盾构施工引起的地表沉降
合集下载
相关主题
- 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)。
(3)盾尾脱空与壁后注浆 千斤顶推动盾构机向前推进时，使得本来位于盾构壳内部
的拼装衬砌脱出盾壳的保护，在衬砌外围产生建筑空隙(其体 积等于盾壳对应圆筒体积与盾尾操作空间体积之和)，引起较 大地层损失，如不采取补救措施会引起很大的地层位移和地 面沉降。
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%。
城市地铁修建等地下工程的施工方法有明(盖)挖法、暗挖法、 盾构法等，各种方法都有其优缺点和适用条件，其中盾构法 以诸多优势成为城市地铁隧道采用较多的施工方法。
该法可在各种工程地质和水文地质条件下使用，具有机 械化程度高和施工速度快等优点。从综合效益观点看来，是 一种比较经济的方法。1825年法国工程师M，A.Rrunel发 明盾构法施工，而后盾构法经历了从手掘式、挤压式、气压 式到土压平衡和泥水加压式的盾构。1894年，盾构法首次 应用到地铁隧道建设中，到20世纪80年代末，大约有32个 国家和地区81座城市修建了290条地下铁道线路，总长计 S000km，这些隧道基本上是用盾构法施工完成的。盾构法 施工过程中不可避免地对隧道周围的环境造成影响，尤其是 地层沉降带来的影响尤为明显，对周围环境的影响也非常的 显著。
图2-1 盾构机组成图
盾构法施工是一个非常复杂的工程过程，它对周围环境的影 响与施工技术环节密切相关。早在1969年Peck就指出盾构法施工 引起的地层损失以及对相邻结构的影响与施工的具体细节是分不 开的。因此，理论分析时只有准确把握盾构施工的主要因素才能 得出符合实际情况的结果。盾构施工阶段主要包括以下几个主要 的技术环节：
(2)盾构推进与衬砌拼装 盾构依靠千斤顶推力作用向前推进。盾构推进过程中需要
克服开挖面土体压力、摩擦阻力和内部机械设备阻力，盾构 的总推力必须根据各种阻力的总和及其所需要的富裕量决定。 推力过大会使正面土体因挤压而前移和隆起，而推力过小又 影响推进速度。千斤顶推动盾构前进后，依次收缩千斤顶在 盾构内部拼装衬砌。
（1）土体开挖与开挖面支护 土压平衡式盾构施工过程中，通过切削刀盘的切削前方土体。挖 土量的多少由刀盘的转速、切削扭矩以及千斤顶推力决定，排土 量的多少则是通过螺旋排土器的转速来调节。因为土压平衡式盾 构机是借助土压舱内土体压力来平衡开挖面土水压力的，为使土 压舱压力波动较小，施工中要经常调节螺旋排土器的转速和千斤 顶的推进速度，来保持挖土量和排土量保持平衡。
尽管盾构机在不断的发展，但无论盾构隧道施工技术如 何改进，由于施工技术、工艺质量及周围的环境和岩土介 质的特点，其施工引起的地表沉降是不可能完全消除的。 盾构推进对周围环境的影响主要表现在盾构推进引起的地 表沉降。地表沉降过大时，会影响到盾构隧道和地表建筑 物的正常使用和安全运营，特别是在建筑物、道路、地下 管线密集的城市修建地铁，隧道施工引起的地表沉降更应 引起人们的高度重视。
(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 等原因而比按照隧道断面积计算出的土量大得多，这样使 隧道与衬砌之间产生空隙。在软粘土中空隙会被周围土壤 及时填充，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体积占盾构 理论排土体积的百分比份Vs(％)来表示。
圆形盾构理论排土体积就V0为：
V0=r02 L
式中：r0-盾构外径 L-推进长度
单位长度地层损失量的计算公式为：
V Vs V0
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。一般地说这种 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。如盾构操作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。这常是由于盾 构施工中遇到地层中水压大的贮水和透水性强的颗粒状土的透镜 体等不良地质条件。
图2-2 盾尾空隙和壁后注浆
三、盾构施工引起的土体变形
地表变形的原因 地表变形的表现形式和机理 地表变形的分布范围 盾构施工工艺对地表变形的影响
3.1 地表变形的原因
地表变形，是由于盾构法施工而引起隧道周围土体的 松动和沉陷，它直观表现为沉降或隆起。受其影响隧道附 近地区的构筑物将产生变形、沉降或变位，以至使构筑物 机能遭受破损或破坏。包括以下几个方面：
二、盾构法施工原理
盾构隧道施工法是指使用盾构机，一边控制开挖面及 周围土体不发生坍塌失稳，一边进行隧道掘进、出渣，并 在机内拼装管片形成衬砌、实施壁后注浆，从而不扰动周 围土体而修筑隧道的方法。
盾构机的所谓盾是指保持开挖面稳定性的刀盘和压力 舱、支护周围土体的盾构钢壳，所谓构是指构成隧道衬砌 的管片和壁后注浆体，如图2-1所示。
盾构施工引起的地表沉降
报告人： 袁大军 教授
Beijing JiaoTong University Research Center of
Tunneling and Underground Works，Beijing
2008年5月
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
