摘要：随着时代不断发展，地铁交通已经成为人们出行的重要方式，相比于传统方式更具有优势，促使人们享受便捷的服务。

粤水电轨道交通建设有限公司摘要：随着时代不断发展，地铁交通已经成为人们出行的重要方式，相比于传统方式更具有优势，促使人们享受便捷的服务。

地铁工程的不断增加促使人们对其施工的安全性、稳定性以及先进性提出全新的要求。

因此，灵活应用先进的盾构法施工，可以有效的解决地面沉降问题，提升地面建筑结构的安全性，为人们提供优质的服务。

关键词：地铁隧道；盾构法；地面沉降一、盾构法引起的地面沉降原因隧道盾构法施工中引起地面沉降的主要原因就是由于隧道开挖使得地层损失以及土体受扰动后固结性降低这两种原因造成的。

1.在隧道开挖过程中，引起地层损失的主要因素有：①由于开挖面土体的水平支护应力小于原始侧向应力引起的土体移动；②千斤顶漏油或回缩引起的盾构后退；③由于压浆量不足、压力不合适或者压浆时间不及时而引起的土体被挤入盾尾空隙中；④由于设计需要进行曲线、抬头以及纠偏推进时推进方向改变而引起的；⑤由于盾构推进中的障碍物移动引起空隙且没有及时填充；⑥在土压以及盾构管片拼装过程中出现变形引起的。

2.在隧道盾构施工中土体受到扰动而在周围产生超孔隙水压力，而在盾构推进中随着土体表面应力的释放而降低此水压力，并将孔隙中的水挤压出来，从而导致地面沉降的发生。

此外，由于挤压或者压浆作用在地层周围形成正值超空隙水压力区，在施工后一段时间后自动复原时会进行地层排水而引起固结变形，造成地面沉降。

二、地铁隧道盾构施工中地面沉降因素1.盾构深埋因素造成地面沉降的主要影响因素就是盾构深埋，在软土隧道开挖施工中，一般盾构埋深应该将深度控制在6~10m比较合适。

在盾构建设的过程中，相关系数通过沉降槽的沉降量的计算为0.976。

沉降计算和分析

沉降计算和分析1.地面沉降横向分布计算地表沉降横向分布曲线的形状可用Peck[3]公式合理地表达, 这一概念已被人们所接受, 上海地区的许多盾构施工实例也充分证明了它的实际使用效果[4-5]。

Peck 假定施工引起的地面沉降是在不排水情况下发生的, 沉降槽的体积等于地层损失的体积。

地层损失在隧道长度上是均匀分布的,隧道施工产生的地表沉降横向分布近似为一正态分布曲线:式中: S(x)为距离隧道中心线处的地表沉降( m) ;Smax 为隧道中心线处最大地面沉降( m) ; x 为距隧道中心线的距离( m) ; i 为沉降槽宽度系数( m) ;VS 为盾构隧道单位长度地层损失( m3/m) 。

Peck 公式中的VS ( 地层损失) 与盾构种类、操作方法、地层条件、地面环境、施工管理等因素有关, 目前尚难给出确定的解析式。

根据统计,在采用适当技术和良好操作的正常施工条件下,地层损失VS 可表示为:VS=VlπR2 ( 3) 式中: Vl 为地层体积损失率, 即单位长度地层损失占单位长度盾构体积的百分比; R 为盾构机外径( m) 。

沉降槽宽度系数i 决定了盾构施工对周围土体的影响范围, 一般而言, 沉降槽半宽为2.5i。

研究表明, i 取决于接近地表的地层的强度、隧道埋深和隧道半径, 其计算式如下:式中: Z 为地面至隧道中心的深度; Ф为土的内摩擦角。

杭州地铁1 号线隧道外径为6.2 m, 土内摩擦角取为23.2°, 隧道顶部覆土厚度有18.8 m,运用Peck 公式计算可得沉降槽半宽W/2=33.0 m,计算结果见表1, 地面沉降横向分布见图1。

2. 地面沉降纵向分布计算刘建航[6]院士在Peck 法的基础上, 提出了负地层损失概念, 并将地层损失分成开挖面和盾尾后的地层损失两部分, 得出了地面沉降量的纵向分布预测公式:式中: S(y)为距原点距离y 的地面沉降量, 负值为隆起量, 正值为沉降量( m) ; Vl1为盾构开挖面引起的地层损失, 欠挖时为负值( m3/m) ; Vl2为盾构开挖后, 以盾尾空隙压浆不足及盾构改变推进方向为主的所有施工因素引起的地层损失( m3/m) ;y 为沉降点至坐标原点的距离( m) ; yi 为盾构推进点处盾构开挖面至坐标原点的距离, yf 为盾构开挖面至坐标原点距离( m) :yi′=yi- L; yf′=yf – LL 为盾构长度( m) ; Φ( y) 为正态分布函数的积分形式。

