上海软土地铁隧道变形影响因素及变形特征分析概况
软土地层地铁区间隧道工程建设风险分析
1.引言都市轨道交通因其运量大、速度快、延误少、低能耗、少污染、乘坐舒适以便等长处，被世界许多大型都市广泛采用，并作为处理大中都市公共交通运送问题旳有效途径。
作为都市轨道交通重要形式旳地铁不仅在上海、北京、广州等大型都市大量修建，在杭州、南昌、苏州等中小都市也纷纷进行规划建设。
由于地铁建设工程规模大、发展快、技术和管理力量难以充足保证等客观原因，对地下工程安全风险旳认识不客观，风险管理不科学，风险管理旳投入不到位等原因，地铁工程建设中旳风险形势严峻，尤其是软土地层地铁区间隧道建设期风险令人担忧。
据报道，上海地铁4号线隧道旁通道施工，因流砂引起隧道构造损坏及周围地区地面沉降，导致三栋建筑物严重倾斜，防汛墙局部塌陷导致防汛墙旳围堰管涌，直接经济损失初步估算为1.5亿元人民币；杭州地铁一号线湘湖站北基坑发生坍塌事故，导致21人死亡，24人受伤，事故直接损失近5000万元。
伴随公民物权意识和维权意识旳不停增强，环境保护、社会影响意识也越来越强烈，安全生产和文明施工已成为目前地铁建设管理旳重点。
因此，结合软土地铁区间隧道施工工法对工程建设期风险进行分析，并研究动态风险控制和有效应急管理等防备风险旳管理对策和详细措施具有重要意义。
2．软土地铁区间隧道风险分析2．1风险特点与机理软土地层具有含水量高、孔隙比大、压缩性高、强度低、敏捷度高和易触变、流变旳特性，在外动力作用下土体构造极易破坏，区间隧道线穿行于软土地层中极易产生压缩变形、坍塌等现象，并引起地面沉降甚至地面忽然塌陷等危害事件。
软土地铁区间隧道因工程地质和水文地质条件及工程环境条件及其复杂，线路埋置深、受地下水影响大，参建单位多，施工工法多，工程前期工作量大，规划阶段制约原因多，施工技术复杂、不可预见风险原因多和对社会环境影响大等风险特点。
因地铁施工对周围地层旳扰动，或工程发生涌水涌砂事故，或深基坑降承压水施工等，会引起地面变形而导致地面建、构筑物倾斜、构造开裂、出现渗漏水甚至倒塌事故；会导致路面塌陷，导致地下管线旳破裂；也会使邻近旳地下隧道产生位移、变形、渗漏水，甚至构造开裂受损。
上海软土地铁隧道变形影响因素及变形特征分析概况
上海软土地铁隧道变形影响因素及变形特征分析概况引言随着城市化进程的加速，地铁交通成为了城市最为重要的交通方式之一。
然而，在建设地铁隧道的过程中，一些地铁隧道出现了变形和掌管事件。
上海地铁隧道作为中国地铁发展最早的城市之一，软土地域内的地铁隧道变形问题日益显著。
为了加深对上海软土地铁隧道变形因素及特征的认识，本文将进行分析和总结。
上海软土地铁隧道变形影响因素分析地基渗透率地基的可渗透性对地铁隧道的变形有着至关重要的影响。
隧道因为建设时间、地层的不同等原因，其周围地质环境的渗透率也有很大的差异。
上海地铁隧道多建设在软土环境中，而软土属于半不均一介质，导致水分扩散速度慢，湿度变化会导致软土的体积发生变化，地铁隧道就容易出现变形事件。
地下水位变化地下水位的变化通常会引起土壤的干缩和湿润，这对于地铁隧道来说，可能会导致有价值的变形和沉降。
上海地区由于处于长江三角洲地区，潮汐作用的影响会造成地下水位剧烈波动，为地铁隧道变形带来了巨大风险。
人工地层变形由于地铁隧道挖掘的深度和强度，自身载荷和周边地质环境的影响，都将使得地下岩土呈现不稳定状态，造成地陷和地表塌陷，那么随之而来的就是软土地层变形的激烈程度变化。
在建设地铁隧道时，需要进行充分的钻探和地质勘探工作，并且需根据地质环境进行合理的人工地层控制，以规避地铁隧道变形引发的安全事件。
地质环境变化在地铁隧道建设完成后，当周筑路及地表建筑物的改变，地下水位的变化和地基的固结，都会对地铁隧道的稳定性和变形带来新的影响。
这些变化因素的特性复杂，需要进行现场检测，并分析正确的地质环境和地质条件，为地铁隧道的变形控制工作提供支持。
上海软土地铁隧道变形特征概述地铁隧道纵向变形特征地铁隧道在施工和使用过程中，往往会呈现出纵向变形特征，主要方向是隧道中心线纵向上的收缩变形。
在上海建设过的地铁隧道中，此类变形比较常见，影响因素主要是地铁隧道挖掘时，造成的垂直松软带与隧道内径差异引起的隧道衬石端部的齿状挤压及隧道衬石的变形所造成。
软弱土层中典型地铁车站结构的动力响应特征上海正处于地下轨道
软弱土层中典型地铁车站结构的动力响应特征上海正处于地下轨道交通开发与建设的大发展时期，新建和待建的大型地下轨道交通数量迅猛增加。
至2012年，上海轨道交通将形成13 条线路、300多座车站、运营总长度超过500km的轨道交通基本网络；根据客流预测，届时可承担日均客流约800万人次。
另一方面，上海位于环太平洋地震带上，自公元288年上海有地震破坏的文字记录以来，上海及其邻近地区发生过多次中强地震。
近30年来，上海多次受周边地区中强地震和本地有感地震的影响。
例如：1979 年溧阳6.0 级地震、1984 年南黄海6.2级地震、1990年常熟太仓5.1 级地震、1996 年东海6.1 级地震, 上海均有较强烈震感。
地铁工程是生命线工程的重要组成部分，地铁车站结构的抗震问题有理由成为人们关注的热点和焦点。
历史震害调查表明，地震对地下结构的破坏是客观存在的，而且类似于上海的深厚软弱覆盖土层会增大地震作用的强度，加重建筑结构的震害。
由此可见，开展城市地铁建筑结构的抗震研究，对于改善上海以及我国城市地铁建筑结构抗震性能，提升城市抗震防灾水平、确保未来城市可持续发展具有重要意义。
本文基于大型通用有限元计算软件平台Ansys，对上海市软弱土层中典型地铁车站结构地震动力响应进行了系统的数值模拟计算与分析。
考察了典型地铁车站在埋深、车站建筑结构形式、地震波型等敏感性参数下的动力响应特征。
据此探讨了此类参数对地铁车站结构的影响，为提高地下轨道交通建筑抗震设计水平、改进地铁车站建筑抗震设计方法提供了依据。
数值计算模型的建立以上海某典型地铁车站结构为研究对象。
如图1所示，其横剖面为两层三跨的钢筋混凝土闭合框架结构。
车站结构总宽高为21.20m×12.02m，中柱沿车站纵向间距为8.5m。
车站的结构柱采用C40等级混凝土，内衬墙和梁均采用C30等级混凝土。
结构的基本构件尺寸、材料参数列于表1。
