盾构隧道开挖引起的地表变形分析
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。
盾构施工引起的地表沉降演示
主要介绍内容
引言 盾构法施工原理 盾构施工引起的土体变形 邻近建筑物工况下盾构施工引起的
地面沉降
一、引言
地铁因其运输能力大、速度快等特点在人们的日常生活中 发挥着越来越重要的作用，尤其在人口密集的大城市，对于 缓解地面交通压力，效果更是不可替代。我国地铁建设开始 进入大发展时期。目前中国有约20多个大城市正在建设和筹 建自己的轨道交通。其中，北京、上海、广州正在扩建地铁 网络，深圳、南京、杭州、天津、成都等城市也在兴建地铁。
图2-1 盾构机组成图
壁后注浆是对盾尾形成的施工空隙进行填充注浆，以
减小由于盾尾空隙而产生的地基应力释放和地层变形，是 盾构施工的重要环节之一。如图2-2所示，壁后注浆是通 过在盾构壳上设置注浆管，在空隙生成的同时进行注浆的 同步注浆方式和通过管片上预留的注浆孔进行注浆的及时 注浆方式两种，其中同步注浆更有利于地基沉降的控制。 注浆压力一般取1.1~1.2倍的静止土压力，通常采用 0.3~0.4MPa，略大于隧道拱底的土压力，为拱顶土压力 的2倍以上。压浆量一般为理论注浆量(盾尾空隙)的 140~180%。
3.2.2 横向地表沉降
在包括有“隧道掘进引起地表沉陷”议题的国际土力 学地基基础墨西哥会议上，Peck的“state of the art report”的报告是十分有名的。其中提出的沉降槽形状近 似于概率论中的正态分布曲线。
3.3 地层沉降的分布范围分析
地面沉降的分布模块是三维的(图3-5)。随着盾构推进，所 设的观测点处的沉降量逐渐增加，沉降区域的宽度也日趋扩展。
它是指开挖面到达某一测量位置时，在它正前方的那部分 地面沉降。不同盾构类型构成不同的隧道开挖方式，由于各种 推进参数(如盾构推进速度、最大推力等)的差异，使开挖面的 土体应力状态也截然不同，这便形成了覆盖层的土压增加或应 力释放。
盾构施工引起的地表沉降和隆起
《地下铁道》7.9 盾构施工引起的地表沉降和隆起隧道与地下工程系7.9 盾构施工引起的地表沉降和隆起◆例如：南京地铁1号线某标在富水粉细砂地层盾构始发时出现两次流沙现象, 地面下陷1.5m。
管线破坏房屋倒塌◆盾构施工引起的地层损失和隧道周围受扰动土体的固结沉降是引起地表沉降的主要原因。
1.地层损失(1)定义：◆地层损失是盾构施工中实际开挖土体体积和竣工隧道体积(包括在隧道外围压注的浆体)之差。
◆地层损失率以占盾构理论排土体积的百分比V l (%)来表示。
则单位长度地层损失为 ◆隧道周围的土体在弥补地层损失的过程中，发生地层移动，引起地面沉降。
200(%) r V V l π⨯=◆第二类：属于不正常的地层损失，是一种由人为因素而引起的本来可以避免的地层损失。
◆第三类：属于灾害性的地层损失，盾构开挖面发生土体急剧流动或暴发性的崩坍，引起灾害性的地面沉降。
1.地层损失(3)引起地层损失的主要因素②盾构后退●在盾构暂停推进中，由于盾构推进千斤顶漏油回缩而可能引起盾构后退，使开挖面土体坍落或松动，造成地层损失。
③土体挤入盾尾空隙●当盾尾离开衬砌时，在衬砌上方形成所谓的“建筑空隙”，由于向建筑空隙中压浆不及时，压浆量不足，压浆压力不适当，使得盾尾后的隧道周边土体失去原始三维平衡状态，而向这一建筑空隙中移动，引起地层损失。
在含水不稳定地层中，这往往是引起地层损失的主要因素。
2.受扰动土体的固结沉降固结沉降分为：主固结沉降和次固结沉降两种。
(1)主固结沉降◆盾构推进中的挤压作用和盾尾的注浆作用会使隧道周围的地层中形成超孔隙水压力，这种压力在盾构施工后的一段时间内就会消失，在此过程中地层发生排水固结变形，引起地表沉降，这种因孔隙水压力变化而产生的沉降，称为主固结沉降。
(2)次固结沉降◆土体受到扰动后，土体骨架还会继续发生压缩变形，这是一种蠕变，在这种变形过程中产生的地面沉降称为次固结沉降。
它的持续时间比较长，长的可持续几年以上。