盾构隧道沉降分析0730

沉降分析报告1工程概况1.1工程概述本工程为广州地铁3号线北延段龙归～人和区间第一段盾构区间（左线里程ZDK18+015.8～ZDK19+816.092，右线里程YDK18+015.80～YDK19+821.86），盾构机从南端风井始发，向南掘进，经过柏塘桥、北二环高速公路、沙坑涌行至龙归站吊出。

本区间线路最小转弯半径为800m，路线纵向最大坡度为3.5‰，隧道平均埋深8～12m，最大覆土厚度为25.4m1.2地质情况本标段地形主要为农田、果园、鱼塘、厂房、农房以及新修106国道。

隧道洞身主要穿越的地层为粉细砂层<3-1>、中粗砂层<3-2>、冲积～洪积土层<4-1>、岩石全风化带<6>、岩石强风化带<7>、岩石中等风化带<8>，局部有少量硬塑～坚硬状残积土层<5-2>、岩石微风化带<9>。

1.3水文情况（1）地下水位根据地质勘查报告，本标段地下水位埋藏变化比较大，初见水位埋深为0.00～9.50m，平均埋深为2.39m，标高为3.34～15.12m，平均标高为9.24m；稳定水位埋深为0.00～8.50m，平均埋深为2.88m，标高为3.34～15.80m，平均标高为8.86m。

地下水位的变化与地下水的赋存、补给及排泄关系密切，每年5～10月为雨季，大气降雨充沛，水位会明显上升，而在冬季因降水减少，地下水位随之下降。

（2）地下水类型地下水主要赋存在冲积～洪积砂层<3-1>、<3-2>中，根据抽水试验，冲积～洪积砂层水量特别丰富，渗透强。

（3）地下水补给与排泄地下水主要补给为大气降水，部位钻孔受河流影响补给；其排泄主要为大气蒸发，部位钻孔受河流枯竭时向河流排泄影响。

2左线施工沉降概况2.1总体沉降概况本标段隧道施工无重大事故发生，在过北二环高速公路、泥坑涌、品立皮革厂等建（构）筑物时沉降控制良好，保障了建（构）筑物结构安全。

成都地铁盾构隧道地表沉降分析

城市轨道交通研究2010年成都地铁盾构隧道地表沉降分析李　博1　苏华友1　赵旭伟2(1.西南科技大学环境与资源学院,621010,绵阳;2.吉林建筑工程学院交通科学与工程学院,130021,长春∥第一作者,硕士研究生)摘　要　结合成都地铁某区间盾构隧道施工情况,根据实测的地表沉降数据,分析了盾构推进时对地表的横向沉降影响。

通过实测数据得出Peck法计算参数,用实测值来验证Peck曲线预测沉降的吻合程度。

分析表明:当沉降槽宽度系数k在0.13～0.31之间时,可以较好地反映出横向沉降规律。

关键词　盾构隧道;施工参数;地表沉降;沉降槽中图分类号　U455.43;TU433Analysis on Metro G round Settlement C aused by Shield Tunne2 ling in Chengdu CityL i B o,Su Huayou,Zhao XuweiAbstract　The affection of ground settlement caused by shield advancement is analyzed according to the measured surface set2 tlement data f rom a section of metro construction in Chengdu City.The Peck method parameters are calculated through the measured data,and the Peck curve is verified by the consistent extent of the settlement p rediction together with the measured values.This analysis shows that the rules of transverse ground settlement can be p referably reflected when the value of k is between0.13～0.31,and the result can also assist the construc2 tion of Chengdu Metro.K ey w ords　shield tunneling;const ruction p arameters; ground settleme nt;settlerFirst2author’s address　Environment a nd Resources Institu2 te,Sout hwest U niversity of Scie nce and Technology, 621010,Mia nya ng,China 盾构法施作隧道具有对周围建筑物影响较小、适应软弱地质条件、施工速度快等优点,在地下工程中已得到广泛应用[1]。

地铁隧道盾构法施工中的地面沉降问题分析

地铁隧道盾构法施工中的地面沉降问题分析武汉市市政建设集团隧道工程公司湖北武汉 430056 摘要：当前盾构法施工已经开始逐渐的应用在我国的地铁隧道施工中，通过盾构法的使用，能够有效的提升工程的质量和进度。