车站结构顶部覆土3.50m，属于浅埋地下结构。
软土地铁隧道沉降分析
（一）土质因素的影响
我国的软土地区分布不均匀，软土地区的土质疏松，土层厚度的均匀性较差，土壤的固结和蠕变具有复杂性，土壤横向和纵向的各向异性差，对载荷的承载耐久性不强。第一，由于土层厚度分布不均匀，致使不同厚度的软土在承载相同程度的载荷时，产生局部坍塌和沉降，给隧道的安全性和耐久性造成影响；第二，由于软土地区的土质疏松，承载力较分散不易集中，不能承受较大的载荷，更谈不上频繁变化的交变载荷，使地铁隧道的承载力下降；第三，由于软土土质的固结和蠕变具有复杂性，致使软土地区的软土的载荷承受力和沉降趋势不可控制，给地铁隧道的安全营运埋下了隐患；第四，由于软土地区的软土土质的各异性较差，致使软土在承受横向载荷和纵向载荷时，呈现出不同程度Байду номын сангаас承载力，致使地铁隧道的承载力不均匀[2]。
（四）列车交变载荷因素影响
在地铁运营过程中，列车产生的交变载荷过大会影响地铁隧道的沉降，给地铁的安全营运造成一定程度的影响，进而影响乘客乘坐的舒适性。第一，地铁营运过程中，列车本身的重量、速度、加速度等因素形成一定的动量、动能、载荷等，这些动量、动能、载荷均会对地铁的隧道产生一定程度的冲击，当动量、动能和载荷过大时造成地铁隧道的沉降；第二，地铁营运过程中，客流量较大时，乘客在等待地铁和乘坐地铁时亦会对地铁隧道产生一定程度的载荷，当客流量超过地铁隧道的承载范围时，地铁隧道就会产生不同程度的沉降[3]。
（二）对地铁隧道的结构进行合理的规划和设计
在地铁项目的规划设计阶段，规划设计人员要根据相关部门勘查的土质数据，分析软土地区土质的疏松性、固结性、蠕变性、各向异性等，同时考虑地上其它地上建筑的影响，设计出科学合理的地铁隧道结构。第一，地铁项目的规划设计人员要结合承建地区的土质特征，进行地铁隧道结构的规划设计，避免因土质疏松造成地铁隧道的沉降；第二，地铁项目的规划设计人员要结合地区的地下水位特征及其水位变化，进行地铁隧道结构的规划设计，避免因地下水位的变化造成地铁隧道的沉降。
上海地铁运营线路隧道变形分析及研究
Value Engineering0引言上海地铁已形成运营里程稳居世界前列的城市网络大动脉，分担公交出行比例超70%，日均客流超千万，迄今为止运营里程稳居世界前列，已达831公里，上海地铁规模化、网络化的形成不仅提升了城市活力，更进一步方便了乘客的日常出行。
因此，全网的安全运营给上海地铁管理方带来巨大挑战。
全面关注隧道结构的变形状态是上海地铁重点实施的工作之一。
本文在撰写之前，充分考虑上海地铁目前全网络的运营区间的变形状态，通过总体比对分析，选取2号线客流量较大、区间长度较长、变形特点较为突出的A 站-B 站为典型案例，分析自投运15年以来，隧道结构的变形情况，结合目前隧道结构的总体情况并进行合理评估，为上海地铁的运营管理和维护提供参考建议。
1概况2号线东西横穿市中心且贯穿浦东、虹桥机场及火车站，与多线路形成换乘枢纽，A 站-B 站位于西侧，长约5.8km ，包含a 、b 、c 、d 四个风井以及一个泵站。
上方地势平坦，地面标高大部分处于2m ~5m ，区域基岩上层覆土为约350m 第四季松散沉积物，主要由粘性土层、粉性土层和砂性土层组成[1]，自上而下为表土层、软土层、一般粘性土层、第一硬土层、第一砂层、第二硬土层、第二砂层等[2]。
受古河道切割影响，第⑥层硬土层缺失，第⑤层厚度较大。
A 站-B 站为单圆通缝隧道，建设期易拼装和定位、衬砌环施工应力相对小、变化控制量更精细，管片成型效率较高。
盾构推完后，结合土体特点加之地层扰动，出现一定变形，隧道上方近年来无新建建筑物和构筑物，但监测数据仍有波动，因此，该区间结构变形也是上海地铁运维管理方的关注重点。
2A-B 区间变形监测分析A 站-B 站隧道监测重点围绕沉降和收敛展开，频率均为2次/年，在上、下半年进行。
针对数据超标区域，经综合判定后频率提升至1次/月，稳定半年后降频。
2.1沉降分析A 站-B 站按照“五环一点，遇缝必设”的原则布设道床沉降监测点，间距约6m ，水准仪测点数量超2800个。
上海地铁盾构隧道纵向变形分析
上海地铁盾构隧道纵向变形分析第一篇：上海地铁盾构隧道纵向变形分析上海地铁盾构隧道纵向变形分析【摘要】隧道若发生纵向变形将严重影响到隧道结构的安全。
分析探讨了纵向变形的发生、变化情况以及隧道结构和防水体系所允许的纵向变形控制值。
结合工程实践,对隧道发生的典型沉降曲线规律进行了深入的分析,其结论对有效控制隧道纵向变形具有指导意义。
【关键词】隧道;通缝拼装;纵向变形;环缝;错台;防水;失效至2020年,上海将建成轨道交通运营线路达到20条、线路长度超过870 km以及540余座车站的网络规模。
这其中,以盾构隧道结构为主的地下线路几乎占到一半。
控制隧道纵向变形是确保隧道结构安全的重要因素之一。
在研究隧道纵向变形时,我们首先要关注这种变形是以何种方式发生、又是如何发展变化以及隧道变形控制值是多少等问题,本文对这些问题进行了分析探讨。
1、盾构隧道结构和构造设计盾构法隧道是由预制管片通过压紧装配连接而成的。
与采用其它施工方法建成的隧道相比,盾构隧道明显的特点就是存在大量的接缝。
1 km长的单圆地铁盾构隧道需要五~六千块管片拼装而成,接缝总长度约是隧道长度的20余倍。
因此,盾构隧道的多缝特点已成为隧道发生渗漏水最直接或潜在的因素之一(见图1)。
在盾构拼装结构中,接缝有通缝和错缝之分,现以单圆通缝盾构隧道为例进行隧道纵向变形分析。
1.1 盾构隧道结构与构造设计 1.1.1 管片厚度、分块及宽度单圆通缝隧道管片厚度350mm,管片为C55高强混凝土,抗渗等级为1 MPa。
一环隧道由6块管片拼装而成(一块封顶块F、两块邻接块L、两块标准块B和一块拱底块D),圆心角分别对应16°、4×65°和84°(见图2a)。
封顶块拼装方便,在拱底块上布置了两条对称的三角形纵肋。
整个道床位于拱底块内,底部没有纵缝,对底部环缝渗漏水有一定程度的抑制作用,可大大降低处理底部渗漏水的难度。
1.1.2 纵缝和环缝构造在管片环面中部设有较大的凸榫以承受施工过程中千斤顶的顶力,可有效防止环面压损,既利于装配施工,又易于整个环面凹凸榫槽的平整密贴,提高管片外周平整度;并可提高环间的抗剪能力,控制环与环之间的剪动,同时也可减少对盾尾密封装置的磨损。
