盾构隧道掘进对砌体结构建筑物沉降的影响
盾构隧道开挖过程中地表沉降及对周围建筑物的影响
盾构隧道开挖过程中地表沉降及对周围建筑物的影响盾构法是一种常见的地下隧道开挖方法，其具有快速、安全、环保等优点，因此在现代城市建设中得到广泛应用。
然而，隧道开挖过程中地表沉降是一个不可避免的问题，特别是对周围建筑物可能会产生一定的影响。
本文就盾构隧道开挖过程中地表沉降及其对周围建筑物的影响进行探讨。
首先，盾构隧道开挖过程中地表沉降是由于地下土体的移动引起的。
盾构机在进行开挖作业时，通过推进装置将土层推向后方，形成一定规模的开挖土洞。
这种土洞会导致地下土体的松动和沉降，进而引起地表的沉降。
随着隧道的推进，这种沉降作用会沿着盾构机的行进方向逐渐向外扩散。
其次，盾构隧道开挖过程中地表沉降对周围建筑物会产生一定的影响。
这种影响主要体现在以下几个方面：1. 建筑物的沉降：地表沉降会使周围建筑物沿着地表下降，对建筑物的结构和稳定性产生一定的影响。
较大的沉降量可能导致建筑物出现裂缝或倾斜等问题，甚至引发建筑物的损坏。
2. 地下管线受损：盾构隧道开挖过程中，地下管线遭受到地表沉降的影响，可能会发生移位、断裂等问题，导致供水、供气、排水等基础设施的中断和故障。
3. 地铁、地下车库等地下工程的运营安全：如果盾构隧道开挖过程中的地表沉降对周围地下工程的稳定性产生较大影响，可能会对地铁、地下车库等地下工程的运营安全带来潜在威胁。
为了降低盾构隧道开挖过程中地表沉降及其对周围建筑物的影响，可以采取以下措施：1. 加强监测预警：通过对盾构施工过程中的地表沉降进行实时监测，及时发现沉降异常，并采取相应的补救措施，以降低对周围建筑物的不良影响。
2. 合理施工工艺：在盾构隧道开挖过程中，采取合理的施工工艺，控制土体的松动和沉降，减小地表沉降量。
3. 采用土压平衡盾构机：土压平衡盾构机是一种专用于软土地质的盾构设备，其可通过施加适当的土压力来平衡地下土体的移动。
采用这种盾构机进行施工可以有效控制地表沉降。
4. 合理设计隧道轴线和深埋深度：在隧道的设计阶段，需要充分考虑到周边建筑物的情况，合理选择隧道的轴线和深埋深度，尽量减小地表沉降对周围建筑物的影响。
盾构隧道掘进对地表建筑物沉降的影响与控制
盾构隧道掘进对地表建筑物沉降的影响与控制摘要：盾构隧道掘进会使地表建筑物发生沉降，为保证沿线建筑物的安全，需要通过掘进参数控制、注浆施工参数设置等措施来对地表沉降进行控制。
本文分析了盾构隧道掘进对地表建筑物沉降的影响，并提出了控制措施，并以实例进行论证，可作为同类地层盾构施工的参考。
关键词：盾构；隧道掘进；地表建筑物沉降；影响与控制一、盾构隧道掘进对地表建筑物沉降的影响盾构施工在一定范围内会引起土体的位移和变形，在影响范围内的地表建筑物，由于地基土体的变形会导致其外力条件和支承状态发生变化，可能会造成既有建筑物发生沉降、倾斜和断面变形等情况。
而外力条件的变化将随建筑物桩基础与盾构隧道的位置关系、地基土的性质、桩基础的类形不同而不同。
（一）地层损失对浅基础建筑物产生的影响基础四周地层移动对建筑物的影响相对较小。
如基底发生的是均匀沉降，沉降量较小，该地层的移动和变形不会对建筑物产生影响；如基底发生的是均匀沉降，但沉降量过大时，将会对建筑物造成损坏，尤其对于砌体结构，这种垂直沉降会使砌体形成较大的垂直方向下沉的拉力，使砌体产生水平裂缝；如基底发生不均匀沉降时，将会导致地表倾斜，使建筑物产生结构破坏裂缝。
同时，地表倾斜还会使高耸建筑物发生重心偏斜，引起附加应力重分布，使结构内应力发生变化，严重时使建筑物丧失稳定性而破坏。
（二）地层损失对深基础建筑物产生的影响盾构隧道施工中，发生位移和变形的地层波及到既有建筑物的桩基，由于盾构施工对围岩产生扰动，受扰动的围岩土体产生塑性变形、松动或破坏，引起的地层位移和变形将对桩侧和桩端产生作用，会引起桩基承载力和沉降量的变化，从而导致桩基的沉降和变形。
如果基础地层底部发生的沉降量小，桩基础周围的地层移动和变形不会对建筑物产生影响；如果沉降量过大，桩基础周围的岩土体发生移动和变形时，基础底部受到土层变形的影响，同时还受到基础四周地层变形的影响。
由于桩基础埋深较深，当沉降过大时，土的侧向变形易引起桩基的侧向变形和内力变化，从而引起上部建筑物的变形和内力变化。
盾构隧道施工引起地表及周边建筑物沉降分析
以 下 ，对 工 程 影 响 较小 ，本 文 不
做 考虑 。
２ 数值模拟分析
２－ １模 型 建 立 本 文 运 用 ＦＬＡＣ ３ Ｄ数 值 模 拟
降及建 筑物不 均 匀沉 降控 制提 供 参考 。 关键 词 ：地铁 隧道 ；盾 构施 工 ；沉 降分析
（ ２）工序 ２，盾 构 自南 向北 先 掘 和 泊松 比ｕ ， 。
进 左线 后调 头掘 进 右线 。 （ ３ ）工序 ３ ，盾 构 自北 向 南先 掘 进 右线 后调 头掘 进 左线 。
（ ４）工序 ４，盾 构 自北 向 南 先掘
Ｅ ：
ｌ Ｒ ２ ｆ （ １ － ｓ ｉ ｎ ｑ ｏ ） （ ｃ ｒ ￣ － ｏ ＇ ３ ） ］ ｃ ｃ ｏ ｓ ￣ ｏ 十２ ｏ － ３ ｓ ｉ ｎ ｑ ｐ ｌ
图１ 盾构隧道与周边建筑平面 关系图
西 Ｍ Ｏ Ｄ Ｅ Ｒ Ｎ Ｕ Ｒ Ｂ Ａ Ｎ Ｔ Ｒ Ａ Ｎ Ｓ Ｉ Ｔ ５ １ ２ ０ １ ４坝 代 垣 市 轨 懂 交 疆
展构 隧遵施工引起 地表及用边建筑糟沉降 分析
唐明明寻
Ｅ ｜
对 比分 析 。 用 粉 质 粘 土 的 实 验 参 数 ，并通 过 公
”
／
Ｇ—Ｆｌ ｏ ｇ （ Ｏ ＂ ３ ， ／ Ｐ ￣ ， ， ）
一
进 左线 后调 头掘 进 右线 。
２ ． ２ ． ２ 参 数选取
口
２ ５． ２ ２
。
＝
— —
— — —
— — — —
（ １ 一嬲
）
标号
Ｃ５ ０
由于 盾 构 隧 道 穿 越 地 层 主 要 为
盾构施工对地表砌体建筑沉降的影响_柴艳飞
５）检查链条润滑情况，链节是否有裂纹及过度磨 损情况，链条自由松紧度是否合适。
６）检查各减速箱润滑油的油量，油位过低时应补足。 ７）定期对各润滑点进行润滑。 ８）定期检查排绳器的运动、润滑情况，检查排绳器 限位开关动作是否正常。 ９）检查轮胎的磨损情况，发现过量磨损应及时更换。 １０）检查并试验各制动器的制动情况，如有故障及 时处理。 １１）结构件必须防锈。检查所有焊接部位是否有疲 劳、裂纹和磨损等。 １２）定期检查与更换液压油。 建议每月检查以上整个结构的锈蚀情况。至少每 ６ 个月检查螺栓是否以正确扭矩紧固。检查焊接点是否 有锈蚀痕迹。
3 结论
１）一次性开挖步长的大小对地表砌体建筑的沉降
量影响非常大，地铁隧道轴线上方砌体建筑物的沉降 量一次开挖步长为 １２ ｍ 是一次开挖步长为 ６ ｍ 的 ３．４ 倍。在盾构施工过程中要根据工程地质条件和地表建 筑类型，合理确定盾构的开挖步长。
２）一次开挖 １２ ｍ 的地表沉降值远远大于一次开挖 ６ ｍ 的地表沉降值，一次性开挖步长的大小对地表的沉 降量影响非常大，要控制盾构施工的速度。
5 结语