同时我国也在盾构技术的应用中取得了一定的成功。

但是不可否认的是，在具体的应用中还存在很多的问题没有得到有效的解决，比如盾构法地铁隧道施工过程中引起的地面沉降问题。

我们需要找到盾构法引起地面沉降的原因，并针对具体的原因采取针对性的措施。

文章主要对地铁隧道盾构法中地面沉降的机理、原因以及具体的观测方式等进行分析，以期能够为沉降问题的解决提供一些参考。

关键词：地铁隧道；盾构法；地面沉降引言近年来，我国城市化的进程也在不断加快，城市的规模在不断增大，使得城市活动空间变得异常紧张，尤其是给地面交通带来了十分巨大的运输压力，特别是流动人口以机动车辆的逐渐增多，导致许多城市道路交通拥堵以及交通事故频频发生。

基于地面的活动空间难以满足人们的需求，开发以及合理利用城市地下空间的策略得到了国内外的一致认可。

这样以来，不仅使得城市用地紧张以及交通拥挤等问题得到有效的缓解，同时对于促进社会的进步以及环境保护都是十分有意义的。

因此，地铁这一交通工具目前在各大城市的得到了极大的推广普及，同时它也成为城市中不可或缺的交通出行方式。

现如今，随着地铁交通的不断推广，地铁工程项目也与之增多，更多科学的施工技术在地铁的建设中得到了应用。

在这些技术中，盾构法被运用到了地铁隧道建设施工中，不仅促进了我国地铁隧道施工技术的发展，同时该技术方法也极大的保障了隧道施工的质量以及施工安全。

然而，地铁一般都修建在城市中心以及人流较大地段，由于地下的管线以及地面建筑的影响，在地铁隧道开挖过程中应用盾构法不可避免的会给地面稳定性造成一定影响，导致地面沉降。

一旦地面沉降过于严重将会直接影响地铁隧道的施工安全以及施工质量，甚至还会使施工周围的建筑物以及路面等造成不同程度的破坏。

盾构施工沉降分析及建议

1、原因分析根据现场巡视及施工的实际情况分析如下：1、软土或砂层中盾构姿态不易控制，易发生栽头现象。

盾构姿态出现偏差后，在软土或砂层中不易调整盾构姿态，纠偏难度较大。

应按照缓慢纠偏方法进行纠偏。

现场巡视中发现多处管片间出现错台过大、破损等现象，是由于盾构姿态纠偏过急而引起的。

2、在砂层中掘进，使掘进进尺与盾尾注浆尽量保持一致。

管片脱出盾尾后应及时进行二次注浆的措施。

如盾构机推进速度过快，盾尾同步注浆不能及时跟进，盾尾空隙不能及时填充，造成盾尾处地面沉降。

从施工进度可知掘进速度较快，从而导致地面的沉降超限。

3、盾构在砂层中掘进，由于砂层自稳性差，当实际排土量大于理论设计排土量，土舱压力减小，舱内土体便会松散垮落，从而引起地表较大沉降。

2、建议现根据地层情况，施工进度，施工情况提出以下建议：1、控制盾构机的掘进速度，控制出土量，选取合理的掘进参数，加强渣土改良的效果；2、保证土舱压力，加大同步注浆量，可适当增大注浆压力，并及时进行二次注浆；3、施工方需派专人对预警点位置附近进行巡视，发现情况及时上报；4、应控制好管片的拼装质量，拼装前检测前一环管片的环面情况，制定好纠偏量及纠偏措施，尽量采取较缓和的纠偏量进行纠偏。

同时控制千斤顶顶力均匀，避免出现管片破损情况；5、应根据施工以及监测情况实时调整盾构参数，做到信息化施工。

6、根据右线的到达经验和效果来看，场地内无地下水，盾构安全顺利到达。

左线盾构到达接收时，应继续沿用右线的施工经验，确保土体加固效果达到设计要求，待盾构机到达端头后再凿除围护桩，并施做水平超前探孔，验证围护结构后方的水量大小及端头加固效果，盾构出洞后应及时、准确安装洞门密封圈。

地铁盾构法施工地表沉降分析

地铁盾构法施工地表沉降分析摘要：随着盾构机的不断改进,盾构隧道施工技术也在快速发展,盾构隧道施工相比其他隧道施工方法有施工进度快、施工安全以及施工智能化等方面优势,在岩土工程界有着非常广阔的前景,目前是我国城市修建地铁采用的最主要的施工方法。