上海古河道软土地层地铁车站深基坑变形分析
安徽建筑中图分类号：TU753文献标识码：A文章编号：1007-7359（2023）6-0111-03DOI:10.16330/ki.1007-7359.2023.6.0420前言城市轨道交通是减少地面交通对周边环境影响的必然选择，尤其是在上海超2000万人口的国际化大都市，其轨道交通网的建设步伐正在逐步加快，规划到2025年上海轨道交通和市（郊）域铁路总里程将达960km ，大部分地铁车站采用深埋地下结构，作为世界上三大软土地基城市之一的上海，其典型沿海软土地层地铁车站深基坑开挖，引起的围护结构变形和地表沉降，对周边环境造成了不利影响，因此地铁车站基坑施工的变形控制和周边环境保护问题也越来越引起建设各方和专家学者的重视。
本文结合上海轨道交通市域线某地铁车站基坑工程，在对基坑围护结构变形实测数据分析的基础上，采用软件计算分析不同工况下基坑受力和变形情况，以期对类似古河道软土地层地铁车站基坑工程提供借鉴。
1工程概况1.1工程简介上海轨道交通市域线某地铁车站位于浦东新区，基坑设三道封堵墙，分为四个独立基坑，其中四区基坑先行实施，采用明挖顺作法施工，基坑环境保护等级为二级。
场地为古河道沉积区，车站坑底标准段位于⑤1黏土层，围护结构底位于⑤32粉质黏土与粉砂互层中。
平均地下水位埋深为0.5～0.7m ，地层自上而下分布见表1。
1.2基坑支护方案车站四区基坑采用1000mm 、1200mm 地连墙作围护结构，设六道支撑，一、三道为1000mm×1200mm 混凝土支撑，二、四、六道为Φ609×16钢支撑，五道为Φ800×20钢支撑。
基坑底部以下3m 采用高压旋喷桩进行抽条加固，抽条加固的截面积为3m×3m,面积置换率为50%。
设计基底垫层为20cm 厚C30早强素混凝土。
图1基坑断面图2基坑施工及变形情况现场监测结果显示，四区基坑56～57轴开挖期间，其地连墙深层水平位移监测点位CX54处出现较大变形，2021年6月6日底板浇筑完成后的累计变形达到98.18mm ，2021年10月7日结构封顶后最后一次监测时累计变形为102.3mm 。
上海软土地铁隧道变形影响因素及变形特征分析
上海软土地铁隧道变形影响因素及变形特征分析王如路(上海地铁运营有限公司)摘要: 盾构法隧道是上海软土地铁隧道的主要型式,隧道过大的纵向和横向变形是危及结构安全的重要病害之一。
根据上海地铁隧道结构长期监测数据和监护实践,对其结构变形产生的原因、变形过程及变形特征进行了分析,所得到的结论有助于指导地铁隧道日常维护和变形控制。
关键词: 地铁隧道; 纵向沉降; 变形; 渗漏水; 破坏上海地铁建设经过近30年的持续探索、试验研究和实践,在设计和施工方面取得了大量的技术成果和实际经验,形成了一整套适合上海地质条件和施工环境特点的地铁建设工程设计和施工方法。
目前,随着上海轨道交通网络化运营的初步实现,工作日客流维持在320 万人次以上, 最大日客流超过382. 8万人次,客流量占公交比重超过20 % 。
面对如此庞大的轨道交通网络和客流状况,地铁隧道结构安全愈显重要。
隧道变形的稳定可控是地铁安全运营的重要保障之一,其纵向变形及防水研究越来越受到工程设计、施工和运营单位的重视。
道发生渗漏水的最直接因素。
单圆通缝隧道管片厚度350 mm ,管片混凝土强度为C55 ,抗渗等级为1 M Pa。
一般隧道衬砌环由6 块管片拼装而成,即由一块小封顶块F、两块邻接块L、两块标准块B 和一块大拱底块组成(见图1 )。
( 1 )大拱底块布臵了两条对称的三角肋, 在隧道施工期间可搁臵运输用的轨枕,提供运输通道;在整体道床浇筑后,有利于加强道床和隧道间的整体联系,增加隧道底部刚度,提高道床与衬砌间的环向抗剪力;在运营期间,可控制道床与隧道脱开后发生的相对移动。
( 2 )在靠近隧道外弧面设弹性密封垫槽, 内弧面设嵌缝槽。
( 3 )在管片环面中部设了较大的凹凸榫, 既利于施工装配、定位和拼装密贴,又可以提高施工过程中承受千斤顶顶力的能力,有效防止环面压损,同时也可提高隧道环向接头部位的抗剪能力,有利于协调隧道纵向差异沉降。
1 地铁盾构隧道特点在上海轨道交通建设中,其区间隧道大多采用盾构法施工,在盾构隧道拼装型式中又以通缝拼装居多数。
软土地区地铁基坑变形类型介绍
软土地区地铁基坑变形类型介绍围护结构的变形随着地铁基坑施工挖掘的不断深入，基坑结构土体重力释放会对墙体施加应力影响，而形成墙体形变现象。
同时在结构整体质量不达标的情况下，会形成基坑墙体的不均匀沉降问题。
维护结构变形的主要特征纵向形变位移的产生。
如当前国内较为常见的条形基坑结构形式，在使用钢管作为体系结构材料的情况下，基坑支护结构刚度较弱，在基坑挖掘施工过程支撑体系不能很好地抵消周围土体施加的载荷，支撑结构约束力对纵向形变的控制能力不足，随着基坑施工的推进，基坑开挖区域纵向水平问题幅度增大，初始位移与后续的形变累积，形成严重的基坑形变问题。
基坑隆起变形隆起变形是基坑形变问题的重要形式，该可视的基坑形变现象在软土地质条件下更为显著。
形成基坑隆起变形问题的主要原因可分为以下几种。
（1）基坑施工过程中的挖方施工，导致土体重力释放，土体势能导致基坑基底形成向上回弹现象。
（2）基底回弹条件下，基坑结构土体出现松动现象，结构紧密度下降，出现更显著的基底隆起现象。
（3）在基坑施工过程中，受结构形变的影响，在结构水平位移形变方向上，基坑体系会对土体施加挤压应力，形成基坑隆起变形。
（4）软土地基条件下，基坑土体含水量较高，水体粘附作用明显，土体粘聚形成基坑隆起变形。
基坑周围地层移动（1）基坑土体隆起导致的周围地层移动软土地基基坑土体隆起的重要特点是坑底中心区域隆起幅度最高，基坑挖掘停止后形变逐渐消失。
而在基坑挖掘不断进行的过程中，基坑深度不断增加，内外高度差不断增大，这种深度差值会导致外部载荷通过土体施加给基坑结构的应力水平不断提高，当应力水平超过一定限值，则会导致基坑围护结构形成内向移动，从而形成塑性隆起。
这种塑性隆起使基坑机构形成不会弹性形变，相接触的地层也会相应出现移动，甚至不均匀沉降问题。