盾构掘进地层变形原因分析与施工控制
盾构掘进地层变形原因分析与施工控制关键词: 盾构; 地层变形; 掘进参数北京地铁在5号线施工中首次采用盾构法进行地铁区间隧道的掘进，下穿城市中心区域，在这些区域中有很多是老旧城区和中心商业区，对于地层变形和地面沉降的控制要求极为严格，因此很有必要对盾构掘进过程中地层变形和地面沉降的规律进行细致分析，并采取相应的施工方法与技术措施进行控制，以满足盾构施工过程中的环境要求。
1 地层变形原因分析盾构法隧道施工引起地层变形的基本原因可归纳为以下几个方面。
(1) 开挖面土体的移动: 当隧道掘进时，开挖面土体的水平支护应力可能大于或小于原始侧压力，开挖面前方土体从而会产生下沉或隆起。
(2) 建筑空隙引起的沉降: 土体挤入盾尾空隙，由于向盾尾后面隧道外围建筑空隙中压浆不及时、注浆量不足、压浆压力不适当，使盾尾后坑道周边土体失去原始三维平衡状态，引起地层损失; 盾构在曲线中掘进，或纠偏掘进过程中实际开挖断面不是圆形而是椭圆形，故引起地层损失; 盾构在土体中移动，盾壳表面粘附着一层粘土，推进时盾尾后隧道外围形成的空隙大量增加，如不相应增加注浆量，地层损失将增加。
(3) 衬砌变形和沉降: 在土压力作用下，隧道衬砌产生的变形也会引起少量地层损失，当隧道衬砌沉降较大时会引起不可忽略的地层损失，衬砌渗漏也引起沉降。
(4) 受扰动土体的固结再沉降: 由于盾构掘进过程中的挤压作用和盾尾注浆作用等因素，使周围地层形成超孔隙水压区，需经过一段时间后才能消散复原。
在此过程中因地层发生排水固结变形引起地面沉降。
2 地层沉降控制方法2.1 地层状况及沿线建构筑物调查若要在施工过程中达到有效控制地层沉降的目的，首要的先决条件就是在盾构隧道掘进之前对隧道施工影响范围内的地层状况及沿线建(构)筑物进行调查，在获得相关的原始资料后，对地层条件及沿线建(构)筑物的状态进行评价分级，并结合相关规范要求，进而确定其在施工过程中为确保地层及建(构)筑物的稳定而应达到的控制标准。
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：随着社会的快速发展，地铁在城市中的作用越来越大。
本文简要叙述了地铁隧道盾构法施工而引起的地表沉降的原因，根据土质的不同，采取不同的掘进方法，努力确保地铁隧道的施工质量，为城市地铁隧道施工企业提供参考。
关键词：地铁隧道、盾构法、地表沉降一、前言随着经济社会的不断进步，地铁已经逐渐成为发达城市的重要交通要到，在一定程度上缓解了交通压力。
在城市地铁建设中，最常用的方法是盾构法施工。
盾构法施工的优点的能够不间断的进行掘进，而且掘进进度比较稳定，能够在软弱土层进行施工。
但是由于盾构法施工过程中，刀盘与盾体、盾体与管片存在间隙，在同步注浆无法及时跟上的情况下，容易造成地表沉降。
因此，在地铁建设中必须要加强对沉降的观测，并加以控制。
在为城市地铁隧道进行盾构施工时，由于施工环境能很大程度上避免施工影响，因此要严格控制地表沉降，保证施工质量。
二、地表沉降的原因分析地表沉降在城市地铁隧道盾构法施工中是很常见的。
依据对之前盾构法施工的隧道分析，发现引起沉降的原因主要有：1、降水引起的沉降盾构进出洞或换刀过程中需要进行降水，在运用盾构法施工的过程中经常会出现堵水、排水现象，降水后会因为吸排水的速度形成曲面水位，使降水处的含水层中土有效力增加，从而发生沉降。
2、地层应力引起的沉降在隧道进行盾构法施工掘进时，通常会造成土体松动甚至坍塌，使周围的土壤结构发生变化和地层原始应力的改变。
盾构法施工中，在弯道及水平进行纠偏时，容易照成周围的土层因挤压而破坏，使土层平衡状态受到破坏，引起地表沉降。
3、在不稳定的土层中施工时，盾构机与管片间隙必须及时注浆填充，并且能够确保压浆材料的性能和充填量满足设计要求，否则地表将发生沉降。
在施工过程中，由于种种限制，可能会发生超挖现象。
致使盾尾后建筑空隙不规则扩大，不能确定空隙面积，不及时对空隙进行处理，则很容易造成地表沉降。