由于盾构隧道施工引起地表沉降不可避免,如果沉降过大不仅会给隧道施工带来严重影响,甚至会破坏施工周边建筑物、路面以及地下管线,后果不堪设想。

关键词：盾构；建筑物；沉降控制对于地铁站施工，工程界已经通过采用地下连续墙加内支撑等成熟的施工工艺很好地解决了基坑开挖对周边环境的影响。

在区间施工中相对于矿山法，很多的理论和实践都证实了盾构法施工更能有效控制地面和建筑物沉降，尤其是淤泥质土、含水砂层等软质土层中，盾构法更是隧道施工不二的选择。

但是在工程实践中，我们也知道，盾构法施工对于合理控制地面和建筑物沉降并非是绝对的。

因此，不能忽略盾构法施工中对地面和建筑物沉降的控制。

1地面沉降的机理在地铁隧道施工开挖过程中，围岩应力释放会使洞室周围的地层产生位移，产生的位移传至地表会引起上部建筑物的变位和变形。

当地铁施工引起的岩土体变形达到一定程度时，将会影响地面上的建筑物以及已有的管线设施，特别是地上建筑设施密集的城市地区。

城市地铁隧道施工造成的地表沉降三维示意图如图1所示。

盾构法施工引起地面沉降的根本原因是盾构掘进过程对周围土体扰动，破坏了土体原有的平衡状态，土体在外力作用下发生变形、移动，在外力消失后逐渐建立新的平衡状态。

土体这个状态的变化过程导致了地面沉降，同时也引起了地面建筑物的沉降。

土地平衡状态的变化过程按盾构掘进过程可分为5个阶段：第1阶段：盾构未达到时，土体的平衡状态是否保持主要取决于盾构的正面推力和前方土压力的相对大小。

当盾构推力大小在一个合理范围内波动时，只有盾构前方局部的土体受力变形，距离盾构开挖面较远的土体仍然处于平衡状态，不会引起地面沉降的发生；只有在盾构推力的大小超过了这个合理范围，推力过大或过小，盾构前方土体才会在受力变形后将外力向各个方向传递，并达到地面，使地面发生隆起或沉降。

地铁隧道盾构法施工引起的地表沉降分析

地铁隧道盾构法施工引起的地表沉降分析摘要以深圳地铁X线某区间隧道为背景，介绍盾构法施工引起的地表沉降的分析方法，结合现场监测结果的对比分析，总结了地表沉降规律，对后续工程施工具有指导意义。

关键词隧道工程．盾构法施工，地表沉降，现场监测，有限元法1前言盾构法施工已成为我国城市地铁隧道施工中一种重要的施工方法。

同其他施工方法一样，由施工引起的地表沉降及对周围环境的影响是盾构法施工的一个重要问题。

本文针对深圳地铁X号线某区间隧道工程，主要研究因开挖、地层损失、地下水位下降等原因引起的地表沉降，通过对施工过程中现场监测结果的统计分析，并结合有限元计算结果对比分析。

得出盾构法施工引起的地表沉降规律，为后续工程的设计与施工积累经验。

2现场监测结果与分析2．1地表沉降测点布设施工过程中，在左、右线隧道上方地表沿隧道中线每5～8 m布置一个地表测点，同时，在左、右线每30 m左右在地面环境允许的位置分布设一横断面，了解盾构掘进引起的沉降槽宽度、沉降坡度等。

为了解地下水位的变化，分别在隧道两侧布设水位孔，孔底低于隧道仰拱。

2．2地表沉降监测结果分析隧道上覆地层主要有人工填土层(1)、淤泥及淤泥质土层(2．1)、冲积．洪积土层(4)、残积土层(5—1)和(5．2)、岩石全风化带(6)及强风化带(7)等地层。

2．2．1纵向地表沉降纵向地表沉降监测结果：(1)地质条件与沉降大小密切相关，相对软弱稳定性差的地层．地表沉降量大。

中风化地层(8)自稳性较好，即使采用敞开模式开挖，其地表沉降值也仅为5mm左右，最大值为22mm；而在强风化层(7)和全风化地层(6)中，虽然采用了有利于控制降的土压平衡模式开挖，其沉降均值仍达到15～20 mm，最大值甚至超过60 mm。