基坑隆起形变导致的周围地层移动与基坑开挖深度直接相关，在相对挖深较浅位置出现隆起现象的情况下，地层移动更明显。
（2）围护结构位移导致的周围地层移动围护结构位移使基坑向外部土体施加的应力体系形成变化，打破原有的应力平衡状态，随着基坑施工的进行，围护结构形变加剧达到一定程度时，周围地层也将在应力影响下出现相应的移动现象。
盾构隧道施工时周围土体的变形分析
盾构隧道施工时周围土体的变形分析摘要：在上海等软土地区，虽然多条地铁线路成功的下穿越已建运营隧道，但新建隧道下穿越已运营隧道时周围土体的变形特性及运营隧道的变形性状仍需总结。
本文基于某新建隧道盾构推进工程实例，分析了隧道施工中周围土体变形特点，可为同类工程提供经验。
关键词：土体变形特性；隧道施工Abstract: in Shanghai and other soft soil area, although several subway lines of successful cross already built tunnel operation, but under the new tunnel through already operation when the soil around the tunnel deformation characteristics and operation of tunnel deformation character still need to be concluded. This paper based on a new tunnel shield thrusting engineering examples, this paper analyzes the surrounding soils in tunnel construction deformation characteristics, to provide experience for the similar engineering.Keywords: soil deformation characteristics; Tunnel construction0 引言在大规模的城市地下轨道交通建设中，新建隧道不可避免的下穿越已运营地铁隧道，在上海等软土地区已进行了很多相关方面的研究[1-4]，尽管上海地区已有多条地铁线路、公路隧道成功下穿越运营隧道，但下穿越中新建隧道周围土体变形特性仍需理论分析及经验总结[5]。
上海地铁4号线隧道长期纵向变形特征分析与安全评估
０ 引言
目前，上海已经运营 １４条轨道交通路线，总里程 达 ５４８ｋｍ，建成车站 ３３７座，预计 ２０２０年轨道交通运 营路线将达到 ２２条，成为世界上轨道交通规模最大的
城市之一。由于上海地区脆弱的地质环境条件，上海 市轨道交通线路长期遭受地面沉降影响而发生差异沉 降和隧道沉降，严重影响了轨道交通的运营质量和运 营安全。上海位于软土地区，大多数轨道交通埋置在
收稿日期：２０１７－１２－２０；修回日期：２０１８－０４－０２ 基金项目：国家自然科学基金重点项目资助（４１３３０６３３）；国家自然科学基金青年基金资助（４１６０２２８３） 第一作者简介：史玉金（１９７６—），男，河南方城人，２００２年毕业于中国地质大学（武汉），水文地质专业，硕士，教授级高级工程师，主要从事地质环境 调查研究工作。Ｅｍａｉｌ：ｓｈｉｙｕｊｉｎ１９７６＠１６３．ｃｏｍ。通信作者：李明广，Ｅｍａｉｌ：ｌｍｇ２００６６０２８＠ｓｊｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｕｒｉｎｇｔｈｅｌｏｎｇｔｅｒｍ ｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆＳｈａｎｇｈａｉＭｅｔｒｏ，ｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔｉｎｄｕｃｅｄｍｅｔｒｏ ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓａｆｅｔｙｓｈｏｕｌｄｂｅｓｏｌｖｅｄ．Ｈｅｎｃｅ，ｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｕｎｎｅｌｏｎＳｈａｎｇｈａｉＭｅｔｒｏＬｉｎｅＮｏ．４ｉｓｅｖａｌｕａｔｅｄｆｒｏｍ ｔｈｅａｓｐｅｃｔｓｏｆｃｕｒｖａｔｕｒｅｒａｄｉｕｓ， ｒｅｌａｔｉｖｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｂｓｏｌｕｔｅ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔｏｆｔｕｎｎｅｌｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｃｕｒｖｅｓ； ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｌｏｎｇｔｅｒｍ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｒｅ ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｉｌｙ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ； ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｍｅｔｒｏ ｔｕｎｎｅｌ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｌｏｗｅｒｓｏｉｌｉｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｓｏｍｅｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓａｒｅｄｒａｗｎａｓｆｏｌｌｏｗｓ：（１）Ｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍｅｔｒｏｔｕｎｎｅｌ ｖａｒｉｅｓｆｒｏｍ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔｔｏｕｐｌｉｆｔｗｉｔｈｔｉｍｅ；３ｙｅａｒｓａｆｔｅｒｔｕｎｎｅｌｏｐｅｒａｔｉｏｎｉｓｔｈｅｔｉｍｅｐｏｉｎｔｆｏｒａｂｏｖｅｍｅｎｔｉｏｎｅｄｖａｒｉａｔｉｏｎ． （２）Ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｔｕｎｎｅｌｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｔｈｅｍｅｔｒｏｓｔａｔｉｏｎ，ｗｈｅｒｅｔｈｅｃｕｒｖａｔｕｒｅｒａｄｉｕｓｏｆ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｃｕｒｖｅｉｓｌｅｓｓｔｈａｎ５００ｍ ａｎｄｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｂｅｎｄｉｎｇｉｓｇｒｅａｔｅｒｔｈａｎ１／２５０，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｔｈｅｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎ ｓｔａｔｉｏｎａｎｄｔｕｎｎｅｌ．（３）ＴｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｃｕｒｖａｔｕｒｅｒａｄｉｕｓｏｆｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｃｕｒｖｅｏｆＳｈａｎｇｈａｉＭｅｔｒｏＬｉｎｅＮｏ．４ｍａｉｎｌｙ ｏｃｃｕｒｒｅｄｄｕｒｉｎｇｔｈｅｆｉｒｓｔｙｅａｒｓｉｎｃｅｉｔｓｏｐｅｒａｔｉｏｎ；ａｎｄｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄａｂｓｏｌｕｔｅｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔｉｎｓａｆｅｔｙｒａｎｇｅ ｄｅｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｔｉｍｅ．（４）Ｔｈｅｕｐｌｉｆｔｏｆｔｈｅｍｅｔｒｏｔｕｎｎｅｌｉｓｃａｕｓｅｄｂｙｅｘｐａｎｓｉｏｎｏｆｌｏｗｅｒｓｏｉｌ，ａｎｄｍａｙｂｅｃａｕｓｅｄｂｙ ｗａｔｅｒｂｕｏｙａｎｃｙａｓｗｅｌｌ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｅｔｒｏｔｕｎｎｅｌ；ｌｏｎｇｔｅｒｍ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ；ｕｐｌｉｆｔ；ｇｒｏｕｎｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ；ｃｕｒｖａｔｕｒｅｒａｄｉｕｓ；ｒｅｌａｔｉｖｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ； ａｂｓｏｌｕｔｅｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ
软土盾构隧道横向变形影响因素分析及对策
软土盾构隧道横向变形影响因素分析及对策龚文邹伟彪(武汉市市政工程质量监督站，湖北武汉430015)[摘要]盾构隧道的横向变形直接影响着运营的安全性与稳定性。
本文对运营期间软土盾构隧道的横向变形影响因素做了一个比较系统的研究。
研究表明，横向变形的因素主要有保护区的施工卸载、地面加 载、土层参数的变化以及管片的拼装方式和拼装误差方面的影响Q并在此基础上提出对处理隧道横向变形 的措施与建议Q[关键词]盾构隧道;横向变形；卸载；土层参数;拼装方式文章编号:2095 -4085(2017)07 -0123 -02近年来，随着城市化进程的逐步加快，城市建设 飞速发展，城市的规模不断扩大，城市人口数量急速 增长，与此同时交通压力也不断加大，世界许多城市 陆续出现了交通拥堵问题。
基于此，为了在一定程 度上缓解城市公共交通方面所面临的问题和日益增 大的压力，许多大城市陆续开始修建地铁。
目前，我 国北京、上海、广州、深圳、武汉、成都等城市己有多 条地铁线路投入营运。
对于软土地区采用盾构法施工的运营地铁隧道 而言，随着运营期的增加，隧道在外界多种因素的作 用下，不仅在纵向出现了不同程度的不均勻沉降，横 向也出现了一定程度的变形。
本文研究的重点在于 通过在现场调查的基础上，对运营隧道的横向变形 因素做系统分析，以进一步提出一些合理对策。
1横向变形影响因素分析盾构隧道产生横向变形的原因主要考虑的是设 计阶段的各种恒载、活载和动荷载，施工阶段管片制 作及安装误差、运营阶段保护区内工程施工的扰动 等，同时，隧道周围的土层性质也是现阶段值得研究 的问题。
土层抗力系数以及侧压力系数都可能对隧 道的横向变形产生一定的影响。
1.1保护区扰动施工（卸载）相对于一般地下建筑结构来讲，地铁盾构隧道 的整体结构刚度和纵向刚度都不大，自身抵抗外部 荷载的能力也不理想。
当有安全保护区内的工程实 施活动时，极易对这种软塑、流塑性土层引起扰动从 而使其产生变形，地铁结构也随周围土层的变形而 随之发生改变。
软土路基堆载下既有隧道变形特性分析
软土路基堆载下既有隧道变形特性分析笔者在本文中将区间隧道上方的部分施工路段作为相关的研究材料，通过使用Midas NX这款有限元的软件来建立一个有限元的模型，主要研究的对象是建立在深厚土层中路基堆载对于地铁盾构去间中的隧道变形情况。
在这个模型的建立过程中，充分的考虑到对流固耦合作用下软土的变形特性对于整个复合地基中加固处理的效果。
从整个建模的结果来看：在没有提前采用加固处理的情况之下，软土地基的堆载对于整个隧道周边都会产生一个较大的影响;对于深厚的软土进行加固，往往采用的方法就是CFG桩+水凝土搅拌桩的方式，在完成复合地基的之后对于整个的变形控制标准而言可以进一步的加强。
标签：深厚软土;盾构隧道;数值模拟;路基堆载;复合地基1 前言近年来，随着我国城市化进程日益加快，基础的城市配套设施也在不断的完善，地铁等相关的交通设施建设也是在如火如荼的开展之中。