三、掘进控制技术盾构法施工的重要工序之一就是掘进。
盾构施工引起地表沉降的数值计算与实例分析
Ｏ 引言
盾构法 以其 独特 的优势在城 市地 铁的修建 中发
挥着越来 越重要 的作 用 ， 于 盾构 施 工 引起 的地 表 对
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第１ 期
童学军等 ： 构施工引起地表沉降的数值计算 与实 例分析 盾
８ ７
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图 １ 经 验 公 式 计算 地 表 沉 降 曲线
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沉降 的研究 也一 直 在进 行． 国 和其 它 一些 国家 早 英
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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。
隧道开挖施工中的地表沉降与控制手段
隧道开挖施工中的地表沉降与控制手段隧道工程是现代交通建设的关键工程之一，它将大大缩短交通距离，提高交通效率，并且在城市建设中起到了重要的作用。
然而，在隧道开挖施工中，地表沉降问题往往成为困扰工程师和当地居民的一大难题。
本文将从地表沉降原因、影响因素以及控制手段等方面进行探讨。
一、地表沉降的原因地表沉降是隧道开挖过程中很常见的现象，主要是由以下几个原因导致的。
首先，隧道开挖过程中土壤的松动和直接下沉是主要原因之一。
当施工人员开挖地下隧道时，土壤的结构被改变，土层变得松散，导致土壤的横向和纵向变形，从而引发地表沉降。
其次，隧道开挖时可能会破坏地下水体的平衡状态，造成土壤流失和地层下沉。
此外，施工挖掘过程中可能会遇到地层变形和破坏，引发地下空洞和塌陷，进一步导致地表沉降。
二、地表沉降的影响因素地表沉降的程度和影响范围受多种因素的影响。
首先，隧道开挖的深度是地表沉降的一个决定性因素。
隧道开挖的深度越大，土壤的变形和下沉就可能越明显。
此外，土壤的性质也会对地表沉降产生重要影响。
例如，黏性土壤和软黏土容易发生变形和下沉，而砂质土壤则较稳定。
此外，水文地质条件、地下水位、地层岩性以及隧道开挖速度等因素也会对地表沉降起到重要作用。
三、减小地表沉降的控制手段为了减小隧道施工对地表的影响，采取一系列控制手段是必要的。
首先，合理设计施工方案是减小地表沉降的基础。
在进行施工前，需要对地质情况进行详细调查和分析，结合地下水位、土壤性质等因素确定合理的开挖深度和施工方法。
其次，采用地面支护措施是减小地表沉降的关键。
常见的地面支护措施包括：钢支撑、混凝土梁、地下连续墙等，这些措施可以减少土壤的松动和直接下沉，降低地表沉降的程度。
此外，合理控制施工挖掘速度、严格监测地表沉降情况以及及时采取补救措施也是减小地表沉降的重要手段。
四、控制隧道开挖对建筑物的影响隧道开挖的地表沉降不仅仅会对自然环境造成影响，还会对周围建筑物造成一定影响。
关于地铁盾构施工引起的地表沉降问题研究
关于地铁盾构施工引起的地表沉降问题研究随着城市交通的快速发展，地铁已成为许多大城市的重要交通方式。
而地铁建设中使用的盾构施工技术，虽然在解决城市交通问题上起到了积极作用，但也引发了一系列的地表沉降问题。
地表沉降对城市建设和居民生活带来了许多负面影响，因此对于地铁盾构施工引起的地表沉降问题进行研究是十分必要的。
一、地铁盾构施工原理地铁盾构是在地下进行的一种隧道开挖方法。
其施工过程简单来说是：先在地下钻孔，然后把盾构机放入钻孔中，盾构机负责挖掘土壤并同时安装隧道构件。
盾构施工的方式可以降低对地表的影响，同时也可以减少对周围房屋和地下管线的影响，因此在城市地下建设中得到了广泛应用。
地铁盾构施工虽然降低了对周围环境的影响，但在实际施工中常常会导致地表沉降问题。
地表沉降是指由于地下开挖或挖掘过程中的土壤变形而导致地表下陷的现象。
地表沉降可能会引发地质灾害，如地裂、地陷、地震等，同时也会对周围建筑物和地下管线造成损害，给市政设施和民众生活带来不便。
地铁盾构施工引起的地表沉降问题主要有以下几个方面的原因：1. 土壤力学特性：地铁盾构施工过程中，由于挖掘土壤和地下水的作用，导致土壤力学特性发生变化，增加了土壤的可压缩性和变形性，从而导致地表沉降。
3. 施工方式和技术：盾构施工中的挖掘深度、稳定性和控制水平等因素，都会对地表沉降产生影响。
4. 地质条件：不同地区的地质条件不同，地铁盾构施工在各种地质条件下可能会引发不同程度的地表沉降问题。
地表沉降问题的研究对于地铁盾构施工技术的改进和城市地下建设规划具有重要意义。
三、地表沉降对城市建设和居民生活的影响地表沉降对城市建设和居民生活带来了许多负面影响，主要表现在以下几个方面：1. 建筑物和地下管线损坏：地表沉降可能导致周围建筑物和地下管线出现裂缝、倾斜、变形等问题，给建筑物结构稳定性和使用安全性带来威胁。
2. 市政设施受损：地表沉降可能会造成道路、桥梁、地下管道、电力设施等市政设施的波动和损坏，给城市基础设施的维护和管理带来额外负担。
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。
盾构诱发的地表及邻近建筑物变形规律研究
与数值模拟 曲线 吻合较好 ， 数值模 拟是预测盾构施工 对地 表及邻 近建筑 物变形 影响规 律的有效 手段 ； （ ４ ） 研
究成果可 用于地铁盾构施工对地 表邻 近建筑物的变形控制方案 的制定 。 关键词 ： 地铁 隧道 ； 盾构施工 ； 地表变形 ； 建 筑物 ； 控制措施
中图分类 号 ： Ｕ ４ ５ 文献标 识码 ： Ａ
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城市盾构隧道施工对地表变形影响及对策探讨
测 施工 引起 的地层位移 ， 以及尽 量确保地表 不致 变形 ， 出了具体 的对策分析 。 提
关 键 词 ： 构 法 ； 表 变 形 ； 策 盾 地 对
中图分类号 ： Ｕ Ｔ
文献标识 １０ —２ ６０ １７ —１ ８ ２ １ ） ５０ ６—１
北 京 、 海 、 州 等 中心城 市 已 形成 城 市轨 道 交 通 网络 ， 上 广 其 对 城 市 整 体 发 展 地 提 升 作 用 日益 显 现 。 １ １ 盾 构 法 ． 地 铁 区间隧 道建 设一 般 都 采用 盾 构 法施 工 ， 构 法施 盾 工是在 闹市 区和水 底的软弱地 层 中修建 地 下工程 较 好的施 工 方 法 之 一 ， 于 盾 构 法 施 工 具 有 作 业 在 地 下 进 行 ， 影 响 由 不 地面交通 ， 少噪声和振 动对 附近居 民 的影 响 ； 工 费用受 减 施 埋深 的影 响小 ， 有较高 的技 术 经济优 越 性 ； 盾构 推进 、 出土 、 拼装衬砌 等主 要工 序循 环 进行 ， 于管 理 ， 工 人 员较 少 ； 易 施 穿越 江 、 、 时 ， 河 海 不影响航 运 ； 施工 不受 风雨 等气 候 条件 影 响等有 利特点 。这 些优点将对 城市 地下 空 间利用 的 发展起 到有力 的技术支持 作用 。 盾构法施 工是 以盾构 机 为 隧道 掘 进设 备 ， 以盾 构 机 的 盾 壳 作 支 护 ， 前 端 刀 盘 切 削 土 体 ， 千 斤 顶 推 盾 构 机 前 用 由 进， 以开 挖 面 上 拼 装 预 制 好 的 管 片 作 衬 砌 ， 而 形 成 隧 道 的 从 施 工 方 法 。盾 构 机 的 类 型 有 多 种 ， 目前 在 上 海 地 铁 区 间 隧 道建设 中 以土压平 衡式盾构 应用 最 为广 泛 。土 压平 衡盾 构 工艺 原理是利 用安 装在 盾 构最 前 面 的全 断 面切 削 刀 盘 ， 将 正 面土体切削 下来 的土 进入 刀 盘 后 面 的密封 舱 内， 使 舱 井 内具 有 适 当压 力 与 开 挖 面 水 土 压 力 平 衡 ， 减 少 盾 构 推 进 以 对地层 土体 的扰 动 ， 而控制地 表沉 降或 隆起 ， 出土时 由 从 在 安 装 在 密 封 舱 下 部 的 螺 旋 运 输 机 向 排 土 口 连 续 的 将 土 渣 排 出 。