(2)调整即时注浆参数是控制沉降的关键。

中风化地层(8)中，即时注浆填充率一小于1时(即注浆不足)，地表有10 mm沉降，最大值约24 mm；n在1.1左右时，地表沉降很小，一般不超过5 mm。

盾构施工中的地面沉降机理分析

盾构施工中的地面沉降机理分析在软土地层中开挖隧道，不论采用何种施工方案都将引起地层运动，产生地面沉降。

一、地层隆沉的原因地面沉降，是指由于盾构法施工而引起隧道周围地层的松动和沉陷。

它直观表现为地表沉降。

受其影响隧道附近地区的基础构筑物将产生变形、沉降或变位，以至使构筑物机能遭受破损或破坏。

由盾构法施工而引起的地层损失和经扰动后的土颗粒再固结是形成地面沉降的二个主要因素。

1、土体损失隧道的挖掘土量常常由于超挖或盾构与衬砌间的间隙等问题而比以隧道断面积计算出的量大得多。

这样，使盾构隧道与衬砌之间产生空隙。

在软粘土中空隙会被周围土壤及时填满，引起地层运动，产生施工沉降(也称瞬时沉降)。

土的应力因此而发生变化，随之而形成：应变—变形—位移—地面沉降。

所谓地层损失是指盾构施工中实际挖除的土壤体积与理论计算的排土体积之差。

地层损失率以地层损失盾构理论排土体积的百分比Vs(％)来表示。

圆形盾构理论排土体积Vo为：Vo ＝π•ro2•L (式1)式中 ro——盾构外径L ——推进长度单位长度地层损失量的计算公式为：Vs = Vs(%)•π• ro2 (式2)地层损失一般可分为三类：第一类正常地层损失。

这里排除了各种主观因素的影响。

认为人们的操作过程是认真、仔细的，完全合乎预定的操作规程，没有任何失误。

地层损失的原因全部归结于施工现场的客观条件，如施工地区的地质条件或盾构施工工艺的选择等。

这是因为在实际施工中无论选用何种类型的盾构都不可避免的产生地面沉降。

一般的说这种沉降可以控制到一定限度。

由此而引起的地面沉降槽体积与地层损失量是相等的。

在均质的地层中正常地层损失引起的地面沉降也比较均匀。

第二类非正常地层损失。

这是指由于盾构施工过程中操作失误而引起的地层损失。

如盾构驾驶过程中各类参数设置错误、超挖、压浆不及时等。

非正常地层损失引起的地面沉降有局部变化的特征，然而，一般还可以认为是正常的。

第三类灾害性地层损失。

盾构开挖面有突发性急剧流动，甚至形成暴发性的崩塌，引起灾害性的地面沉降。

法计算的盾构隧道地面沉降量及沉陷槽计算公式

8．1．4 地层变形预测与分析通常设计阶段的地面沉降预测方法可分为两类，一是根据实测数据的统计方法—Peck公式是其典型代表：二是采用有限元和边界元的数值方法。

采用Peck法计算的盾构隧道地面沉降量及沉陷槽计算公式如下式；其沉陷槽横向离轴线6m的沉降量约为最大沉降量的25%。

地层损失V值主要是由盾尾空隙引起的土体损失量，它与盾构机盾壳厚度、盾构推进时粘附在盾构上的土体厚度及注浆量等有关，即V=V尾+V粘-V浆盾构推进时粘附在盾构钢板上的土体厚度约为20～40mm，盾壳厚度为70mm，则：V=V尾+V粘-V浆=1.36+0.58α-(1.36+0.58)βα为折减系数，β为同步注浆的充填系数。

取α=0.6 β=0.5 得V=0.73m2由此可得地表最大沉陷值：Smax=23.4mm最大斜率：Qmax=0.0013以上分析值主要是在以往工程经验基础上结合本地铁盾构标段的实际情况，隧道埋深16m左右情况下得出的，最大沉降量满足规范和标书要求。

虽然地表沉降形态是大体相同或相似的，但其最大沉降量总是随着施工工况和地质条件的改变而千差万别，目前控制沉降的主要手段是同步注浆和二次注浆，而注浆的环节常有各种各样的问题发生，如缺量、过量、滞后、漏浆等等，不同的沉降情况常是施工工况和工作状态的反映，同时不同的地质条件沉降亦有所不同，如粉砂土较粘土隆降起量要少，沉降速率要快，淤泥质粘土后期固结沉降则要大点。