但与之而来的就是地下建筑物的增加，随着地铁修建的增多，地下施工工作也在不断的进行，其中有一些施工的具体位置在隧道附近，这些工作对于整个地铁隧道安全而言具有非常严重的影响。
众所周知，对于整个的盾构隧道结构而言，地面堆积往往会对其造成纵向或者是环向，甚至出现变形以及接缝张开等问题。
这些问题对于整个隧道安全而言，影响都是很大的。
2 路基盾构隧道工程的相关研究现状此前有很多的专家对于隧道发生的竖向不均匀变形的原因进行相关研究，发现主要的原因就是因为在隧道的周边，其所承担的荷载发生了巨变，同时对隧道出现竖向变形的原因和机理进行了阐述。
其中在上海地区的软土地层地铁隧道主要施工方法采用的就是盾构法的施工方法，采用了这种施工方法，一旦隧道整体的纵向或者横向的变形过大就会对整个结构产生较大的影响。
国际隧道协会曾在2000年发布过盾构法隧道设计的相关指导意见，其中更是将隧道的竖向变形对于隧道的整体影响写入到了荷载类别中去，把它归类为特殊荷载。
美国运输协会也曾在其年度报告中指出，软土变形会直接导致软土地层中的隧道和管道的损害。
软土地区运营地铁盾构隧道结构变形及健康诊断方法研究
软土地区运营地铁盾构隧道结构变形及健康诊断方法研究1. 本文概述随着城市化进程的加速，地铁作为大城市公共交通的重要组成部分，其安全运营至关重要。
特别是在软土地区，由于地质条件的特殊性，地铁盾构隧道结构易受周边环境影响，导致结构变形，进而影响隧道的安全与稳定。
对软土地区运营地铁盾构隧道结构变形及其健康诊断方法的研究显得尤为重要。
本文旨在探讨软土地区运营地铁盾构隧道结构变形的机理，并在此基础上，提出一种有效的健康诊断方法。
通过对现有文献的综述，分析软土地区地铁盾构隧道结构变形的主要因素及其影响机制。
接着，结合实际工程案例，运用数值模拟方法，模拟不同工况下隧道结构的变形情况，以揭示变形规律。
基于变形分析结果，构建一种适用于软土地区运营地铁盾构隧道的健康诊断模型，并通过实际工程数据验证其有效性和准确性。
本文的研究成果将为软土地区地铁盾构隧道的安全运营提供理论依据和技术支持，对于提高地铁隧道的安全管理水平，保障人民群众的生命财产安全具有重要的现实意义。
2. 盾构隧道结构变形特征分析盾构隧道作为地铁系统的重要组成部分，在软土地区运营中面临诸多挑战，尤其是结构变形问题。
本节将重点分析软土地区运营地铁盾构隧道的结构变形特征。
（1）收敛变形：盾构隧道在软土中施工和运营过程中，由于土体固有的压缩性和松散性，隧道周围土体向隧道内部移动，导致隧道横截面的收敛变形。
（2）椭圆化变形：盾构隧道在软土地区长期运营过程中，由于土体不均匀压力作用，隧道横截面逐渐变成椭圆形，即椭圆化变形。
（3）环向裂缝：盾构隧道结构在软土地区受到不均匀荷载作用时，隧道衬砌结构可能产生环向裂缝，影响隧道结构的完整性和稳定性。
（1）地质条件：软土地区地质条件复杂，土体压缩性、松散性和不均匀性等因素对盾构隧道结构变形产生显著影响。
（2）施工技术：盾构隧道施工过程中，如掘进参数控制不当、衬砌结构施工质量不达标等，可能导致隧道结构变形。
（3）运营荷载：地铁运营过程中，列车荷载、地下水位变化等外部因素可能导致盾构隧道结构产生变形。
软土地铁运营隧道病害现状及成因分析
一、铁路运营隧道病害现状
铁路运营隧道常见的病害包括渗漏水、裂缝、混凝土损伤等。以下将分别介 绍这些病害的典型案例。
1、渗漏水
渗漏水是铁路运营隧道中最为常见的病害之一。隧道渗漏水会导致隧道内部 设备腐蚀，影响隧道的使用寿命。此外，渗漏水还可能造成洞内积水，影响列车 运行安全。
2、裂缝
裂缝也是铁路运营隧道中常见的病害之一。裂缝的产生可能是由于隧道施工 缺陷、外部荷载变化等多种原因导致的。隧道裂缝不仅会影响隧道结构的稳定性， 还会加速混凝土的损伤和老化。
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二、软土地铁运营隧道病害现状
1、隧道结构损坏
软土地铁运营隧道的结构损坏主要包括裂缝、剥落、变形等。这些损坏主要 是由于隧道结构设计不合理、施工质量控制不严格、长期超载运行等原因引起的。 此外，地下水的侵蚀也会导致隧道结构损坏。
2、隧道防水失效
软土地铁运营隧道的防水失效是常见的病害之一。防水失效会导致隧道内部 潮湿，影响设备运行和乘客舒适度，严重时甚至会导致结构腐蚀和地基失稳。防 水失效的原因主要包括防水材料质量不过关、施工工艺不规范、维护保养不到位 等。
2、施工质量控制不严格
施工质量是影响软土地铁运营隧道病害的重要因素之一。施工质量控制不严 格会导致隧道结构不牢固、防水失效等问题。此外，施工过程中的缺陷也会导致 隧道在使用过程中出现病害。
3、设备老化及维护不当
软土地铁运营隧道内的设备种类繁多，包括供电、通风、照明等设备。这些 设备的老化及维护不当会导致隧道病害的发生。例如，供电设备老化会导致供电 不稳定，增加火灾事故的风险；通风设备维护不当会导致空气流通不畅，影响乘 客舒适度。
参考内容
随着铁路行业的快速发展，铁路运营隧道数量不断增加，然而隧道病害问题 也日益凸显。这些病害不仅影响铁路运营的安全性和可靠性，还会对铁路设施的 寿命产生影响。因此，针对铁路运营隧道病害的检测评估显得尤为重要。本次演 示将围绕铁路运营隧道病害现状及检测评估展开讨论，以期为相关工作人员提供 参考。
浅论上海地铁盾构法施工的隧道后期变形
浅论上海地铁盾构法施工的隧道后期变形摘要文章以上海市轨道交通M8线淮海路站〜复兴路站区间隧道的施工为例，对引起隧道施工后期变形的多种因素进行分析，并阐述了防治措施。
关键词盾构法隧道后期变形影响因素防治措施1概述在上海地铁隧道施工过程中，经常发现已拼装成环的隧道在刚离开盾尾或脱离盾尾3〜4环后，就发生环面不平整现象，即D块管片滞后于B1、B2块管片，B1、B2块管片滞后于L1、L2块管片，从而产生管片角部碎裂，影响隧道的施工质量。
通过对环缝错位现象的分析，认为这种现象是由于成环管片在岀盾尾后发生了隧道的后期变形（上浮或沉降）而导致的。
以上海轨道交通M8线复兴路站〜淮海路站区间隧道施工的有关数据为依据，阐述影响隧道后期变形的各种因素，并介绍相应的防治措施。