地 铁 盾 构 法 隧 道 施 工 技 术 难 度 大 、 工 风 险 高 、 量 要 施 质 求 高 、 可 预 测 因素 多 。 不 在 城 市 地 下 道 路 的 建 设 工 程 中 ， 何 预 测 施 工 引 起 的 如 地 层 位 移 ， 保 附 近 建 筑 物 的 正 常 使 用 ， 盾 构 法 隧 道 设 计 确 是 及 可 行 性 研 究 中 的 重 要 内 容 盾 构 法 隧 道 开 挖 是 典 型 的 三 维 问题 。 １ ２ 盾 构 法 施 工 的 基 本 条 件 ． 盾 构 法 施 工 的 基 本 条 件 是 ： 位 上 允 许 建 造 用 于 盾 构 线 进 出 洞 和 出碴 进 料 的工 作 井 ； 道 要 有 足 够 的 埋 深 ， 土 深 隧 覆 度宜 不小 于隧道直径 的 １ ； 倍 相对 均质 的 地质 条件 ； 果是 如 单洞 则要有足 够 的线 间距 ， 洞与 洞及 洞 与其 它建 （ 筑 物 构） 之 间 所 夹 土 （ ） 加 固处 理 的 最 小 厚 度 为 水 平 方 向 １ ０ ， 岩 体 ．ｍ 竖 直 方 向 １５ ⑤ 从 经 济 角 度 讲 ， 工 程 规 模 较 小 时 ， 程 ． ｍ； 当 工 造价相 对较高 ， 对 于短于 ７０ 的隧道 ， 统 计资料 显示 ， 如 ５ｍ 用 被认 为是不经 济的 。 因此 ， 地面 交通 繁 忙 ， 面 建筑 物 和 地下 管 线 密 布 ， 在 地 对 地 面 沉 降 要 求 严 格 的城 区 ， 宜 采 用 明 挖 法 ， 地 下 水 发 不 且 育， 围岩稳定 性差或 隧道很长 而 又工期 要求 紧迫 ， 能采 用 不 较为经 济的矿 山法时 ， 采用盾 构法施工 才是经济合 理的 。
盾构隧道施工引起的地表沉降规律分析
盾构隧道施工引起的地表沉降规律分析摘要：本文对沈阳地铁1号线重工街—启工街区间盾构隧道施工过程中的地面沉降监测数据进行分析，探讨了盾构到达、通过、离开过程中地表沉降规律及其影响范围，包括断面横向地表沉降、纵向地表沉降，并对各阶段沉降产生原因进行分析。
研究结果对今后类似工程施工过程的隧道周边建（构）筑物的保护，施工参数的优化以及工程的顺利实施具有参考价值。
关键词：盾构，监测，地表沉降，规律1.引言目前有约20多个城市正在建设和筹建自己的轨道交通。
地铁的修建方法有多种，其中盾构法以其诸多优势成为城市地铁隧道采用较多的施工方法。
地铁穿过的地区多是城市繁华地段，地下管线和地面建筑物众多，盾构施工将不可避免地对土体的产生扰动，引发不同程度的地表沉降。
国内外针对盾构施工时地表沉降进行了大量研究工作。
为研究地表沉降提出的模型主要有Peck模型[1](1969)。
另外还有Attewell 模型（1981），O’Reilly-New 模型（1982），藤田模型（1982）等。
国内专家也对国内地铁盾构施工过程的沉降规律进行了总结[2-3]，得到了许多具有共性的认识。
但由于沈阳地区地质条件特殊，其全断面中粗砂性地质情况与国内已采用过盾构施工的地区有较大的区别，基本上无类似工程经验可借鉴。
既有理论及其它地区相关地表沉降的研究成果不能完全照搬使用。
因此，本文根据沈阳地铁1号线重工街—启工街区间盾构隧道施工过程的地表沉降的观测数据，分析其变化规律及影响范围，以期对今后类似工程建（构）筑物的保护，施工参数的优化提供参考依据。
2.工程概况沈阳地铁1号线重工街—启工街区间起点设计里程为DK6+052.818，终点设计里程为DK6+828.040，区间长度为775.222m。
区间隧道为单洞单线圆形断面，盾构法施工，线间距分别为13m。
区间隧道结构底最大埋深19.723m（覆土厚度13.723m），最小埋深13.86m（覆土厚度7.86m）。
