沉降控制——原理与案例.ppt
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③通过时下沉（隆起）：盾构通过时发生的下沉或隆起。 盾构外周面与围岩发生摩擦，或超挖使围岩扰动是其发生的主 要原因。
பைடு நூலகம்
④盾尾空隙下沉（隆起）：盾尾刚刚通过发生的下沉或隆起， 是由于盾尾空隙的产生引起应力释放或壁后注浆压力过大而产生 的。地基下沉的大部分都是这种盾尾空隙下沉。
⑤后续下沉：是软弱粘土中出现的现象，主要是由于盾构推 进引起整个地基松弛或扰动而发生的。可持续到盾构通过后3 ～ 4 个月。
2、地基沉降（或隆起）的原因与发生机理
2．1 开挖时的水、土压力不均衡
土压平衡式盾构或泥水加压式盾构，由于推进量与排土量不 等的原因，开挖面水压力、土压力与压力舱压力产生不均衡，致 使开挖面失去平衡状态，从而发生地基变形。开挖面的土压力、 水压力小于压力舱压力时产生地基下沉，大于压力舱压力时产生 隆起。这是由开挖时开挖面的应力释放，附加应力等引起的弹塑 性变形。
沉降控制——原理与案例
沉降控制——原理与案例
1、前言 2、地基沉降（或隆起）的原因与发生机理 3、地基变形的规律 4、防止地基变形的措施和施工实例 5、几点体会
沉降控制——原理与案例
１、前言
近几年来，我国城市轨道交通（地铁）建设的发展十分迅 猛。地铁隧道的施工工法有明挖法、矿山法和盾构法等工法。 盾构法具有施工速度快、地基沉降变形小等特点。随着盾构 法隧道施工技术的发展和人们对盾构隧道施工工法的认识的 加深，盾构隧道施工法正日益得到广泛的使用,仅广州地铁三 号线就投入了21台次盾构施工，四号线投入了12台次盾构机 施工，地铁五号线投入了18台盾构机施工，六号线将投入16 台次施工。
3．1 隧道纵向的地基变形
随着盾构推进所发生的地基变形，上述各种原因引起的地 基下沉或隆起现象重叠发生，其时序过程如图3.1（盾构推进时 地基变形的分类）所示，最后达到最终值。其中，①、②是盾 构通过前，③是通过中，④、⑤是通过后发生的下沉（隆起） 现象。①～⑤的现象并非不可避免，如果选择了合适地基的盾 构型式，是可以控制在最小限度以内的。
盾构法施工地基变形的产生，归根结底主要是由于施工时地 层的变化—即地层的损失（分正、负）而造成，而地基变形的产 生是有个过程的。因此，控制地层的损失，及时补偿地层的损失， 是控制地基变形的主要措施。
2．4 一次衬砌的变形及变位
接头螺栓紧固不足时，管片环容易变形，盾尾空隙的实际 量增大，管片从盾尾脱出后外压不均等使衬砌变形或变位，从 而增大地基下沉。
2．5 地下水位下降
来自开挖面的涌水或一次衬砌产生漏水时，地下水位下降 而造成地基下沉。这一现象是由于地基的有效应力增加而引起 固结沉降。
3、地基变形的规律
3．2 隧道横断面方向的沉降
由盾构的推进引起的横断方向的最终地基下沉分布，一般以 隧道为中心单向横坡，近似于倒立的标准概率曲线的形状（图3.2 为某区间实测横断面沉降曲线图）。
沉降量(mm)
5
0
( x xc )2
t 0 a1e 2w2
-5
-10
-15
-20
-25
-15
-10
-5
0
5
距离(m)
4．1地基变形的预测与监测
为了减少地基变形，盾构推进前事先根据过去的实绩和有限 单元法等进行预测，以预测结果为依据来设定管理基准值。同时， 在推进时，要在隧道中心向上及其两侧范围内设定监测点，进行 水准测量，并根据监测结果指导施工，调整施工参数，总结经验， 应用到后续区段的施工管理中。+10mm～-30mm。
Y4610 Y4430 Y3920 Y4310 拟合曲线
10
15
20
右线隧道（先行隧道） 图3.2 某区间横断面沉降曲线图
其影响范围大致保持以盾构下端处起的仰角45°＋φ/2扩散 区域内（其中φ为土体的内摩擦角，砂土的内摩擦角变化范 围28~40° ，粘性土的内摩擦角变化范围0~30 ° ）。 一般情况下，影响范围考虑仰角45°即可。