以上这些都要求盾构施工时要加强监测工作，以随时了解地面沉降信息，以便及时采取有效措施，以达到控制沉降和减少损失的目的。

8．2 理论分析施工引起的地面沉降和围岩变形，理论分析通过地层—结构模型模拟计算，本次计算采用有限元单元法，利用2D －σ计算程序模拟计算。

8．2．1 计算模型因隧道是一个狭长的建筑物，纵向很长，横向相对尺寸较小。

隧道计算可以取中间每延米隧道，作为平面应变问题来近似处理。

隧道模拟计算模型采用平面应变模型，计算范围上取至地面，下部和横向取隧道洞径的5倍左右为计算域。

盾构法隧道施工的横向沉降槽分析

建筑物密集段及水系地段加密监测，向左右每５ｎ横ｌ布设１沉降监测点，侧布设２点，个一个每个横断面共
设５个点，图１如。
但是未考虑长期沉降过程中的土体排水固结和蠕
变次固结，以及土岩复合地层中不同土层的不同位移等因素。
＋３７、８ＹＤＫ４＋４１７、ＺＤＫ＋２７、ＺＤＫ４＋３７、ＺＤＫ４＋４６８
竺竺皇
＼＼、
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一
／
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／＼．皇竺塑
４７在本文中分别对应断面１断面２断面３断面４４，、、、、断面５断面６、。
法，因此，经验预测法仍然是目前比较常用的方法。
根据盾构工程设计文件要求及其施工特点，虑考到施工过程会对地层产生扰动，其可能引起地表或尤附近的建筑物、管线变形或沉陷，正常情况下，隧故沿道轴线上方地面每隔５ｍ布设１个沉降监测点。横断
收稿日期：０７０ —０修回日期：０７１－０２０－９１；２０ —１２作者筒介：金林（９５）男，南常德人，师，士。黄１７一，湖讲硕
次测量、最后一次测量的结果。如图２所示。
维普资讯
移参数。在绘出不同埋深的沉降槽实测形状的基础上，用数学方法对沉降槽的形状、利影响范围、宽度

浅谈盾构法施工中隧道地表的沉降

浅谈盾构法施工中隧道地表的沉降盾构法是在软土中建设隧道的一类施工办法，和明挖法和矿山法比较，其具备稳定、对地面损坏程度不大的优势。

利用盾构法建设城市地铁，怎样预估以及管控由于挖掘形成的地表沉降，是盾构施工中的重大难题。

因此，笔者将对盾构施工区间的地表沉降情况进行阐述，力图找到地表沉降的规律，协助地铁施工人员处理地表沉降问题。

一、研究概况预估沉降的算式是：s（x）=hmaxexp（-x2/2i2）。

（一）算式中，i是沉降槽宽度数值；hmax为沉降的最大值。

因为算式（一）中未权衡到地体条件以及施工元素，后来的专家对佩克的公式作了更改，引进各类附加数据。

笔者对某区域的盾构隧道挖掘引发的地表沉降的實际测量数据进行了解析，其沉降槽横断面形态呈高斯分布；这个隧道位于粘质粉土和砂土等土体中，后段时期固结沉降现象较为明显；沉降槽的作用范畴大概在中心线4D附近。

二、工程概况以及测点的设置本工程是区间地铁隧道，长度是800米，地面标高是43.94-44.50米，地面坡降不大于0.1%。

采取土压平衡式盾构挖掘，隧道平均覆土厚度大致为15米，挖掘直径达到6米。

地层由上而下分别是填土层、粘质粉土素填土层、粘质粉土砂纸粉土层、粉细砂层、圆砾层、中粗砂层、卵石层等；洞穴顶部位于粉细砂以及粘质粉土粘质粘土层内；洞身分别是中粗砂层、粉质粘土层、粗砂层；洞穴底端处于黏土层以及粗砂层。

中粗砂层的水头压力大致是10.8米。

所以，挖掘时极易生成涌砂和洞穴倾塌等情况，使挖掘面的稳定性遭到破坏。

三、测试数据分析在盾构设备通过某个测试断面之后，沉降槽曲线通常会有整体反弹情况出现，然而随后又开始沉降。

并且，该类状况在盾构设备通过该断面1月后依然存在。

即是说，1月后注浆逐渐凝结，应该不是注浆所引发的。

通过详细的研究和比对，笔者认为反弹是盾构机反推力导致，推力偏大会使千斤顶推压衬砌管片，致使断面测点整体上浮；而上浮量小于等于2毫米；然而有的时候会占据总沉降量的3成，应引起高度重视。

土压平衡盾构施工引起地表横向不均匀沉降的因素分析

土压平衡盾构施工引起地表横向不均匀沉降的因素分析在城市地铁建设中,盾构掘进开挖将引起施工地层的移动和变形,由此所产生的地表沉降,特别是地表不均匀沉降是上部结构失稳破坏的诱因之一。

本文以土压平衡盾构为例,结合相关理论及工程监测资料,对盾构施工过程中影响地表两侧差异沉降的因素进行了详细的分析及相应的数值计算,主要研究内容体现在以下方面:(1)通过分析盾构开挖掘进过程中周围土体的应力状态变化,从地层条件及盾构施工参数两个方面总结施工中地表沉降的主要影响因素。

根据盾构发生偏心超挖时的移动姿态,修正了盾构超挖间隙的计算公式。

结合工程实际中的注浆效果,建立了浆液充填渗透平面等效模型。

(2)在土质条件的因素分析中,得到土体重度在其变化范围内对地表沉降值的影响最大,土体泊松比在其变化范围内对地表两侧差异沉降的影响最大。

当土体重度由16kN/m3增至26kN/m3时,y=0m处监测点的沉降值减小了1.638mm,y=-11.5m处监测点的沉降值减小了3.375mm;当土体泊松比由0.3增至0.31时,y=±14.5m处的沉降差值s+-s-减小了0.213mm,y=±13m处的沉降差比值|(s+-s-)/s0|减小了2.11%。