盾构施工引起地表沉降的原因分析及处理措施
Construction & Decoration190 建筑与装饰2023年5月上 盾构施工引起地表沉降的原因分析及处理措施邵明玉 上海建工四建集团有限公司 上海 200000摘 要 通过工程实际经验及国内外学者分析可知，盾构推进过程中不可避免地引起地表沉降，但在透水性较大的软土地层中推进时，若不采取相应的技术措施易导致日沉降量超出警戒值，对地下管线及建筑物造成较大影响。
本文以上海地铁某盾构区间项目为依托，对地表日沉降量超出警戒值的原因进行分析，并介绍为减小沉降量采取的应对措施，对后续在软土地层的盾构施工具有一定的指导意义。
关键词 盾构施工；地表沉降；沉降量；处理措施Cause Analysis and Treatment Measures of Surface Settlement Caused by Shield ConstructionShao Ming-yuShanghai Construction No.4 (Group) Co., Ltd., Shanghai 200000, ChinaAbstract Through the practical engineering experience and the analysis of scholars at home and abroad, it can be known that the surface settlement is inevitable in the process of shield tunneling. However, if the shield tunneling is advanced in the soft soil layer with large permeability, the daily settlement will exceed the warning value if the corresponding technical measures are not taken, which will have a great impact on underground pipelines and buildings. Based on a shield section project of Shanghai Metro, this paper analyzes the reasons why the daily surface settlement exceeds the warning value, and introduces the countermeasures to reduce the settlement. It has certain guiding significance for the subsequent shield construction in the soft soil layer.Key words shield construction; surface settlement; settlement amount; treatment measures引言盾构施工具有速度快、经济合理、安全、利于环境保护等优点，从软质黏土到硬岩都可应用。
地铁盾构隧道施工引起的地表变形特征研究
（ ｃ ｌｙｏ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ， ｉａ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｆ Ｇｅ ｓ ｉｎ ｅ ， ｈ ｎ ４ ０ ７ Ｃ ｉ ａ Ｆａ ｕ ｔ ｆ Ｅｎ ｉ ｅｒ ｎ Ｃｈ ｎ ｉｅ ｓｔ ｏ ｏ ｃｅ ｃ ｓ Ｗｕ ａ ３ ０ ４， ｈ ｎ ） ｙ