百度文库
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。
的拼装衬砌脱出盾壳的保护，在衬砌外围产生建筑空隙(其体 积等于盾壳对应圆筒体积与盾尾操作空间体积之和)，引起较 大地层损失，如不采取补救措施会引起很大的地层位移和地 面沉降。
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%。
城市地铁修建等地下工程的施工方法有明(盖)挖法、暗挖法、 盾构法等，各种方法都有其优缺点和适用条件，其中盾构法 以诸多优势成为城市地铁隧道采用较多的施工方法。
该法可在各种工程地质和水文地质条件下使用，具有机 械化程度高和施工速度快等优点。从综合效益观点看来，是 一种比较经济的方法。1825年法国工程师M，A.Rrunel发 明盾构法施工，而后盾构法经历了从手掘式、挤压式、气压 式到土压平衡和泥水加压式的盾构。1894年，盾构法首次 应用到地铁隧道建设中，到20世纪80年代末，大约有32个 国家和地区81座城市修建了290条地下铁道线路，总长计 S000km，这些隧道基本上是用盾构法施工完成的。盾构法 施工过程中不可避免地对隧道周围的环境造成影响，尤其是 地层沉降带来的影响尤为明显，对周围环境的影响也非常的 显著。
图2-1 盾构机组成图
盾构法施工是一个非常复杂的工程过程，它对周围环境的影 响与施工技术环节密切相关。早在1969年Peck就指出盾构法施工 引起的地层损失以及对相邻结构的影响与施工的具体细节是分不 开的。因此，理论分析时只有准确把握盾构施工的主要因素才能 得出符合实际情况的结果。盾构施工阶段主要包括以下几个主要 的技术环节：
(2)盾构推进与衬砌拼装 盾构依靠千斤顶推力作用向前推进。盾构推进过程中需要
克服开挖面土体压力、摩擦阻力和内部机械设备阻力，盾构 的总推力必须根据各种阻力的总和及其所需要的富裕量决定。 推力过大会使正面土体因挤压而前移和隆起，而推力过小又 影响推进速度。千斤顶推动盾构前进后，依次收缩千斤顶在 盾构内部拼装衬砌。
（1）土体开挖与开挖面支护 土压平衡式盾构施工过程中，通过切削刀盘的切削前方土体。挖 土量的多少由刀盘的转速、切削扭矩以及千斤顶推力决定，排土 量的多少则是通过螺旋排土器的转速来调节。因为土压平衡式盾 构机是借助土压舱内土体压力来平衡开挖面土水压力的，为使土 压舱压力波动较小，施工中要经常调节螺旋排土器的转速和千斤 顶的推进速度，来保持挖土量和排土量保持平衡。
尽管盾构机在不断的发展，但无论盾构隧道施工技术如 何改进，由于施工技术、工艺质量及周围的环境和岩土介 质的特点，其施工引起的地表沉降是不可能完全消除的。 盾构推进对周围环境的影响主要表现在盾构推进引起的地 表沉降。地表沉降过大时，会影响到盾构隧道和地表建筑 物的正常使用和安全运营，特别是在建筑物、道路、地下 管线密集的城市修建地铁，隧道施工引起的地表沉降更应 引起人们的高度重视。
(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 等原因而比按照隧道断面积计算出的土量大得多，这样使 隧道与衬砌之间产生空隙。在软粘土中空隙会被周围土壤 及时填充，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体积占盾构 理论排土体积的百分比份Vs(％)来表示。
圆形盾构理论排土体积就V0为：
V0=r02 L
式中：r0-盾构外径 L-推进长度
单位长度地层损失量的计算公式为：
V Vs V0
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。一般地说这种 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。如盾构操作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。这常是由于盾 构施工中遇到地层中水压大的贮水和透水性强的颗粒状土的透镜 体等不良地质条件。
图2-2 盾尾空隙和壁后注浆
三、盾构施工引起的土体变形
地表变形的原因 地表变形的表现形式和机理 地表变形的分布范围 盾构施工工艺对地表变形的影响
3.1 地表变形的原因
地表变形，是由于盾构法施工而引起隧道周围土体的 松动和沉陷，它直观表现为沉降或隆起。受其影响隧道附 近地区的构筑物将产生变形、沉降或变位，以至使构筑物 机能遭受破损或破坏。包括以下几个方面：
二、盾构法施工原理
盾构隧道施工法是指使用盾构机，一边控制开挖面及 周围土体不发生坍塌失稳，一边进行隧道掘进、出渣，并 在机内拼装管片形成衬砌、实施壁后注浆，从而不扰动周 围土体而修筑隧道的方法。
盾构机的所谓盾是指保持开挖面稳定性的刀盘和压力 舱、支护周围土体的盾构钢壳，所谓构是指构成隧道衬砌 的管片和壁后注浆体，如图2-1所示。
盾构施工引起的地表沉降
报告人： 袁大军 教授
Beijing JiaoTong University Research Center of
Tunneling and Underground Works，Beijing
2008年5月
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
百度文库
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。