(3)在施工工艺的因素分析中,得到同步注浆率在其变化范围内对地表沉降值及地表两侧差异沉降的影响最大。

当注浆率由1增至2.65时,y=0m处监测点的沉降值减小了12.171mm,y=-11.5m处监测点的沉降值减小了1.373mm;当注浆率由1增至2.9时,y=±14.5m处的沉降差值s+-s-减小了0.451mm,y=±14.5m 处的沉降差比值|(s+-s-)/s0|减小了0.73%。

(4)在几种极端不利工况中,浆液集中下分布模式下所产生的地表沉降值最大,为27.35mm;浆液集中上分布模式下所产生的地表沉降值最小,为-7.551mm;浆液集中一侧分布模式下所产生的沉降差值s+-s-最大,为4.524mm(y=±14.7m);当注浆压力集中分布于隧道上部一侧区域,在注浆压力持续施加的情况下,p=500kPa时所产生的沉降差比值|(s+-s-)/s0|最大,为121%(y=±10m)。

盾构法隧道施工的横向沉降槽分析

铁　道　建　筑Railway EngineeringFebruary ,2008文章编号:100321995(2008)022*******盾构法隧道施工的横向沉降槽分析黄金林1,苏相利2,王贵杰3(11华南农业大学水利与土木学院,广州　510642;21华南农业大学后勤集团,广州　510642;31聊城大学建筑学院,山东聊城　252059)摘要:地下开挖引起的地表沉降是地铁修建过程中的关键问题。

以盾构法施工的广州市某地铁隧道的现场实测资料为依据,对盾构法施工引起的沉降进行了深入研究,并在经典Peck 公式中引入沉降槽偏移参数。

在绘出不同埋深的沉降槽实测形状的基础上,利用数学方法对沉降槽的形状、影响范围、宽度系数进行了研究。

关键词:盾构　沉降　宽度系数中图分类号:U455143　文献标识码:B 收稿日期:2007209210;修回日期:2007211220作者简介:黄金林(1975—),男,湖南常德人,讲师,硕士。

近年来,随着我国城市建设的发展,许多大城市开始修建地铁。

非开挖技术的应用,仍不可避免地造成周围土体变形和沉降,造成临近建筑物变形甚至破坏。

目前,预测土体变形的研究方法有经典解法、经验预测法和数值分析法等,然而,由于岩土工程的复杂多样,至今没有一个能较好地适用于所有地质地形的预测方法,因此,经验预测法[2]仍然是目前比较常用的方法。

Peck [1]通过对大量实测数据的研究分析后提出,地表横向沉降槽呈正态分布,地层移动由地层损失引起,施工引起的地表沉降在不排水条件下发生,故沉降槽体积应等于地层损失的体积,由此提出地表横向沉降槽的计算方法。

但是未考虑长期沉降过程中的土体排水固结和蠕变次固结,以及土岩复合地层中不同土层的不同位移等因素。

1　工程概况及测点布置本工程为广州市地铁三号线某两个区间段,本文取6个断面来研究,里程号分别为Y DK 4+327、Y DK 4+387、Y DK 4+417、Z DK 4+267、Z DK 4+387、Z DK 4+447,在本文中分别对应断面1、断面2、断面3、断面4、断面5、断面6。

盾构施工工艺诱发地表沉降规律浅析

收稿日期：2009-08-31 基金项目：国家自然科学基金（No. 50879068）；国家自然科学基金创新群体（ No. 40821001）；中国科学院冻土国家重点实验室项目（No. SKLFSE-ZY-03）。第一作者简介：朱才辉，男，1983 年生，博士研究生，主要从事地下洞室、岩土工程数值模拟等方面的研究工作。E-mail: zhucaihui123@
Analysis of ground settlement induced by workmanship of shield tunnelling
ZHU Cai-hui，LI Ning，LIU Hou-xiang，ZHANG Zhi-qiang
(Institute of Geotechnical Engineering, Xi'an University of Technology, Xi’an 710048, China)
P0 、 K 0
Pv 、 Pw 、 Pi
、 Ui 、 Eu 、 cu 、 vu
盾构钢壳盾尾注浆
盾构外径衬砌外径盾尾操作间
间隙参数 g
的方法合理性进行验证。
衬砌管片
R+g R
2
间隙参数的取值探讨
为了分析上述因素对地表沉降的影响，很多学者进行了理论分析和简化模型来计算地表的空间或平面沉降及水平位移，Rowe 和 Kack 将三维的隧道变形，主要包括向开挖面处的弹塑性变形、盾构机周围的超挖、以及盾构机和衬砌之间的物理间隙，在平面上等效为一个二维的空隙，提出间隙参数的概念，根据 Lee 等提出的理论分析模型，得到了不排水条件下间隙参数的计算公式：
S偏 π 2 R 2 R sin