在城市里进行地铁隧道施工，必然会遇到临近施工，引起 地基位移、变形，产生地表以及地面和地下建（构）筑物沉降 （或隆起），带来了建（构）筑物保护问题。当发生地基下沉 （或隆起）时，会损坏或损伤煤气管道、自来水管、电力电缆、 通信电缆等邻近埋设物以及房屋、桥梁、道路等建（构）筑物， 对周边发生不良影响。严重的会造成地面塌方、管线断裂、房 子倒塌，带来难以估量的损失。盾构隧道施工法与其他施工法 相比，地基的位移少，可以极力减少对原有建（构）筑物的影 响，因而得到广泛的推广应用。与其他工法一样，
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3．3 地基变形的大小
地基下沉量的大小与传递状况、地基条件、施工情况和覆土比 (覆土厚度与盾构直径比)等因素有关。洪积性地基和冲积性砂土时， 地中下沉在传递到地表的过程中减少。而冲积性粘性土正相反， 盾构通过后，下沉还长时间继续（达几个月），即使覆土比大， 最终地表下沉与地中下沉一样。
4、防止地基变形的措施和施工实例
2．2 推进时围岩的扰动
盾构推进时，由于盾构的壳板与围岩摩擦和围岩的扰动从而 引起地基下沉或隆起。特别是蛇行修正和曲线推进时引起的超挖， 是产生围岩松动的原因。
2．3 盾尾空隙的发生和壁后注浆不充分
由于盾尾空隙的发生使盾壳支承的围岩朝着盾尾空隙变 形而产生地基下沉。这是由应力释放引起的弹塑性变形。地基 下沉的大小受壁后注浆材料材质及注入时间、位置、压力、数 量等影响。另外，粘性土地基中的壁后注浆压力过大是引起临 时性地基隆起的原因。
盾构法施工产生变形（沉降或隆起）是不可避免的，因而其 沉降控制的重要性就不言而喻了。由盾构施工所导致的地基 变形的大小，因线路、覆土厚度、盾尾空隙量等设计条件、 地基条件而异。但是，通过选择适当的施工方法和加强施工 管理，一般可以把地基变形控制在最小限度以内。为此，应 选择适合地基并具有开挖面稳定装置的盾构型式，进行认真 的推进管理，同时妥当地进行一次衬砌、壁后注浆，做好施 工地基变形控制。
图3.1 盾构推进时地基变形的分类
施工过程中可通过监测结果来确认这些现象的有无及其程 度，修正后续区段的施工方法。
①先期沉降：是在盾构机到达前发生的下沉。对于砂质土， 先期沉降是由地下水位下降引起的。对极软弱粘土，先期沉降 则由于开挖面的过量取土而引起的。
②开挖面前部下沉（隆起）：是在盾构开挖面即将到达 之前发生的下沉或隆起。开挖面的水土压力不平衡是其发生的 原因。
பைடு நூலகம்
④盾尾空隙下沉（隆起）：盾尾刚刚通过发生的下沉或隆起， 是由于盾尾空隙的产生引起应力释放或壁后注浆压力过大而产生 的。地基下沉的大部分都是这种盾尾空隙下沉。
⑤后续下沉：是软弱粘土中出现的现象，主要是由于盾构推 进引起整个地基松弛或扰动而发生的。可持续到盾构通过后3 ～ 4 个月。
2、地基沉降（或隆起）的原因与发生机理
2．1 开挖时的水、土压力不均衡
土压平衡式盾构或泥水加压式盾构，由于推进量与排土量不 等的原因，开挖面水压力、土压力与压力舱压力产生不均衡，致 使开挖面失去平衡状态，从而发生地基变形。开挖面的土压力、 水压力小于压力舱压力时产生地基下沉，大于压力舱压力时产生 隆起。这是由开挖时开挖面的应力释放，附加应力等引起的弹塑 性变形。
沉降控制——原理与案例
沉降控制——原理与案例
1、前言 2、地基沉降（或隆起）的原因与发生机理 3、地基变形的规律 4、防止地基变形的措施和施工实例 5、几点体会
沉降控制——原理与案例
１、前言
近几年来，我国城市轨道交通（地铁）建设的发展十分迅 猛。地铁隧道的施工工法有明挖法、矿山法和盾构法等工法。 盾构法具有施工速度快、地基沉降变形小等特点。随着盾构 法隧道施工技术的发展和人们对盾构隧道施工工法的认识的 加深，盾构隧道施工法正日益得到广泛的使用,仅广州地铁三 号线就投入了21台次盾构施工，四号线投入了12台次盾构机 施工，地铁五号线投入了18台盾构机施工，六号线将投入16 台次施工。
3．1 隧道纵向的地基变形
随着盾构推进所发生的地基变形，上述各种原因引起的地 基下沉或隆起现象重叠发生，其时序过程如图3.1（盾构推进时 地基变形的分类）所示，最后达到最终值。其中，①、②是盾 构通过前，③是通过中，④、⑤是通过后发生的下沉（隆起） 现象。①～⑤的现象并非不可避免，如果选择了合适地基的盾 构型式，是可以控制在最小限度以内的。
