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盾构施工对地表沉降影响的预估
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【建筑工程施工 论文】摘 要: 以杭州地铁 1 号线过江隧道为背景, 采用经验公式法和有限元数值模拟方法研究分析盾构隧道施工引起的钱塘江北岸标准海塘地表沉降规律, 比较两种方法的计算结果, 验证了有限元数值模型的合理性, 为隧道工程的顺利实施提供参考依据。
关键词: 盾构隧道; 数值模拟; 地层变形
杭州地铁 1 号线南起萧山湘湖杭州乐园, 穿过滨江新中心, 至钱塘江时在最低冲刷高程以下通过江底, 直达江北岸进入婺江路下, 并沿该路西行。过江隧道采用加泥式土压平衡盾构施工,采用钢筋混凝土管片单层装配式衬砌。盾构隧道外径 6.2 m, 内径 5.5 m, 衬砌厚度 35 cm, 环宽1.2 m, 衬砌环全环由 6 块组成, 环与环、块与块间均采用弯螺栓连接。
过江隧道盾构掘进时不可避免地引起地层扰动, 引起地层变形及地面沉降。扰动导致土体强度和压缩模量的降低, 这将引起长时间的固结和次固结。当地层变形超过一定范围时, 会严重危及周围建筑物的安全。因此, 掌握地层沉降规律并预先评估其影响程度, 对工程的顺利实施极为重要。本文采用经验公式法和有限元数值模拟方法对钱江通道盾构隧道施工过程中明清鱼鳞石塘的地表沉降规律进行研究, 以期对海塘的保护措施及隧道工程的顺利实施提供参考依据。
1 盾构隧道引起土层变形的发展过程盾构推进引起的地面沉降分为 5 个阶段[1-2]:
1) 初期沉降: 即盾构开挖面到达某一位置之前, 在盾构推进前方的土体滑裂面以外产生的沉降。因初期沉降量较小, 所以一般不被人们觉察。
2) 盾构到达时的地面变形: 为在开挖面靠近观测点并到达观测点下方过程中所产生的沉降或隆起现象。当盾构机的正面土压力等于开挖面静止土压力时, 掘进对土体影响最小; 当盾构机推力不足, 其正面土压力小于开挖面的静止土压力时, 开挖面土体下沉; 当盾构机推力过大则会引起开挖面土体的隆起。
3) 盾构通过时的地面变形: 为盾构机开挖面到达观测点至盾构机尾部通过观测点这一过程所产生的沉降。该沉降主要是由于盾构机的通过破坏
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