2工程概况上海轨道交通M8线复兴路站〜淮海路站区间隧道起始于复兴路站北端头井，止于淮海路站南端头井, 推进里程为SK20+236.595〜SK19+409.846，全长826.749 m,在SK19+785.640 处设有1条联络通道。
土压平衡盾构机由复兴路站北端头井下井，岀洞后上行线沿西藏南路往北推进，途径自忠路、方浜路、浏河路、会稽路、寿宁路、桃源路、淮海路，穿越众多管线后到淮海路站南端头井。
盾构机在淮海路站端头井内调头后，下行线沿西藏南路往南推进到复兴路站北端头井（见图 1 ）。
图1区间隧道示意图3工程地质工程地质是影响隧道后期变形的主要因素之一。
本工程隧道穿越的土层为④淤泥质粘土层、⑤1粉质粘土层，各土层性能指标及特征见表1iEi各土展性歳措蓉及特征层L-J地膳层厚/・层底标高/■含水 >/*重度/kNX比直剪固快牯累肉摩榛A/kFa 荊厂初R/%塑眼/*压缩模量/MFa土层特证iir 2 405 20-1 42^-4.S440.417.6 1 H131€35.320 6含云曙、少量有* --机质.局謊夹參：，56鱼团找希砂』土盛不均为质粘±9.00~11 20-11 66-14 3&50. 316.S 1. 41K11544 7234含云每、有机頂|夹少塑薄展2. 25韜砂・局珈灭贝壳碎同” 土质较牯土0 00^11 00-20.62-23.6039 017.6 1.131615.541.222.3含云母.有机辰.钙備樂核和3 73土性目上而下渐曼好|夹需质粘土4影响隧道后期变形的主要原因及分析4.1设计轴线复兴路站〜淮海路站区间隧道最大坡度为-11.675%。
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设计与研究上海软土地铁隧道变形影响因素及变形特征分析王如路(上海地铁运营有限公司)摘要:盾构法隧道是上海软土地铁隧道的主要型式,隧道过大的纵向和横向变形是危及结构安全的重要病害之一。
根据上海地铁隧道结构长期监测数据和监护实践,对其结构变形产生的原因、变形过程及变形特征进行了分析,所得到的结论有助于指导地铁隧道日常维护和变形控制。
关键词:地铁隧道;纵向沉降;变形;渗漏水;破坏上海地铁建设经过近30年的持续探索、试验研究和实践,在设计和施工方面取得了大量的技术成果和实际经验,形成了一整套适合上海地质条件和施工环境特点的地铁建设工程设计和施工方法。
目前,随着上海轨道交通网络化运营的初步实现,工作日客流维持在320万人次以上,最大日客流超过382.8万人次,客流量占公交比重超过20%。
面对如此庞大的轨道交通网络和客流状况,地铁隧道结构安全愈显重要。
隧道变形的稳定可控是地铁安全运营的重要保障之一,其纵向变形及防水研究越来越受到工程设计、施工和运营单位的重视。
1 地铁盾构隧道特点在上海轨道交通建设中,其区间隧道大多采用盾构法施工,在盾构隧道拼装型式中又以通缝拼装居多数。
盾构法隧道与其它隧道相比,其特点就是多缝。
一般情况下,一条隧道的接缝总长度达到隧道长度的20多倍。
因此,盾构隧道的多缝已成为隧道发生渗漏水的最直接因素。
单圆通缝隧道管片厚度350mm,管片混凝土强度为C55,抗渗等级为1MPa。
一般隧道衬砌环由6块管片拼装而成,即由一块小封顶块F、两块邻接块L、两块标准块B和一块大拱底块组成(见图1)。
(1)大拱底块布置了两条对称的三角肋,在隧道施工期间可搁置运输用的轨枕,提供运输通道;在整体道床浇筑后,有利于加强道床和隧道间的整体联系,增加隧道底部刚度,提高道床与衬砌间的环向抗剪力;在运营期间,可控制道床与隧道脱开后发生的相对移动。
(2)在靠近隧道外弧面设弹性密封垫槽,内弧面设嵌缝槽。
(3)在管片环面中部设了较大的凹凸榫,既利于施工装配、定位和拼装密贴,又可以提高施工过程中承受千斤顶顶力的能力,有效防止环面压损,同时也可提高隧道环向接头部位的抗剪能力,有利于协调隧道纵向差异沉降。
图1 通缝拼装隧道示意图5)1)(4)在管片端肋纵缝内设较小的凹凸榫。
(5)环向管片间以2根M30的环向螺栓紧密相连,纵向环间以17根纵向螺栓相连。
既能适应一定的纵向变形,又能满足列车运行时防水要求。
管片之间的连接螺栓有直螺栓、斜螺栓、弯螺栓之分,直螺栓受力后变形最小。
单圆错缝拼装隧道的管片分块角度与通缝拼装略有不同,隔环相同,拱底块不设三角肋。
错缝拼装隧道的纵向刚度比通缝隧道要大一些,但不论是通缝还是错缝拼装,隧道总体上表现为/环刚纵柔0。
盾构隧道是由一系列带凹凸榫的管片通过压紧装配和螺栓紧固连接而成。
沿单环环向和隧道纵向的刚度不是均匀的,又因管片构造装配连接等因素,纵向变形和横向收敛变形在一定范围内相互影响,使隧道整体受力和变形变得十分复杂。
一条隧道要穿越性质不同的软弱土层,一般存在着拉压、剪切、扭转等受力状况。
研究表明:隧道所发生的变形不仅与隧道本身结构和装配是否良好直接相关,还与地质条件、施工质量、施工扰动、内外部荷载变化、列车发车密度及周边工程施工影响等因素相关。
根据结构测量资料表明:建于软弱地层中的隧道纵向变形与其下卧土层的变位极为密切。
因此,无论是隧道建设期间还是运营期间,保持隧道周围土层的稳定性,尤其是保持隧道下卧土层的稳定性是至关重要的。
2 隧道常见病害及因素分析2.1 运营隧道常见病害现象通过对运营隧道的长期监测,发现存在不同程度的安全病害。
(1)受到各类因素的影响,个别区间隧道发生了较大的纵向累计沉降量和不均匀沉降量,从而导致轨道线路与设计调坡不一致。
(2)车站与隧道结合部位存在着不同程度的渗漏水现象,发生了较明显的不均匀沉降。
究其原因,是由于车站本体和隧道连接部位的纵向刚度差异较大,基础刚度不一所致。
(3)在区间旁通道或泵站两侧一定范围内的渗漏水较其它部位明显,累计沉降和不均匀沉降要比其它部位大。
主要原因是地质条件复杂、施工经验不足或施工方法不当所致。
(4)高架与地下过渡线路的U型槽段发生了较大的不均匀沉降,主要原因是基础型式不同,基础刚)2)度差异性较大。
(5)在地铁1号线车站中,受限于当时的技术、经济条件,为满足车站抗浮安全的要求,有5座车站设倒滤层。
由于常年不间断地抽水,个别车站发生了较大的纵向沉降。
(6)少数管片存在缺角现象,个别封顶块沿纵向有裂缝现象。