随着《中长期铁路网规定》的实施，我国铁路将实 现跨越式发展，客运专线、城际铁路大规模建设，客货 共线铁路行车速度不断提高。在客运专线、城际铁路 中，桥梁长度占线路总长度的比例大幅增加，预应力混 凝土双线整孔简支箱梁广泛应用，需要采用大型提、 搬、运、架梁施工机械，因此箱梁运输及架设的安全质 量控制至关重要。
57
第 ２９ 卷 第 １ 期
天津建设科技
市政公用建设 Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ ａｎｄ Ｐｕｂｌｉｃ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ
水平位移，底部限制竖向位移。单元类型采用 Ｃ３Ｄ８Ｒ 缩 减积分单元，见图 ２。
盾构隧道掘进对地面沉降研究现状与存在问题
盾构隧道掘进对地面沉降研究现状与存在问题摘要：盾构施工会引起地层运动，从而导致地表沉降。
在研究地面沉降方法主要有：实测数据回归法、室内模拟实验法、有限元分析法。
实测数据回归是指通过对现场收集资料的回归、分析，用数理统计法从所得数值中回归出预测沉降的表达式。
本文通过从国内外专家研究成果出发，将地面沉降的各种计算方法进行较为详细的阐述，并且对现有的研究存在的问题提出自己的一些看法。
关键词：盾构隧道，盾构施工，地面沉降，研究现状1 前言盾构施工法由法国工程师布鲁诺尔父子发明。
它用一个活动的罩架支撑在隧道工作面及其背后的泥土上，工人向前挖空几尺，就用千斤顶把罩架向前推，顶住新的工作面，盾构后面露出的一段隧道用砖砌面支撑，人们得以像鼹鼠一样在地面下不断掘进。
1918年，世界上第一台盾构机在英国诞生，盾构施工实现了自动化。
目前，盾构法己广泛地用于地铁、公路、铁路、输气、输水等国家大型公共工程建设，尤其是在地下工程建设中。
2 盾构施工的特点和优点2.1 盾构技术的基本特点:①对城市的正常功能及周围环境的影响很小。
②盾构机是根据施工隧道的特点和地基情况进行设计、制造或改造的。
③对施工精度的要求非常高。
管片的制作精度几乎近似于机械制造的程度。
由于断面不能随意调整，所以对隧道轴线的偏离、管片拼装精度也有很高的要求；④盾构施工是不可后退的。
2.2 盾构施工具有下列优点：①可在盾护下安全地开挖、安装衬砌。
②掘进速度快，施工时不影响地面交通与设施，穿越河道时不影响航运。
③施工中不受季节，风雨等气候条件影响。
④施工中没有噪声和振动，对周围环境没有干扰。
⑤在松软含水地层中修建埋深较大的长隧道往往具有技术和经济方面的优越性。
盾构特别适合在软土中进行施工，如上所述，它对城市的正常功能及周围环境的影响很小，但它仍不可避免地会对土体产生扰动，从而使土体产生沉降或侧移，对既有建筑物和地下管线造成一定程度的危害。
较为准确的预测盾构施工期间和正常运营后产生的土体沉降一直是人们关注的热点，具体内容包括:(1)盾构施工期间产生的土体沉降和侧移;(2)盾构隧道正常使用后产生的土体变形。
试论隧道盾构掘进引起的地表沉降
试论隧道盾构掘进引起的地表沉降摘要：现阶段，随着经济的发展，我国城市掀起了修建地铁的高潮，而盾构施工技术以其本身的优点已被广泛采用。
本文主要论述了盾构施工引起的地表变形机理以及地表变形影响因素，以期为广大同行提供借鉴。
关键词：盾构隧道、地表变形、影响因素一、前言近年来，我国城市掀起了修建地铁的高潮，由于盾构施工技术具有较好的施工效果及先进性被广泛应用于城市建设中。
受地质条件及施工工艺的限制，盾构推进过程中不可避免地会扰动洞室周围岩土体，使其失去原有的平衡，而转向新的平衡，在这个转化过程中伴随着地表沉降或隆起；当这种变形超过一定程度，势必会对道路、邻近建筑物及管道造成不利影响。
如何预测盾构施工所引起的地层沉降，确保已有建（构）筑物正常使用和盾构的顺利掘进，是盾构隧道设计与施工中非常关键的问题。
二、盾构施工引起的地表变形机理地面沉降的基本原因是盾构掘进所引起的地层损失和隧道周围地层受到扰动或剪切破坏的再固结。
地层损失引起的地面沉降,大都在施工期间呈现出来。
而再固结引起的地面沉降, 在砂性土中呈现较快, 但在粘性土中则要延续较长时间。
盾构推进过程中产生的地面变形由以下五个阶段的变形组成:1、盾构到达前的地面变形(1)。
盾构推进对前方土体产生挤压变形,1主要是由于土体受挤压其有效应力增加而引起的。
2、盾构到达时的地面变形(2)。
2是由于盾构推进引起土体应力状态改变而产生的变形。
3、盾构通过时的地面变形(3)。
盾构外壳与土层之间会形成剪切滑动面,剪切滑动面附近的土层内产生剪切应力,剪切应力引起地表变形3。
推进速度越快,剪切应力越大,地表位移3也越大。
4、盾构通过后的瞬时地表变形(4)。
主要是由建筑空隙造成,建筑空隙是由于管片拼装后与盾构外壳之间形成空隙以及盾构偏移隧道轴线引起的空隙总和。
如果土体不产生压缩和松弛,建筑空隙的体积即等于地面沉降槽的体积,适时注浆能有效地减小建筑空隙,因而减小地面变形4。
注浆的填充率等于注浆体积与建筑空隙之比。
盾构隧道开挖对既有建筑物沉降分析
城 市道 桥 与 防 洪
科技研究
１９ ７
盾 构 隧道 开挖 对 既有 建筑物 沉 降分析
赵 丽丽 ， 童振 龙 ， 高 军
（ ． 市市政 工 程设计研 究 院有 限公 司 ， １ 开封 河南 开 封 ４ ５ ０ ； ． ７ ０ ４ ２ 中国建筑第 七工 程局 ， 南郑州 ４ ０ ０ ） 河 ５０４ 摘 要 ： 铁建设 是解 决城 市交 通拥堵 问题 的有效 途径 。但 是 ， 地 如果施 工措 施不 当 ， 可能 会导 致地 面沉 陷 、 基坑 垮塌 、 隧道破
重 制约 了经济社会 的进一步发展 。 长期 以来 ， 城市 交 通 、基 础设 施 及 城 市 容 量 的扩 大 主要 是 通 过 扩 展 城 市 用 地来 实现 的 ，但 人 口的增 加 和 生 活需 求 的增 长 与 城 市用 地 的短 缺 ， 己成 为 矛盾 的 焦点 。 为 实现可持续发展战略 ， 了向高空发展 ， 除 人们还把 目光 投 向对 地 下空 间 的开 发 和 利 用 。 向地 下 要 土 地 、 空 间 已成 为 城 市 发展 的 历史 必 然 ］ 要 。 随着 国务 院 中部 崛起 的战略 目标 的确 定 ， 郑 州作为 中部乃 至中国的交通枢纽 ，必将在东部和 西 部 经 济转 移 和共 同发 展 中起 到 重 大 作 用 。但 是 由于 基 础设 施 的老 化 ，特 别 是 市 区交 通 运 输 不 能 满 足 目前 和将 来 的 需 要 ，不 仅 给 市 民 工 作 和 生 活 带来不便 ， 更是阻碍了经济 的发展 。 在地铁给人们 带来方便 的同时 ，其建造 也会 在某些方 面给人们 造 成一 些 灾 害 。 下 工 程施 工 ， 引 起 地 层 移 动 而 地 会 导 致不 同程 度 的沉 降 和位 移 ， 由于施 工 技 术 及 周 围 环境 和岩 土 介 质 的 复 杂 性 ，即使 采 用 最 先 进 的
盾构施工对地表砌体建筑沉降的影响
１ ． １工 程 概 况
广 州一 地 铁 区 间为淤 泥 质粉 质 粘 土 和 粉 质 粘 土 ，