ｓ ｕ ｉ ｇ ｔ ｒｚ ｔ ｌａ ｒ ｉａ ｅ ｏ ｍ ａ ｉｎ ｒ ｌ ｓ ｏ ｈｅ ｓ ｒ ａ ｅ，ｈｅ ｐ ｐｅ ｓ ｅ ｔ ｉ ｓ ｔ ｍｐ ｃ ａ ｇｅ ｔ ｄｙ ｎ ｈｅ ｈｏ ｉｏｎ ａ ｎｄ ｖｅ ｔｃ ｌｄ ｆ ｒ ｔｏ ｕ ｅ ｆｔ ｕ ｆ ｃ ｔ ａ ｒ ａ ｃ ｒ ａ ｎ ｈｅ ｉ ａ ｔｒ ｎ ｏ ｈ ｃ ｎｓ ｒ ｔｏ ｈ ｒ ｉａ ｄ ｆ ｒ ａ ｉｎ．Ａ ｃ ｏｒ ｉ ｏ ｔ ｅ ｅ ｉ ｎａ ｃ ｒ ｃ ｅ ｉ ｔｃ ｏ ｉ ｌｙｅ ｎ ｆ ｔ ｅ ｏ ｔ ｕｃ ｉ ｎ ｏｎ ｔ ｅ ｖｅ ｔｃ ｌ ｅ ｏ ｍ ｔｏ ｃ ｄ ｎｇ ｔ ｈ ｒ ｇ ｏ ｌ ｈａ ａ ｔ ｒｓ ｉ ｓ ｆ ｓｌ ａ ｒ ｉ ｔ Ｚｈ ｎｇ ｈｏ ｔ ｐｅ ｓ ａ ｉｈｅ ｈ ｈｒ ｅ ｄ ｍｅ ｉ ｎａ ｉ ｔ ｉｆ ｒ ｎｃ ｅ ｚ ｕ， ｈｅ ｐａ ｒｅ ｔ ｂｌｓ ｓｔ ｅ ｔ ｅ ｉ ｎｓｏ ｌｆｎｉｅ ｄ ｆｅ ｅ ｅ ｍｏｄ ｌｏ ｈｅｍ ｅ ｒ ｈｉｌ ｏｎ ｔ ｕ — ｅ ｆｔ ｔ ｏ ｓ ｅ ｄ ｃ ｓ ｒ ｅ ｔｏ ｓｎｇ ｆｎ ｔ ｉｆ ｒ ｎ ｅ ｓ ｆｗａ ｅ ＦＬＡＣ３ ｉ ｎ ｂｙ ｕ ｉ ｉ ｉｅ ｄ ｆｅ ｅ ｃ ｏ ｔ ｒ Ｄ， ｓｍｕｌ ｔ ｓ ｔ ｕ ｆ ｃ ｆ ｒ ｔｏ ａ ｅ ｈｅ ｓ ｉ ｌ ｉ ａ ｅ ｈｅ ｓ ｒ ａ ｅ ｄｅ ｏ ｍａ ｉ ｎ ｃ ｕｓ ｄ ｂｙ ｔ ｈ ｅ ｄ
天津地铁盾构隧道施工地层及结构变形特性分析 (2)
天津地铁盾构隧道施工地层及结构变形特性分析天津市区地层富水软弱，地铁隧道普遍采用土压平衡盾构法施工，施工过程中，开挖面支护作用、盾壳—土体摩擦作用以及同步注浆作用对地层变形有重要影响。
邱龑通过分析深圳某地铁盾构隧道工程的现场监测数据，发现土仓压力与开挖面前方地层的变形和稳定性密切相关。
Lee[2]等通过分析上海某地铁盾构隧道施工的现场监测数据，发现盾壳—土体摩擦力和同步注浆充填率是影响地表沉降的关键因素。
因此，研究开挖面支护作用、盾壳—土体摩擦作用以及同步注浆作用对地层变形的影响规律，对地铁盾构隧道安全施工具有重要意义。
另一方面，盾构隧道衬砌椭圆化变形通常伴随着接缝张开[3]，若接缝变形超过容许值，则隧道防水难以满足要求。
郑刚[4]分析了某地铁区间在盾构施工过程中因管片环变形引发的管片接缝涌水、涌砂事故，致使区间右线隧道被淹，管片破损，地表大面积沉降。
因此，研究盾构施工参数对管片环椭圆化变形的影响规律，也对地铁盾构隧道安全施工具有重要意义。
数值模拟方法是研究隧道施工引起的地层及结构变形规律的重要手段。
目前，盾构法隧道施工精细化模拟方面的研究[5-9]基本涵盖了影响地层和管片环变形的主要施工要素，但是，已有的三维数值模拟方法大都做了较多简化。
本文在前人研究成果的基础上，提出一种盾构法隧道施工精细化模拟方法。
依据渗流—应力耦合原理，通过向等代层单元施加单元流量边界(流入)，模拟同步注浆过程；通过在盾壳单元上施加沿掘进方向的恒定节点速度，调动界面剪切耦合弹簧发挥作用，模拟盾壳—土体摩擦作用。
依托天津地铁6号线天托站—一中心医院站区间盾构隧道工程，模拟不同支护压力比、不同盾壳—土体摩擦系数、不同同步注浆率条件下的施工过程，研究关键施工参数对地层及结构变形的影响规律。
采用现场实测数据验证模拟结果的合理性。
1 工程概况天津市区地貌特征以冲积平原为主，第四系沉积层深厚，且具有明显的沉积韵律。
地层土性以粉质黏土、粉土和粉砂为主，局部地区分布有淤泥质软土。
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解析法
对于实际工程中的各种复杂情况，经验公式 缺乏理论基础，并且具有一定的局限性，如对不 同的地层条件，不同的施工方法缺乏适用性，并 且对于水平位移和竖直位移只能提供有限的信息。 用解析法就比用经验法更能获得需要的信息，这 些方法主要包括Sagaseta（1987)、Verruijt和 Booker(1996)、Loganathan和Poulos(1998)、 Bobet(2001)给出的解析方法。
有限元法