主要原因是管片制作、养护、运输及施工中的推进、拼装、注浆等因素引起的。
(7)隧道变形较大的部位一般在隧道施工期间发生过事故或存在工程质量问题,因对隧道周围土层扰动过大,致使工后发生了较大的固结和次固结沉降变形。
(8)一般来讲,隧道环缝、十字缝及T字缝发生渗漏水相对较多,通缝渗漏水相对较少。
隧道的防水问题是一个系统工程,需要在建设期间加强隧道渗漏水机理、防治的研究,为运营维修创造条件。
(9)在隧道投入运营一段时间后,因纵向不均匀沉降等原因,所有的小半径曲线段和部分直线段的道床与管片间发生了脱开现象。
(10)在距隧道两侧一定范围内存在大量的各类加卸载及降水等工程活动,使隧道产生了新的附加变形。
特别是大型复杂基坑工程,开挖深度深、影响范围大、施工时间长、降压降水时间长、变形控制难度大及工后影响时间长等,导致地层和隧道变形量大。
目前,有些后建隧道要穿越已建隧道,尽管施工期间进行了严格的信息化施工控制,但因隧道接缝的长期渗漏水和振动相互影响,工后还是发生了一定的不均匀沉降变形。
2.2 隧道病害因素分析根据分析,发现引起地铁隧道结构变形的病害主要与下列因素相关。
2.2.1 地面区域性沉降影响地面沉降的因素比较复杂,既有历史原因,也有各类工程活动的影响,如地下水开采、建筑施工及各类降压降水作业等。
通过对上海市区地面长期沉降监测,发现地铁隧道沉降与地面沉降之间存在一定的联系和规律,凡地面沉降量大的区域,经过此区域的地铁隧道沉降量也比较大。
2.2.2 复杂的地质条件上海地区地表浅层系第四纪滨海相沉积,一般土层厚度可达200~300m。
地表以下10~40m深度范围内是车站和隧道所处的地层,多为饱和淤泥质流塑或软塑黏性土层。
这类土层具有中高压缩性和较大的流变性等特点,土层一经扰动,其强度明显降低,固结变形时间长,变形量大。
工程监测表明,不论是隧道本体施工还是近距离的各类工程施工,只要对隧道周围土层产生扰动,将会在较长时间内持续发生固结沉降。
2.2.3 设计施工质量凡在隧道施工期间发生过事故、产生过较大变形的部位,或存在施工质量问题的地段,在隧道投入运营后的变形也较大。
建设施工质量和扰动过的环境对隧道变形影响是最直接的。
考虑到地铁结构的长期安全性,在今后设计施工中应注意改进和完善,如建议不采用设置倒滤层的方案、U型槽基础刚度协调、减小和控制施工扰动及防水耐久性等。
2.2.4 列车振动引起隧道下卧土层振陷或液化振陷是指土层在循环荷载作用下产生的附加沉降,振陷量与静荷载、土层刚度以及振动后土体软化程度等因素相关。
行车荷载和土体刚度的变化最终决定振陷值的大小。
室内试验和理论计算分析表明:上海的地铁隧道在无施工质量问题、土层无突变、盾构施工对土层的扰动得到恢复的情况下,地铁列车的长期振动作用所产生的振陷量很小。
但这种结论是以衬砌质量较好为前提的。
分析表明,隧道接缝部位的施工质量和防渗漏水可靠性、列车动荷载水平和行车密度、振动频率、地质条件等因素都是影响土层振陷的重要因素。
在隧道刚投入运营时,隧道周围土层的固结沉降尚未完全结束,随着列车行车密度增加,线路通过的荷载量增加,隧道沉降速率有迅速增加的趋势。
在隧道投入运营几年后,隧道的沉降速率有逐渐趋缓的迹象。
实践证明,加强对运营隧道渗漏水部位的治理以及在防止渗漏水方面的投入,对控制和减小隧道纵向变形至关重要。
2.2.5 以高层建筑施工为主的临近地铁隧道的加卸载施工由于市区土地资源稀缺,靠近地铁隧道附近施工的项目很多,施工时间和空间上相互交错,相邻工程与隧道呈现/深、大、近、难、险0的关系。
一个深大基坑降压降水有时要抽排地下水数千立方米,多则达上万立方米,而且时间较长。
这些工程的长时间施工对地铁隧道变形带来直接或间接的影响,而且这种对隧道变形的影响是巨大的、长期性的和不可逆转的。
52.2.6 隧道之间因换乘需要相互穿越施工上海轨道交通线路网是一个完整的可换乘网络,换乘节点多达40多处,后续线路施工自然要穿越既有线路,而且有大量市政隧道(或通道)在地铁隧道附近或上下部穿越施工。
这些工程的施工引起结构发生隆沉和渗漏水现象,运营后的长期相互影响达到明显差异的程度。
对隧道变形较大的区段可通过适当调整扣件、道床局部改造和线路顺坡等措施,来满足线路的运营安全。
如隧道纵向变形进一步发展,就要通过实施大范围的隧道底部注浆、道床改造、调整线路坡度及更换扣件等综合性措施,来保障安全正常运营。
若在不中断运营的情况下消除结构缺陷,施工难度和施工风险都比较高。
3 隧道结构变形特征分析3.1 隧道横向变形特征按照设计要求,衬砌拼装成环的水平和竖向直径偏差[4jD,严格限制荷载作用下结构变形<1jD,接头张开量<4mm,且接头满足受力、防水和耐久要求。
现场监测数据表明:个别接头部位的张开量超过设计值,直径变化量($D)也达到或超过5jD,隧道横向变形一般呈/横鸭蛋0形式。
因隧道环向刚度不均匀,隧道全断面收敛变形曲线不是光滑的,在接头部位存在突变。
根据隧道横向监测的水平弦长与理论弦长之差可以看出:拱底块完整性好、变形最小(一般在1cm之内);标准块下部变形较小,上部逐渐变大;邻接块下部变形最大,上部逐渐减少,隧道横向变形见图2。
3.2 隧道横向收敛变形分析在隧道呈/横鸭蛋0变形的状况下,隧道顶、底部外弧面受压,接缝外弧面闭合;而内弧面受拉,管片接缝内弧面张开。
从理论上讲,隧道顶部的外弧面处在压紧状态时,不易发生渗漏水,但当压应力超过接头处的混凝土强度时,接头将被压坏。
因此,在纵缝间设置的弹性防水垫在一定程度上可以起到分散接头外弧面部位的压应力作用。
在隧道呈/竖鸭蛋0变形的状况下,隧道顶、底部外弧面受拉,而侧向压力基本不变,接缝外弧面张开;而内弧面受压,管片接缝内弧面闭合。
在此压紧状态下,隧道纵缝易发生渗漏水。
假设管片拼装完成时接头的装配良好,接缝平整密贴,对隧道横向变形作如下分析。
(1)当隧道发生/横鸭蛋0变形时。
隧道顶、底)3)图2 隧道横向变形外弧面呈受压状态,而对应的内弧面呈受拉状态。
根据封顶块和邻接块的对应关系,以及弹性防水垫和螺栓所在位置的几何关系,当接头处外弧面压紧而内弧面张开1mm,螺栓增量约为0.66mm,止水垫张开增量0.16mm;当接缝张开4mm,螺栓会拉长2.64mm,而止水垫仅张开增量0.63mm。