区 间 长为 １ ２ ． ５ ｋ ｍ ， 采 用 盾构 法进 行 施 工 。隧 道 中心 埋 深２ ４ ． ３ ｍ ， 盾 构机 刀 盘外 径 ７ ４ ９ ０ Ｉ ｎ ｍ ， 盾尾间隙 １ ０ ５ ｍ ｍ ， 管 片 内径 ６ ６ ０ ０ ｍ ｍ 、 外径 ７ ３ ０ ０ ｍ ｍ 、 宽 １ ４ ０ ０ ｍ ｉ ｌ ｌ 。管 片采用 强度 等 级 为 Ｃ ５ ０的 防水 混凝 土 浇筑 而 成 。盾 构机 每推
进 一环 的 出渣 量 为 ４ １ ． ２ ３ ｍ ３ ，同步注 浆量 约 ４ ． ９ ～５ ． ２
ｍ。
，
小， 但是 由于城 市 建筑 物 密集 ， 很 多情 况 下 是要 旁 穿 或 下 穿建筑 物 不 可避 免 的使地 面 建筑 发 生 沉 降或 是差 异 沉 降 。不均 匀 沉 降不仅 会直 接损 害地 表上 部 结构 ， 而且 会 使 地 面建 筑 结构 产 生 次生 内力及 扭 转 变 形等 ， 小到 开裂 ， 大 到 失稳 倒 塌 。 同时 ， 地 下 开挖 会 使土 层 产 生水 平位移， 导致 地 面 建筑 基 础产 生拉 压应 变 ， 较 大 的拉 压 应 变会 使 基础 结 构发 生破坏 ， 降低基 础 的承载 力 。
单位 ： ｍ ｍ
图１ 建筑物轴线与隧道轴线垂直 时的平面
１ ． ２有 限 元模 型 的 建 立
主要 研 究考 虑 多种 影 响 因素 下 ，盾 构施 工 对地 表
筑 物和 周 围土 体 有 影 响 ，更 重要 的是施 工 过程 中盾 构
机 施工 参 数 的变 化 对建 筑物 和周 围土体 的影 响 。盾 构
盾构施工对地表及建筑物沉降影响分析
盾构施工对地表及建筑物沉降影响分析张志宇中交隧道工程局有限公司第三工程公司摘要：作为工程建设中重要设备，盾构机在城市建筑过程中得到了广泛的运用，给工程建设效率带来了巨大的提升。
但是在实际中，由于盾构机本身机器的原因，盾构机在工程建设中也出现了很多问题，如地层损失、地面沉降等。
这些给工程质量带来了严重的问题，为此，文章将对这方面进行相应的探究，找到其中的影响因素，并采取有效措施进行相应的防治，从而保证工程建设质量。
关键词：盾构施工；地表；建筑物；沉降1前言随着城市化进程不断的推进，现在很多城市都进行了相应的改造和建设，但是由于受到自身环境因素影响，在工程建设时，很多盾构施工都无法避免会给周围的建筑物造成影响，即使运用了较先进的盾构机。
因此，加强这方面的探究是非常必要的，工程建设人员应该重视这方面问题，采取有效的措施降低盾构施工对周围事物带来的影响。
2影响盾构施工造成地表及建筑物沉降原因2.1盾构自身施工方法影响在实际工程建设中，影响盾构施工造成周围建筑物沉降原因有很多，其中一个重要的原因就是盾构自身施工方法造成的。
通常情况下，不同施工方法由于工作运行原理不同，其对周围事物造成的影响也是不同的，即使是使用同一个机器设备进行工作。
因此，工程人员要研究盾构施工给周围事物造成的影响，就应该根据实际施工方法进行相应研究。
在实际操作中，盾构方法包括了气压平衡、泥水平衡等方法，这些不同的盾构机在不同的地表上所产生的效果影响也是不尽相同，其中在软土地中，经常使用的就是泥水盾构。
这是因为泥水盾构施工原理是运用泥水压力跟水土压力相平衡的原理，在这其中可以较好地实现泥水压力控制，因此经常在软土地区进行使用[1]。
2.2结构断面大小的影响在进行盾构施工时，结构断面大小对于地表及建筑物沉降影响是非常大的。
造成这种现象产生的原因有很多，其中具体的是因为盾构施工一般所需要的时间是非常长的，而且影响的范围也是比较广泛的。
这样长期的工作就会给施工的土地造成一定扰动，而且随着时间推进，这种扰动的现象会越来越明显，从而会造成土体变形和塌陷。
例析地铁盾构隧道开挖对既有建筑物沉降影响
例析地铁盾构隧道开挖对既有建筑物沉降影响1.引言随着国家中部崛起的战略目标的确定，郑州作为中部乃至中国的交通枢纽，必将在东部和西部经济转移和共同发展中起到重大作用。
但由于郑州市基础设施的老化，特别是市区交通运输不能满足目前和将来的需要，不仅给市民工作和生活带来不便，更是阻碍了经济的发展。
郑州的地铁和将来的城际轨道交通的无缝衔接，将使河南的中心城市带动作用更加明显。
在地铁给人们带来方便的同时，其建造也会在某些方面给人们造成一些灾害。
因此，研究地铁隧道施工引起地表沉降及变形预测刻不容缓。
2. FLAC3D数值模拟方法介绍在隧道盾构模拟计算过程中，采用了三维快速拉格朗日差分分析方法（Fast Lagrangian Analysis of Continua 3D，简称FLAC3D）。
FLAC3D是利用显式有限差分法为岩土工程提供精确有效分析的工具，可较好地解决诸多其它数值方法难以模拟的复杂的工程问题，如分步开挖、大变形大应变、非线性、隧道一土体一基础一结构共同作用等。
3. 盾构隧道开挖数值模拟3.1 盾构隧道开挖模型的建立建筑基础沉降是数值模拟关心的重点，因此邻近隧道处网格划分较密，计算模型所取尺寸：长为60m，宽为74m，高为为24m。
根据郑州市地铁隧道盾构施工的特点，选取隧道的直径为6m，埋深12m。
采用全断面法开挖，隧道衬砌30cm，全部支护为一次施作。
本文模拟建筑物为15层框架结构，建筑物筏基简化为36m×15m×2m的混凝土，采用C40混凝土。
模拟过程主要考虑建构筑物荷载作用，其荷载为隧道邻近建筑物结构自重。
建筑物结构荷载简化为均布竖向矩形荷载（对筏板基础而言），通过建筑物基础在埋深处传递到地基土。
根据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001），偏于安全考虑，每层10kPa的均布荷载作为框架结构的正常使用荷载并用于模拟计算。
土体及衬砌采用实体单元模拟，土体的本构模型采用最常用的摩爾—库伦模型（model mohr）；衬砌为弹性单元。
盾构开挖对民用建筑沉降影响的数值模拟研究
2.5 6 5 15 8
砂质粉土 1.89×10 粉砂 3×10
3
1.2×10 8×10 9×10
6 6
黏质粉土 2.05×10 粉质黏土 3.44×10
25.5 20.4
现代城市轨道交通
4 / 2017 MODERN URBAN TRANSIT
25
工程实践
2
2.1
盾构开挖对民用建筑沉降影响的数值模拟研究
2.2
有限元模型
采用ABAQUS有限元软件建立有限元模型，考虑到
对民用建筑的影响，采用全尺寸模型计算。为消除边界 条件的影响，模型沿隧道径向（x 轴）取 75 m，地层深 度方向（y 轴）取 45 m，沿隧道轴向（z 轴）取 120 m。 房屋高度取每层 3.3 m ， 共 7 层 ， 长度 85 m ， 宽度 13 m。计算采用生死单元法分步移除和激活不同区域及 材料单元，从而实现盾构掘进过程的动态模拟。隧道从 距离边界 9 m 处开挖，止于隧道尾部距离边界 9 m 处。 计算模型均采用位移边界条件，其中模型的四周采用水 平约束，下部采用垂直约束，上表面采用自由表面加房 屋荷载。数值计算模型见图 2。
作者简介：任磊（1980—），男，高级工程师 土层 素填土
道 号隧
JGC-9
-4
-1
1号隧