盾构法施工地基变形的产生，归根结底主要是由于施工时地 层的变化—即地层的损失（分正、负）而造成，而地基变形的产 生是有个过程的。因此，控制地层的损失，及时补偿地层的损失， 是控制地基变形的主要措施。
2．4 一次衬砌的变形及变位
接头螺栓紧固不足时，管片环容易变形，盾尾空隙的实际 量增大，管片从盾尾脱出后外压不均等使衬砌变形或变位，从 而增大地基下沉。
2．5 地下水位下降
来自开挖面的涌水或一次衬砌产生漏水时，地下水位下降 而造成地基下沉。这一现象是由于地基的有效应力增加而引起 固结沉降。
3、地基变形的规律
3．2 隧道横断面方向的沉降
由盾构的推进引起的横断方向的最终地基下沉分布，一般以 隧道为中心单向横坡，近似于倒立的标准概率曲线的形状（图3.2 为某区间实测横断面沉降曲线图）。
沉降量(mm)
5
0
( x xc )2
t 0 a1e 2w2
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距离(m)
4．1地基变形的预测与监测
为了减少地基变形，盾构推进前事先根据过去的实绩和有限 单元法等进行预测，以预测结果为依据来设定管理基准值。同时， 在推进时，要在隧道中心向上及其两侧范围内设定监测点，进行 水准测量，并根据监测结果指导施工，调整施工参数，总结经验， 应用到后续区段的施工管理中。+10mm～-30mm。
Y4610 Y4430 Y3920 Y4310 拟合曲线
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右线隧道（先行隧道） 图3.2 某区间横断面沉降曲线图
其影响范围大致保持以盾构下端处起的仰角45°＋φ/2扩散 区域内（其中φ为土体的内摩擦角，砂土的内摩擦角变化范 围28~40° ，粘性土的内摩擦角变化范围0~30 ° ）。 一般情况下，影响范围考虑仰角45°即可。
在城市里进行地铁隧道施工，必然会遇到临近施工，引起 地基位移、变形，产生地表以及地面和地下建（构）筑物沉降 （或隆起），带来了建（构）筑物保护问题。当发生地基下沉 （或隆起）时，会损坏或损伤煤气管道、自来水管、电力电缆、 通信电缆等邻近埋设物以及房屋、桥梁、道路等建（构）筑物， 对周边发生不良影响。严重的会造成地面塌方、管线断裂、房 子倒塌，带来难以估量的损失。盾构隧道施工法与其他施工法 相比，地基的位移少，可以极力减少对原有建（构）筑物的影 响，因而得到广泛的推广应用。与其他工法一样，
°+?
3．3 地基变形的大小
地基下沉量的大小与传递状况、地基条件、施工情况和覆土比 (覆土厚度与盾构直径比)等因素有关。洪积性地基和冲积性砂土时， 地中下沉在传递到地表的过程中减少。而冲积性粘性土正相反， 盾构通过后，下沉还长时间继续（达几个月），即使覆土比大， 最终地表下沉与地中下沉一样。
4、防止地基变形的措施和施工实例
2．2 推进时围岩的扰动
盾构推进时，由于盾构的壳板与围岩摩擦和围岩的扰动从而 引起地基下沉或隆起。特别是蛇行修正和曲线推进时引起的超挖， 是产生围岩松动的原因。
2．3 盾尾空隙的发生和壁后注浆不充分
由于盾尾空隙的发生使盾壳支承的围岩朝着盾尾空隙变 形而产生地基下沉。这是由应力释放引起的弹塑性变形。地基 下沉的大小受壁后注浆材料材质及注入时间、位置、压力、数 量等影响。另外，粘性土地基中的壁后注浆压力过大是引起临 时性地基隆起的原因。
盾构法施工产生变形（沉降或隆起）是不可避免的，因而其 沉降控制的重要性就不言而喻了。由盾构施工所导致的地基 变形的大小，因线路、覆土厚度、盾尾空隙量等设计条件、 地基条件而异。但是，通过选择适当的施工方法和加强施工 管理，一般可以把地基变形控制在最小限度以内。为此，应 选择适合地基并具有开挖面稳定装置的盾构型式，进行认真 的推进管理，同时妥当地进行一次衬砌、壁后注浆，做好施 工地基变形控制。
图3.1 盾构推进时地基变形的分类
施工过程中可通过监测结果来确认这些现象的有无及其程 度，修正后续区段的施工方法。
①先期沉降：是在盾构机到达前发生的下沉。对于砂质土， 先期沉降是由地下水位下降引起的。对极软弱粘土，先期沉降 则由于开挖面的过量取土而引起的。
②开挖面前部下沉（隆起）：是在盾构开挖面即将到达 之前发生的下沉或隆起。开挖面的水土压力不平衡是其发生的 原因。