有限元法可以克服经验方法的许多限制条件， 因此，有限元法在盾构法隧道施工变形的计算分 析中被广泛应用，对隧道开挖进行二维和三维有 限元模拟 。从大量的有限元数值解的研究进展来 看，尽管在有限元方面取得了很大的进展，但三 维隧道施工分析仍面临很多弱点，如土体本构模 型方面的缺陷以及土体参数选择的任意性，而且 预测方法难于在足够多的工程中应用。同时三维 有限元分析是非常复杂的，而且耗时多，不易得 到成果，更不利于工程实际应用。
本项目的特色与创新之处
运用ANSYS对盾构隧道开挖过程进行有限 元分析的同时，采用弹性力学中的明德林解对 盾壳与土体的摩擦力引起的地表变形进行分析 计算，使计算结果更加符合工程实际，从而更 好地预测开挖引起的地表变形，为工程的设计 提供更为可靠的信息。
预期的研究进展
2006.12— 2007.3， 收集资料，确定模拟路线。 2007.3—2007.9，进入课题具体实施阶段，建 模、编程并调试、计算出结果并与实际工程对比 分析。 2007.9—2007.12，整理数据和研究过程，撰写
撰写课题总结报告，并在省级或省级 以上刊物发表论文一篇。
讲述完毕！ 谢谢！
盾构法隧道的施工不可避免地引起地层的扰 动，引起周围土体应力和应变状态的改变，从而 引起地层变形和地面沉降。当盾构法隧道施工引 起的地层变形超过一定范围时，就会严重危及临 近建筑物、道路和地下管网的安全。所以在设计 施工阶段，非常有必要预测隧道施工引起的地层 变形，保护现有结构物和地下管线，使之免受隧 道施工的影响，这就需要深入研究盾构法隧道施 工对土体的扰动机理以及产生的地层变形，从而 采取相应的措施减小变形，降低对周围环境的影 响，得到良好的综合效益。
一、立论依据
项目的研究意义
当今，随着经济及基本建设的飞速发展，城市 规模的不断膨胀导致人类生存的空间越来越小， 尤其是因日益紧张的交通压力引发的各种社会及 经济问题越来越多，越来越突出，这就迫切要求 城市向地下空间拓展。
盾构法已经成为隧道开挖的主要方法
在复杂混合式地层掘进的盾构机
国内盾构法直径最大的翔殷路隧道
课题总结报告并发表论文。
二、研究基础
现有的研究工作基础、条件及手段
本人在硕士阶段学习了岩土工程的专业知识， 具有一定的理论基础，并且曾应用过有限元软件 ANSYS，对该软件比较熟悉，会使用。同时现工 作于岩土教研室，与同事和资深教师交流方便， 利于获得相关的指导和帮助。
软硬件设施齐备。
预期的研究成果形式
拟采取的研究方法、技术路线、可行 性分析
研究方法和技术路线：收集国内外相关资料， 详细了解盾构施工过程，根据实际工程建立 有限元模型，用逐步的应力释放法来模拟隧 道的开挖过程，而后ANSYS编程进行计算。 将计算结果和经验公式进行对比分析后得出 结论。
可行性分析：有限元法具有实用性强且非均质、 非线性、复杂边界问题方面等突出优点，有限 元法已被广泛应用于地基基础工程、地下工程 和基坑工程等各类土工构筑物的性状分析。由 于盾构法开挖隧道所引起的土层变形为小变形 问题，所以可以用有限元法进行模拟，得到的 结果是可靠的。ANSYS软件可以计算非线性材 料的问题，用它来进行分析是可行的。
二、研究内容
研究目标、内容和拟解决的关键问题
研究目标：得到隧道开挖的横向地表变形曲线 。 研究内容：利用ANSYS对隧道的开挖过程进行二维
有限元模拟，主要是采用应力释放法模拟隧道的动 态开挖；用明德林解计算纵向摩擦力引起的地表变 形，用于弥补盾构开挖二维有限元模拟的不足，用 MATLAB语言编程进行计算。 拟解决的关键问题：有限元模型的建立和明德林解 模型的建立。
国内外研究现状分析
研究隧道施工引起的土体变形主要有经源自法、 解析法和有限元法三种方法。经验法
研究隧道施工变形的经典预测理论与方法是美 国Peck教授于1969年提出的经验公式：
S ( x)Smax exp( x2 / 2i2 )
Smax Vi /(i 2 )Vi /(2.5i)
自此以后的众多专家、学者所从事的研究工 作都是遵循这一认识规律，包括对地层的二维和 三维变形预测分析研究工作，如Wataru、Osamu、 Mair等。