道
JGC-9
-3 JGC-9 -2
图1 表1
1.5×104
4
隧道与房屋的位置关系及监测点布置 场地主要土层基本物理力学指标
10 25.9 27
4 4
粘聚力 / Pa 内摩擦角 / ° 泊松比 弹性模量 / Pa 土层平均厚度 / m 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 1.2×106 7×10
盾构隧道掘进对地表沉降的影响及控制措施研究
盾构隧道掘进对地表沉降的影响及控制措施研究作者：文卓殷来源：《西部交通科技》2021年第10期文章以某城市地铁盾构隧道工程为例，采用PLAXIS有限元软件建立隧道模型，对隧道掘进过程中地表沉降变化规律进行分析，并结合实际工程现场监测结果，对地表沉降实测数据与模拟数据进行了对比，探讨了地表沉降控制措施，得到以下结果：（1）地表监测处的沉降随着隧道掘进距离的减小而逐渐增大;当隧道掘进达到监测处后地表沉降值仍有所增大，但逐步趋向稳定状态;（2）各断面的地表沉降实测值与计算值较为吻合，即数值模拟结果可靠合理;（3）采取对盾构土压平衡、盾构机掘进方位及速度、管片拼装和同步注浆的控制方法可以有效减少盾构隧道引起的地表沉降。
盾构隧道;地表沉降;数值模拟;沉降控制措施文献标识码：U455.43-A-34-114-30 引言随着我国城市化进程的加快，许多城市逐渐开始兴建地铁，而隧道在盾构掘进过程中会致使地表发生沉降等危害，给邻近地表构筑物的安全带来严重影响，因此如何合理地控制地表沉降成为了越来越多学者关注的热点课题[1-4]。
近年来，国内学者在解决盾构隧道诱发地表沉降的问题上进行了一些研究，如石杰红等[5]以某城市地铁盾构隧道工程为案例，针对四种不同开挖方案诱发的地表沉降进行了对比分析，给工程后期地铁隧道开挖提供重要指导;洪杰[6]以某地铁区间隧道工程为背景，借助Abaqus有限元软件建立数值模型，探讨了隧道开挖过程中施工参数对地表沉降的影响规律，并提出有关沉降控制的针对性建议;冯国冠[7]通过采用有限元软件，模拟了某盾构隧道的整个开挖过程，研究了不同影响因素下隧道的地表沉降变化规律;董广辉[8]研究得出隧道在采用盾构开挖时，由于刀盘、盾体、管片之间存在一些间隙，如无法及时同步进行注浆处理，则会致使地表发生沉降问题。
本文以某城市地铁盾构隧道工程为例，采用PLAXIS有限元软件建立隧道模型，对隧道掘进过程中地表沉降变化规律进行分析，并结合实际工程现场监测结果，对地表沉降实测数据与模拟数据进行了对比，探讨了地表沉降控制措施，研究结果可为类似工程设计和施工提供参考和借鉴。
隧道施工方法对地表沉降的影响分析
隧道施工方法对地表沉降的影响分析随着城市化进程的加快，隧道建设成为现代城市交通建设的重要组成部分。
然而，隧道施工不可避免地会对地表造成一定的影响，其中最主要的问题之一就是地表沉降。
本文将从不同的隧道施工方法的角度，分析其对地表沉降的影响。
一、盾构法施工盾构法是目前隧道施工中最常用的方法之一。
它通过在地下推进盾构机，同时进行土层的掘进和支护，最终完成隧道的建设。
盾构法施工相对于其他方法来说，对地表沉降的影响较小。
这是因为盾构机在施工过程中会先进行土层的掘进，然后再进行支护，有效地减少了土层的位移和沉降。
此外，盾构法还可以根据地质情况选择不同的土压平衡或压力平衡盾构机，进一步减小地表沉降的风险。
二、开挖法施工开挖法是一种传统的隧道施工方法，它通过挖掘地下土层，然后进行支护，最终形成隧道。
相比盾构法，开挖法对地表沉降的影响较大。
这是因为在挖掘土层的过程中，会导致土体的位移和沉降。
尤其是在地质条件复杂的地区，开挖法施工更容易引起地表沉降。
因此，在选择开挖法施工时，需要进行详细的地质勘察和风险评估，以减小地表沉降的风险。
三、冻结法施工冻结法是一种特殊的隧道施工方法，它通过在土层中注入冷却剂，使土层冻结，然后进行挖掘和支护。
冻结法施工对地表沉降的影响相对较小。
这是因为土层的冻结可以有效地减少土体的位移和沉降。
然而，冻结法施工的成本较高，施工周期较长，适用范围有限。
在选择冻结法施工时，需要综合考虑工程的特点和经济效益。
四、地下连续墙施工地下连续墙施工是一种常见的隧道施工方法，它通过在土层中挖掘连续墙，然后进行挖掘和支护。
地下连续墙施工对地表沉降的影响较大。
这是因为在挖掘连续墙的过程中，会导致土体的位移和沉降。
尤其是在土层较软的地区，地下连续墙施工更容易引起地表沉降。
因此，在选择地下连续墙施工时，需要进行详细的地质勘察和风险评估，以减小地表沉降的风险。
总结起来，隧道施工方法对地表沉降的影响因施工方法的不同而异。
地铁盾构掘进对建筑物沉降分析
地铁盾构掘进对建筑物沉降分析发表时间：2020-07-30T01:53:00.271Z 来源：《防护工程》2020年12期作者：彭陆飞[导读] 受城市中心城区复杂环境及施工工艺的制约，往往会遇到众多盾构法隧道邻近穿越既有建（构）筑物群等难题，尤其对于引起的老旧砖混砌体建筑物结构的变形和裂缝受到外界重点关注。
中铁建大桥工程局集团第二工程有限公司摘要：某市城市轨道交通2号线新华广场站至呼和浩特站盾构区间隧道侧穿砖混建筑物群。
通过采用Midas GTS NX模拟分析了侧穿施工期间既有砖混建筑物结构的变形规律，具体提出了侧穿段区域洞内深孔注浆加固方案，并基于实测数据对地表及建筑物结构变形进行了分析，主要得到以下结论：地表沉降槽近似呈非对称“W”形，未采取注浆加固条件下建筑物沉降最大值为28.59mm，且有向盾构中心线方向倾斜的风险；通过采用洞内深孔注浆加固措施，在拱顶120°范围形成深度3m的注浆加固圈，能够基本满足地表及建筑物变形控制标准；盾构隧道侧穿施工期间，既有建筑物结构最大的隆起变形为3.39mm，建筑物沉降值基本控制在10mm，保证了既有砖混建筑物的安全。
关键词：地铁；盾构掘进；建筑物沉降引言随着某市中心城区轨道交通建设的迅猛发展，盾构法隧道因其机械化程度高、不中断地面交通、环保等优势成为地铁区间建设的主力军。
受城市中心城区复杂环境及施工工艺的制约，往往会遇到众多盾构法隧道邻近穿越既有建（构）筑物群等难题，尤其对于引起的老旧砖混砌体建筑物结构的变形和裂缝受到外界重点关注。
因此需要采取科学严密的变形控制手段确保建（构）筑物结构的安全和正常使用。
1工程概况某市城市轨道交通2号线一期工程为地下双孔单线区间。
本区间隧道全线敷设于地下，采用盾构法施工，主体结构为由管片错缝拼装而成的环形结构，盾构管片内径为5.5m，外径为6.2m，管片厚度为0.35m，环宽1.5m，环间通过螺栓连接。
右线隧道先进行施工，左线施工晚于右线施工一个月左右。
盾构施工对地表及建筑物沉降影响分析
盾构施工对地表及建筑物沉降影响分析黎春林;缪林昌;陈静【摘要】当盾构隧道下穿城市建筑物时，因隧道周边土体与建筑物间存在相互作用效应，盾构施工诱发的地面沉降必然与其穿越无建筑物的自由地层有所不同。
为此，通过大型通用有限元软件ANSYS对无锡地铁1号线盾构区间部分风险点建立了三维有限元模型进行数值分析，并将计算结果和现场实测数据对比，揭示了盾构施工扰动对地层位移场以及建筑物隆沉的影响规律。