隧道盾构施工对地表沉降影响分析

隧道盾构施工对地表沉降影响分析摘要: 随着地表建、构筑物密度与日俱增，在地铁建造过程中对地表环境的保护是一个越来越不容忽视的难题.本文以天津地铁三号线某区间段为研究对象,结合工程实际监测数据分析了在隧道盾构过程中地表的沉降变化情况,得到结论:1沿掘进方向,地表沉降变化趋势一致,各点均表现为先隆起后下沉,最大隆起值在10mm之内,最大沉降值在30mm之内.2地表横断面各点先隆起后下沉,最大隆起和下沉均发生在隧道轴线位置,其他位置沉降值表现为以轴线为中心,对称分布,近似于正态曲线.关键词:地铁;地表沉降;监测数据Abstract: With the surface to build structures, density increasing, the protection of the surface environment is an increasingly difficult problem can not be ignored in the subway construction process, combined with actual monitoring data for the study, an interval segment of the Tianjin Metro Lineanalysis of surface subsidence changes in the process of tunnel shield, get conclusions: 1 Along the tunneling direction, the surface subsidence trends showed for the first uplift after sinking, the maximum uplift values within 10mm, the maximum settlement value30mm .2 Surface cross-section points of uplift after the sinking, the maximum uplift and subsidence occurred in the tunnel axis position, the performance of other locations settlement value for the central axis, symmetrical distribution, similar to the normal curve.Key words: subway; surface subsidence; monitoring data引言：盾构法隧道施工技术经过一百年的发展，虽然有了很大的进步，但是仍不可避免地引起地层的扰动，地层变形及地面沉降，特别是在软土盾构隧道中更为明显，扰动导致的土体强度和压缩模量的降低将引起长时间内的固结和次固结沉降。

盾构法施工引起地面沉降原因分析及防治措施

盾构法施工引起地面沉降原因分析及控制方法进入21世纪，世界经济的迅猛发展使城市化建设得到了大幅度的提速。

目前，人口不断地向城市聚集，使城市人口和建筑的密集度快速上升，造成能被利用的地面空间越来越少，因此，当今城市现代化建设的重要课题之一便是开发地下空间，为人类创造价值。

但各种用途的管线被布置在地下，这便产生了在地下工程施工背景下的一种最佳方法——盾构法。

盾构法施工虽然优点颇多，但是也存在诸多问题。

本文就盾构法施工过程中引起的地面沉降问题展开讨论，分析产生的原因及寻找控制方法。

一，地面沉降产生原因1、地层隆沉的发展过程盾构推进引起的地面沉降包括五个阶段：最初的沉降、开挖面前方的沉降、盾构机经过时沉降、盾尾空隙的沉降以及最终固结沉降，如图l所示。

第一阶段：最初的沉降。

该压缩、固结沉降是因为地基有效上覆土层厚度增加而产生的沉降，也是盾构机向前掘进时因为地下水水位降低造成的。

指从盾构开挖面距地面沉降观测点还有一定距离(约3～12m)的时候开始，直至开挖面到达观测点这段时间内所产生的沉降。

第二阶段：开挖面前方的沉降(或隆起)。

这种地基塑性变形是由土体应力释放、开挖面的反向土压力、或机身周围的摩擦力等作用而产生的。

它是从开挖面距观测点约几米时开始至观测点处于开挖面正上方这段时间所产生的沉降(或隆起)。

第三阶段：盾构机经过时沉降。

该沉降是在土体的扰动下，从盾构机的开挖面到达测点的正下方开始到盾构机尾部通过沉降观测点该段时期产生的沉降(或隆起)。

第四阶段：盾尾空隙沉降。

该沉降产生于盾尾经过沉降观测点正下方之后。

土的密实度下降，应力释放是其土力学上的表现。

第五阶段：固结沉降，它是一种由地基扰动所产生的残余变形沉降。

经前人研究发现，第一阶段沉降占总沉降的0～4．5％，第二阶段沉降占总沉降的0～44％，第三阶段沉降占总沉降的15～20％，第四阶段沉降占总沉降的20～30％，第5阶段沉降占总沉降的5～30％。

2、地表沉降的因素影响分析该因素影响分析的平台是当前使用较为广泛的大型三维有限元分析软件ANSYS，盾构开挖面掘进引起的地表沉降的客观因素包括盾构直径、土体刚度、隧道埋深、施工状况等设计条件；而其主观因素包含施工管理、盾构机的选用形式、盾尾注浆、辅助施工方法等。