%Due to interaction effect between the soil and buildings ,ground settlement for the un‐derpass buildings in shield construction is bound to differ from that for no buildings around a tun‐nel .To solve the problem ,ground surface settlement and building settlement were analyzed with three‐dimensional finite element method models ,and the calculation results were compared di‐rectly with on‐the‐spot data for the metro shield tunnelengineering ,revealing the influence law of the disturbance of soil mass and building caused by shield tunnelling .【期刊名称】《山东理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(031)001【总页数】5页(P12-16)【关键词】盾构隧道;建筑物;地表沉降;有限元【作者】黎春林;缪林昌;陈静【作者单位】铜陵学院建筑工程学院，安徽铜陵244000;东南大学岩土工程研究所，江苏南京210096;铜陵学院建筑工程学院，安徽铜陵244000【正文语种】中文【中图分类】TU472盾构施工扰动引起的地层沉降是需严格控制的一项重要指标，针对盾构穿越没有建筑物的自由地层已有较多的研究成果.而城市地铁盾构施工时，隧道经常要穿越城市密集的建筑群，因建筑物荷载及刚度的存在，盾构施工对地表变形的影响与穿越自由地层存在较大的差异，随着城市地铁建设的加快，这一课题近年来也受到国内外越来越多学者的关注.一些学者[1-3]采用弹塑性理论对其进行分析，建立了土体与建筑协同作用力学理论模型，分析了盾构机掘进对邻近建筑物沉降、倾斜及附加应力分布规律.但解析法为简化分析，在推导时作了较多的假设和简化，对盾构施工对环境扰动的多种复杂因素难以考虑周全，使得其应用受到较大的限制.另一些学者在室内模型试验及现场实测数据的基础上，提出了众多的地面沉降分析经验公式.其中最经典的经验法由Peck[4]提出，其假定沉降槽面积等于地层损失，并认为沉降槽形状近似为正态分布曲线.Peck方法仅适用于隧道周边无建筑物的情况，当隧道周边存在建筑物时，地表变形会存在明显的不同[5-6].基于此，Franzius [7]、韩煊[8]等提出采用建筑刚度修正Peck公式.修正的Peck公式考虑了建筑结构对地面沉降的约束作用，但因未考虑建筑荷载的影响，使得沉降值偏小.有限元方法是分析盾构隧道施工对周边环境及地层影响的另一有力工具.魏纲等[9]采用梁柱体系和整体基础模拟建筑物，全面研究了隧道施工引起的地面沉降、衬砌受力以及建筑物的变形与内力，并与无地面建筑物工况进行了对比分析.文献[10-14]采用三维数值分析方法分析了盾构施工诱发的地层变形规律及其对地面建筑物的影响.有限元方法在研究盾构施工对环境影响的一般规律，并根据现场实测数据对模型修正后，其计算结果将对设计和施工有着非常重要的参考价值和指导意义.基于此，本文以无锡地铁1号线永丰路站—太湖广场站盾构区间工程为依托，通过大型通用有限元软件ANSYS建立了三维有限元模型进行数值分析，研究当盾构穿越建筑物时地层位移场的分布规律与变化特性，并将计算结果和现场实测数据对比，掌握盾构穿越房屋时地表隆沉和建筑物沉降的一般规律.盾构下穿建筑物时，建筑物对地层的影响表现在两方面：(1)建筑物基础具有一定的刚度，基础和土体之间的协调变形需要考虑；(2)建筑物的自重通过基础底面向地层深处进行扩散，改变了地层中的初始应力场，并对地层受扰动后的应力重分布产生影响.在本文建立的计算模型中，充分考虑了以上两个影响因素，基底压力采用均布荷载模拟，建筑物基础采用具有一定刚度的板进行模拟.基于房屋基底压力一般在100kPa～200kPa之间，本文取中间值，即建筑物所产生的均布荷载取q=l50kPa.房屋基础与隧道衬砌使用实体单元模拟，计算参数取值见表1.下面采用ANSYS对永丰路站—太湖广场站盾构区间部分风险点进行数值模拟分析，选取该盾构区间风险等级较高的建筑物作为研究对象.所取计算模型尺寸为：横向(x)×纵向(z)×竖向(y)=60m×72m×36m，隧道内径5.5m，外径6.2m，管片厚0.35m，重度25kN/m3，管片衬砌弹性模量26GPa，泊松比0.2；灌浆层厚0.15m，重度21kN/m3，地层损失率5‰，注浆层弹性模量1 GPa，泊松比0.2. 盾构下穿建筑物过程中，随着盾构的临近、下穿、离开，建筑物和地表的沉降也在不断变化.建筑物及地表沉降的大小直接关系着建筑物的安全，是施工时必须严格控制的指标.本文以无锡地铁1号线盾构斜穿大桥中学宿舍楼为例，选取三种典型工况进行计算分析盾构下穿建筑物时不同位置的地表及建筑物沉降，三种工况分别代表盾构抵达建筑物前、盾构掘进至建筑物正下方和盾构穿过建筑物三种情况.2.1 工程概述大桥中学宿舍楼建于2005年，位于永丰路到太湖广场区间，位置AK14+340，楼层10层+2层，柱下独立基础，有地下室，距隧道顶11.88m，与隧道左右线相交，最远端与右线隧道中心距离9.82，占地面积600m2，建筑面积6 000 m2. 右线隧道施工时，隧道从主楼正下方斜插穿过，隧道轴线与建筑物纵向成30°夹角.建筑物与隧道相对关系、沉降监测点及计算工况如图1所示.本监测点注浆压力0.35MPa，掌子面推力0.20MPa，盾构开挖过程中不同位置处隧道周边地层及建筑物沉降计算分析如下.2.2 盾构抵达大桥中学前图3中横坐标表示开挖面与坐标原点的距离，即图2有限元模型中的纵坐标，本工况开挖面在离坐标原点18m处.实测数据表明，在盾构开挖面附近土体沉降较大，土体沉降最大值出现在开挖面后方3～5m处.盾构通过区域因为二次注浆(每隔5环补注双液浆)，其地表沉降较小.图4中横坐标表示房屋沉降监测点，1,2，…，6分别代表JZ01-1，JZ01-2，…，JZ01-6，测点位置如图1所示.如图所示，JZ01-2和JZ01-3之间和JZ01-3和JZ01-4之间都出现了较大的差异沉降，有限元模型见图5.因大桥中学在横向尺寸较小，使得该建筑物在其横向的倾斜大于纵向，建筑物整体向前、向外倾斜.2.3 盾构掘进至大桥中学中部时本工况开挖面在离坐标原点36m处.计算结果显示，建筑物的存在使得盾尾沉降加剧，沉降最大值出现在房屋边缘处.图7中横坐标表示房屋沉降监测点，1,2，…，6分别代表JZ01-1，JZ01-2，…，JZ01-6，测点位置如图1所示.如图7所示，JZ01-1和JZ01-3之间的差异沉降急剧增大，JZ01-3和JZ01-4之间的差异沉降相比盾构抵达建筑物前也进一步加大，使得建筑物向隧道方向倾斜.2.4 盾构穿越大桥中学后本工况开挖面在离坐标原点54m处，此时盾构已穿越建筑物.相比工况二，地表沉降进一步加大，最大沉降出现在隧道轴线上房屋边缘处(图8、图9).图10中横坐标表示房屋沉降监测点，1,2，…，6分别代表JZ01-1，JZ01-2，…，JZ01-6，测点位置如图1所示.计算结果显示，JZ01-1和JZ01-3差异沉降基本保持稳定，表明大桥中学沿建筑物纵向的倾斜度在盾构穿越至该建筑物中部后不再发生显著变化；而JZ01-3和JZ01-4之间的差异沉降相比盾构在建筑物下面掘进时(图7)进一步加剧，表明在盾构穿越大桥中学后期，其沿建筑物横向的倾斜急剧增加，而大桥中学在横向尺寸较小，基础协调能力较弱，建筑物容易倾斜出现危险，特别是在盾尾脱离建筑物后，施工中应严格控制.2.5 盾构穿越大桥中学地表横向沉降变化规律图11所取横断面为A-A剖面(图1)，图中沉降数据为有限元计算分析的结果.从图11可以看到，当隧道周边存在建筑物后，地表横向沉降不再呈正态分布，建筑物荷载较大的一侧，其沉降也较大，并且因建筑物刚度的影响，在建筑物基础范围内，其地表沉降随着计算点与隧道轴线距离的增加近似呈线性衰减.为控制建筑物沉降，采用了较大的注浆压力(0.35MPa)，较远处地表出现部分隆起.本文采用三维有限元数值模拟的方法，结合现场实测数据分析了当地面存在建筑物时，盾构施工引起的地层位移场的分布特征，以及盾构掘进过程中位移场动态的变化规律.(1)盾构穿越过程中，随着盾构的前进，地层位移场也将随之改变，这是一个动态发展的过程.在盾构穿越建筑物工程中，总沉降最大值发生在盾尾经过建筑物以后，而不均匀沉降最大值发生在盾构经过房屋中部的时候，此两种情况为房屋安全最不利的情况，施工时需要重点关注.(2)当房屋沿隧道纵向尺寸较小时，盾构穿越时容易出现沿隧道开挖方向的倾斜，最危险的工况发生在盾构经过房屋中部时；当房屋沿隧道横向尺寸较小时，盾构穿越时容易出现向隧道轴线方向的倾斜，最危险的工况发生在盾构脱离房屋后. (3)与盾构穿越自由地层相比，在同样的施工条件作用下，穿越建筑物时因基础附加应力，增大了土体竖向变形，为控制沉降，必须增大注浆压力，地表沉降不再符合正态分布规律.【相关文献】[1]POTTS D M, ADDENBROOKE T I. A structure′s influence on tunneling-induced ground movements[J]. ICE Journal of Geotechnical Engineering, 1997, 125(2): 109-125.[2]夏军武, 袁迎曙, 董正筑. 采动区建筑物地基、独立基础与框架结构共同作用的力学模型[J]. 中国矿业大学学报, 2007, 36(1): 33-37.[3]丁智. 盾构隧道掘进对邻近建筑物影响及变形预测研究[D]. 杭州: 浙江大学,2014.[4]PECK R B. Deep excavation and tunneling in soft ground[C]// Proceeding 7th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering. Mexico City, 1969: 266-290.[5]DING Z, WEI X, Zhang T, et al. Analysis and Discussion on Surface Settlement Induced by Shield Tunnel Comtruction of Adjacent Sructure [J]. Disaster Advances, 2012,5(4): 1656-1660.[6]MAIR R J, TAYLOR R N, Burland J B. Prediction of ground movements and assessment of ris of building damage due to bored tunneling[C]//Proceeding of International Symposium on Geotechnical Aspects of Underground Construction in Soft Ground. London, 1996. 713-718.[7]FRANZIUS J N. Behaviour of Buildings due to Tunnel Induced Subsidence[D]. London: Department of Civil and Environmental Engineering, Imperial College of Science, 2003. [8]韩煊, STANDING J R, 李宁. 隧道施工引起建筑物变形预测的刚度修正法[J]. 岩土工程学报, 2009, 31(4): 539-545.[9]魏纲, 裘新谷, 魏新江,等. 邻近建筑物的暗挖隧道施工数值模拟[J]. 岩土力学, 2009, 30(2): 547-552.[10]AKHAVEISSY A H. Analysis of tunnel and super structures for excavation[J]. Scientia Iranica A, 2011, 18(1): 1-8.[11] 刘承磊. 地铁盾构隧道穿越现有建筑物地面变形控制技术研究[D]. 长春:吉林大学,2014.[12] 刘斌. 宁波城市轨道盾构法施工邻近构筑物沉降控制技术研究[D]. 重庆:重庆交通大学,2014.[13] MALEK M, SERESHTEH H, MOUSIVAND M,et al. An equivalent beam model for the analysis of tunnel-building interaction[J]. Tunnelling and Underground Space Technology,2011, 26: 524-533.[14] LIU J F, QI T Y, WU Z R. Analysis of ground movement due to metro station driven with enlarging shield tunnels under building and its parameters sensitivity analysis[J]. Tunneling and Underground Space Technology, 2012, 28: 287-296.。
隧道盾构施工对地表及建筑物沉降影响分析
隧道盾构施工对地表及建筑物沉降影响分析摘要：本文以隧道盾构施工为论述对象，以其对地表及建筑物沉降影响为论述手段，通过笔者理论知识的学习与实践经验的应用，就此展开专业分析关键词：隧道工程；盾构施工；地表沉降；建筑物1.盾构施工对地表及建筑物沉降变形的影响1.1地表沉降规律不论是在何种地层中掘进，盾构施工对地表及建筑物的沉降变形影响大致可经过下述5个阶段：⑴超前沉降。
地层中孔隙水压力因地下水位降低而减小，而围岩有效应力不断增加，在此情况下使地表发生沉降；⑵到达沉降。
盾构到达后会赋予围岩一定的径向压力，当该压力小于地层附加应力时，地表便会发生沉降，反之则隆起；⑶通过沉降。
在盾构扰动作用下，围岩土体因与盾构机间的剪切错动而使地表沉降；⑷盾后沉降。
盾尾过后如若对管片与围岩缝隙间未及时注浆，围岩土体因失去支撑而发生压缩沉降；⑸后续沉降。
盾构完成后，在地层扰动与孔隙水下降等因素的影响下，地表因隧道结构变形而发生沉降。
图1 盾构施工地表沉降规律示意图1.2地表沉降原因隧道盾构掘进所造成的土体扰动与地层破坏为引起地表沉降的主要因素，此外还包括盾构后退、推进方向改变、土体固结与次固结沉降、掘进面土体移动以及盾构空隙等。
当盾构外围附有一层黏土时，将会使盾构过后管片与围岩间空隙增大，如果此时压浆不及时或压浆量不足，便会引发较大程度的地层损失；受管片刚度的影响，在地层压力的作用下，地表会因管片变形而发生沉降。
2.盾构施工影响地表及建筑物沉降变形的因素2.1施工工艺隧道盾构工艺不同，对地层的扰动机理与沉降影响不同，进而作用于邻近建筑物的破坏程度不同；实际上，即使为同一种盾构工艺，在其他因素影响下对地表及建筑物的沉降变形也不相同。
以作业面是否封闭为依据，隧道盾构施工可分为密闭式与敞开式两大类，其中密闭式又分为土压式（常用泥土加压式）与泥水式两种。
对于盾构工艺的选择（即为盾构机的选择），具体应以地质情况为依据合理确定，但原则上必须保证作业面稳定、安全。
盾构掘进参数对地表沉降的影响分析
TECHNOLOGY张恒陈寿根邓稀肥（西南交通大学土木工程学院，成都610031）盾构掘进参数对地表沉降的影响分析摘要盾构法作为地铁隧道施工的一种主要施工方法已在我国得到广泛的应用，由施工引起的地层移动和地表沉降是盾构隧道设计和施工中备受关注的问题。
文章以深圳地铁5号线洪浪—兴东盾构区间下穿广深高速公路立交桥隧道施工为工程依托，通过数值模拟和现场监测，对影响地表沉降的掘进参数进行了模拟分析。
计算结果表明，地表下沉与盾构掘进参数密切相关，适当加大注浆压力能有效控制地表沉降；同时，土舱压力与土体原始侧向压力接近时地表沉降量最少。
实测地表沉降与掘进参数的关系表明，当注浆量一定时，地面沉降随土舱压力的增加而减小；地表沉降随着注浆量及注浆压力的增大而减小。
关键词盾构隧道地表沉降掘进参数数值模拟中图分类号：U456.3文献标识码：A文章编号：1009-6582（2010）05-0048-06修改稿返回日期：2010-05-17作者简介：张恒(1985-)，男，博士研究生，主要从事现代盾构隧道理论研究，E-mail ：zhangheng198517@.1引言随着隧道施工技术的不断完善，盾构隧道法愈来愈成为软弱岩土层或繁忙闹市地区地下工程施工的主要施工方法。
但无论盾构隧道施工技术如何改进，盾构推进对周围土体的扰动影响仍是不可避免的。
如何预测盾构穿越所引起的地层位移,确保已有建(构)筑物正常使用和盾构的顺利掘进，是盾构隧道设计与施工中非常关键的问题[1,2]。
盾构法施工引起周围地层变形的内在原因是土体的初始应力状态发生了变化，使得原状土经历了挤压、剪切、扭曲等应力路径。
地层扰动的影响范围和程度取决于多种因素，包括盾构型式、隧道几何尺寸、施工参数(土舱压力、刀盘扭矩、推进力、出土量、注浆量、注浆压力、盾尾间隙等)、土体的性质及隧道所处的环境、隧道上部荷载的影响等[3~6]。
本文以深圳地铁5号线洪浪—兴东盾构区间下穿广深高速公路立交桥隧道施工为工程依托，对影响地表沉降的掘进参数进行了模拟分析，研究成果不仅能用于指导该地铁的盾构施工，同时可为今后类似工程建设积累宝贵的经验，具有重要的经济效益和社会效益。
盾构掘进施工对上部建筑结构沉降影响刘亚军
盾构掘进施工对上部建筑结构沉降影响刘亚军发布时间：2021-05-31T10:27:34.680Z 来源：《基层建设》2020年第30期作者：刘亚军[导读] 摘要：在进行盾构掘进施工时，可能会对上部建筑结构产生一定影响，造成上部建筑结构出现沉降现象，直接影响盾构掘进施工效果和上部建筑结构稳定性。
中铁隧道局集团河南洛阳 471000摘要：在进行盾构掘进施工时，可能会对上部建筑结构产生一定影响，造成上部建筑结构出现沉降现象，直接影响盾构掘进施工效果和上部建筑结构稳定性。
基于此，应对盾构掘进施工以及上部建筑结构沉降现象表现形式展开研究，了解盾构掘进施工与上部建筑结构沉降之间关系，并按照具体影响规划合理举措。
控制盾构掘进施工对上部建筑结构的沉降影响，保障盾构掘进施工区域上部建筑结构质量效果和稳定性。
关键词：盾构掘进；建筑结构；沉降引言由于建筑结构会因外力作用干扰而出现沉降现象，造成建筑结构整体稳定性和安全效果下降，建筑物中居住者人身安全和财产安全也会受到极大威胁。
而盾构掘进施工也会产生一定外力作用，这就会对上部建筑结构产生不利影响，建筑结构出现沉降问题的可能性大大提升。
为此，必须强化盾构掘进施工研究力度，结合盾构掘进施工要求规划控制举措，降低盾构掘进施工对上部建筑结构沉降影响。
1盾构掘进施工的概述所谓盾构掘进技术是指利用盾构机装置对地下特定区域进行掘进施工的技术。
该技术主要应用在隧道施工中，这就应保证盾构掘进施工的安全性，继而满足隧道工程安全建设要求。
为保障盾构掘进施工效果，应在施工之前规划盾构机运行参数和前进方向，避免盾构机在运行和掘进施工时遇到阻碍，发挥盾构掘进技术在隧道工程建设施工中作用效果，为隧道工程掘进以及后期建设施工提供便利支持。
2盾构掘进施工对上部建筑结构沉降的影响 2.1建筑地层水平位移在盾构掘进施工过程中，可能会出现建筑地层水平位移现象，而且随着盾构掘进向前推进，上部建筑地层水平位移现象越来越严重，导致上部建筑结构沉降问题越来越严重，直接影响建筑结构质量安全和后期使用寿命。
盾构掘进施工对上部建筑结构沉降影响分析
盾构掘进施工对上部建筑结构沉降影响分析发布时间：2021-04-19T14:51:40.947Z 来源：《工程管理前沿》2021年1月第2期作者：张娇[导读] 现如今，我国的经济在快速发展，社会在不断进步，盾构法施工不可避免地会对隧道周围岩体产生扰动张娇21030319830802****摘要：现如今，我国的经济在快速发展，社会在不断进步，盾构法施工不可避免地会对隧道周围岩体产生扰动，引发不同程度的土体变形和地表沉降，对地表结构造成不利影响。
因此，以轨道交通5号线12标段西站街站—建设路站区间隧道工程为背景，利用ABAQUS有限元软件，建立三维盾构开挖模型，在考虑了盾构单元、管片单元、等代层单元、土体单元的协同作用后，分析了现场沉降监测结果和数据模拟结果，发现模拟出的沉降结果曲线与实测结果曲线走势相似。
该研究结果可为盾构左线施工提供一定的理论指导。
关键词：地铁；盾构法；数值模拟；建筑物沉降；等代层；隧道围岩引言盾构法作为地下空间拓展的一种工法，具有施工占地小、对周边环境影响小、施工环境好、机械化程度高、开挖速度快、安全性高、成型隧道质量高等特点。
然而，由于盾构机所穿越地层具有不可预见性和复杂多变等特点，施工中往往存在着许多不可预见的风险，特别是在不良地质条件下穿越建筑物时，施工风险极大，可能会造成对建筑物的损坏和破坏，造成重大财产损失或人员伤亡事故。
所以，在盾构上部建筑施工中一定要严格把关，控制好一切不利因素。
1概述盾构法作为地下空间拓展的一种工法，具有施工占地小、对周边环境影响小、施工环境好、机械化程度高、开挖速度快、安全性高、成型隧道质量高等特点。
然而，由于盾构机所穿越地层具有不可预见性和复杂多变等特点，施工中往往存在着许多不可预见的风险，特别是在不良地质条件下穿越建筑物时，施工风险极大，可能会造成对建筑物的损坏和破坏，造成重大财产损失或人员伤亡事故。
所以，在盾构上部建筑施工中一定要严格把关，控制好一切不利因素。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
图1 单位 �m) � 穿越建筑物段地层横剖面图 (
�� 右线 和左 线隧 道先 后要下 穿住 宅群 � 它 们多 为 2 0 世纪 7 0 年 代末 至 8 0 年 代初 建 造 的 砖 混 结 构 房 屋 � 建筑 结构 多已 老化 � 抗变 形能 力很 差 � 本文 的 主要 研究 对象 为右 线 和 左线 隧 道 正上 方 的 A 3 8住 宅楼 � 其 为 5 层 砖 混 结 构 � 建 筑 平 面 尺 寸 为 4 9 . 2 m�9 . 7 m� 条 形 基 础 埋 深 约 为 0 . 5 m�右 线 � 左 � 线中心线与房屋纵轴线的夹角分别 为5 和5 1 � 5 �
第 4 期 ���������主要土层的物理力学性质参数
层号 �2 �1 �2 �3 �1 �2 �2 地层名称 砂质粉土��� 淤泥质粉质黏土 淤泥质粉质黏土 淤泥质粉质黏土 淤泥质粉质黏土 淤泥质粉质黏土 粉质黏土��� 含 水 量� % 2 7 . 7 � 4 1 . 9 � 4 3 . 5 � 4 4 . 7 � 3 6 . 4 � 3 7 . 6 � 3 4 . 0 � 重 度� ( k N�m-3 ) 1 8 . 9 � 1 7 . 6 � 1 7 . 2 � 1 7 . 0 � 1 7 . 7 � 1 7 . 5 � 1 8 . 1 � 孔隙比 0 . 7 8 9 1 . 1 6 4 � 1 . 2 2 8 � 1 . 2 8 1 � 1 . 0 5 7 � 1 . 1 0 0 � 0 . 9 9 4 � 内 聚 力� k P a 1 3 . 5 � 1 4 . 0 � 1 4 . 5 � 1 5 . 0 � 1 4 . 0 � 2 2 . 0 � 内 摩 擦 角� ( ) � 9 . 6 � 1 0 . 0 � 9 . 6 � 1 0 . 5 � 1 0 . 9 � 1 3 . 0 �
1 �工程概况
6 3 4 0 � �杭 州 地 铁 1 号 线 某 区 间 隧 道 采 用 2 台 � � � mm 盾构机 同 向 进 行 右 线 和 左 线 隧 道 掘 进 右 线 � 左 线盾 构分 别于 2 0 0 9 年1 0月1 2日 和2 0 1 0年 1月 1 3 日 始发 � 于 2 0 1 0 年5 月3 0日 和2 0 1 0年 9月 1 2 日 先后 到达 � 隧 道衬 砌采用 标准 环加 左转 弯环 或右 转 弯环 的 形 式 � 错 缝 拼 装 � 标 准 环 管 片 的 外 径 为 6 . 2 m� 内 径为 5 . 5 m� 宽 度为 1 . 2 m� 施 工区 域地 基土为 河口 相冲 海积 沉积 物 � 主要
� � 工 程实 践表 明 � 盾构法 隧道 掘进 施工 控制 不当 极 易造 成地 表建 筑物受 损或 损毁 � 这 已引 起了 科技 工 作者 的广 泛 关 注 � 已 有 的相 关 研 究
� � 1 6
由粉 性土 � 砂 性土 组成 � 具有 成层 分布 的特 点 � 隧 道主 要穿 越淤 泥质 粉质黏 土 � 黏土 � 粉 质黏 土 � 含 砂粉 质黏 土等 土层 � 其 中 下 穿 A3 8住 宅 楼 段 的 地 层情 况如 图 1 所示 � 主 要土层 的物 理力 学性 质参 数 见表 1�
多针对框
架 结构 建筑 物 � 且认 为盾构 隧道 施工 对框 架结 构建 筑 物的 影响 较小 � 而 对砌体 结构 建筑 物影 响方 面的 研 究成 果很 少 � 相对 框架结 构 � 砌体 结构 建筑 物受 到 的影 响要 更为 显著 � 本 文基 于杭 州地铁 1 号线某 区间 隧道 工程 下穿 住 宅群 施工 中 1 3 栋 建 筑 物底 部 及 屋 顶 沉 降监 测 数 据 � 研 究盾 构隧 道掘进 对砌 体结 构建 筑物 沉降 的影 响 规律 �
第3 第 4期 � �� � �� �� � 中 国 铁 道 科 学 � 3卷 � 2 0 1 2 年 7 月 � �� �� �� � �CH I NA RA I LWAY S C I E NC E �� � � � �
文章编号 �1 0 0 1 4 6 3 2� 2 0 1 2� 0 4 0 0 3 8 0 7 -
V o l . 3 3 N o . 4 �
�2 J � l 0 1 2� �
盾 构 隧 道 掘 进 对 砌 体 结 构 建 筑 物 沉 降 的 影 响
孙宇坤1� 关富玲2
( ) 1. 浙江工业大学 建筑工程学院 � 浙江 杭州 �3 1 0 0 1 4�2 . 浙江大学 建筑工程学院 � 浙江 杭州 �3 1 0 0 5 8 先 掘进 ) 和左 �� 摘 � 要 � 结合杭州地铁 1 号线某区间隧道工程 下穿 1 3 栋住宅群的盾构 施工 � 通过右 线隧道 ( 线隧道 ( 后掘进 ) 下穿建筑物整个施工期间的建 筑物底 部与屋顶 沉降的 监测及 分析 � 研究 盾构隧 道掘进 施工对 地表砌体结构建筑物沉降的影响规律 � 结果表 明 � 砌体 结构建筑 物的沉 降历时 规律有 别于天 然地表沉 降 � 尤其 是后续沉降阶段的下沉量占累积 沉降量的比例明显大 于天然 地表 � 右线 施工稳 定之后 � 砌 体结构 建筑物 底部与 屋顶的沉降曲线均基本符合高斯 正态分布 � 左线通过后 不再符合 高斯分 布规律 � 砌体结构 建筑物 屋顶的 沉降曲 线均与其邻近立面底部沉降曲线 较为接近 � 单线隧道施工时 � 砌体结构建筑物的 沉降曲线可 用地表沉 降 P e c k公 式表达 � 但两者存在着本质差别 � 杭州地区砌体结 构建筑物沉降槽的地层损失率取值范围一般为 0 . 7% �6 . 4% � 平均值为 1 . 9 8 % � 沉降槽宽度参数的 取值范围一般为 0 . 3 6�1 . 7 7� 平均值为 0 . 7 8� �� 关键词 � 地下铁道 � 盾构隧道 � 施工 � 砌体结构建筑物 � 沉降 2 3 1 . 3�T U 7 4 6 . 1 �� 中图分类号 � U �� 文献标识码 � A� �1 � � � � 0 . 3 9 6 9 . i � � n . 1 0 0 1 4 6 3 2 . 2 0 1 2 . 0 4 . 0 7 j -