地鐵隧道施工引起的地表沉降及變形測量方法

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1、地鐵隧道施工引起的地表沉降及變形測量方法　　地表沉降及變形是地鐵盾構(gòu)隧道施工過程中最需要重點關(guān)注的問題，其直接影響周圍地面建筑和地下設(shè)施的正常使用，因此，對地表沉降及變形測量至關(guān)重要。論文首先分析了盾構(gòu)掘進引起地表沉降及變形產(chǎn)生的原因，重點探討了地鐵隧道施工引起的地表沉降及變形測量方法?！　　娟P(guān)鍵詞】地鐵隧道施工；沉降及變形；測量　　　　盾構(gòu)法隧道施工技術(shù)經(jīng)過一百多年的發(fā)展，已經(jīng)有了很大的進步，由于盾構(gòu)施工引起的周圍建筑物的損壞也在減輕，但是盾構(gòu)施工還是會不可避免地引起地層的擾動，引起地層變形以及地面的沉降及變形

2、。地層擾動導(dǎo)　　致的土體強度和壓縮模量的降低將會引起長時間內(nèi)的固結(jié)和次固結(jié)沉降及變形。當(dāng)?shù)貙幼冃纬^一定范圍時，就會危及到鄰近建筑物和地下管網(wǎng)的安全，進而引起一系列的巖土環(huán)境問題。由此可見，研究盾構(gòu)施工產(chǎn)生地表　　沉降及變形的機理具有重大的意義?！　　　?盾構(gòu)掘進引起地表沉降及變形產(chǎn)生的原因　　雖然不同學(xué)者基于各自的出發(fā)點提出了不同的盾構(gòu)施工引起地表沉降及變形的機理，但是不可否認(rèn)的一點就是土體位移源于開挖引起的擾動及由此產(chǎn)生的地層損失和擾動土的重新固結(jié)?！　?）地層損失。所謂地層損失是盾構(gòu)施工中實際開挖土體體積和

3、理論計算的排土體積之差。地層損失率以地層損失體積占盾構(gòu)理論排土體積的百分比來表示。地層損失一般包括盾構(gòu)開挖面的地層損失、盾構(gòu)糾偏產(chǎn)生的地層損失、盾構(gòu)沿曲線推進時產(chǎn)生的地層損失以及盾殼外徑和管片直徑之間空隙引起的地層損失?！　∫鸬貙訐p失的施工及其他主要因素有：盾構(gòu)掘進時，開挖面土體受到的水平支護應(yīng)力小于原始側(cè)向應(yīng)力，則開挖面土體向盾構(gòu)內(nèi)移動，引起地層損失而導(dǎo)致盾構(gòu)上方地面沉降及變形；當(dāng)盾構(gòu)推進時如作用在正面土體的推應(yīng)力大于原始側(cè)向應(yīng)力，則正面土體向上向前移動，引起地層損失(欠挖)而導(dǎo)致盾構(gòu)前上方土體隆起?！　?）

4、在盾構(gòu)暫停推進時，由于盾構(gòu)推進千斤頂漏油回縮，可能引起盾構(gòu)后退，使開挖面土體塌落或松動，造成地層損失?！　?）由于向盾尾后面、隧道外圍建筑空隙中壓漿不及時、壓漿量不足或壓力不適當(dāng)，使盾尾后坑道周邊土體失去原始三向平衡狀態(tài)，而向盾尾空隙中移動，引起地層損失。在含水不穩(wěn)定地層中，這往往是引起地層損失的主要因素?！　?）盾構(gòu)在曲線中推進、糾偏、抬頭或叩頭推進以及實際開挖斷面不是圓形而是橢圓形而易引起地層損失。盾構(gòu)軸線與隧道軸線的偏角越大，則對土體擾動超挖程度及引起的地層損失也越大，當(dāng)盾構(gòu)機曲線推進時，由于對土體擾動加劇

5、，地面最大沉降及變形量要大于正常推進時地面最大沉降及變形量，靠近盾構(gòu)機位置的橫斷面上地表面處的變形出現(xiàn)不對稱；當(dāng)盾構(gòu)機抬頭推進時，地面最大沉降及變形量要大于正常推進時地面最大沉降及變形量。與正常推進時的變形比較可以發(fā)現(xiàn)，除了隧道下沉量增加外，在工作面處地表面的變形由正常推進的沉陷變?yōu)榇藭r的隆起，隧道工作面前方有　　較大的隆起?！　?）隨盾構(gòu)推進而移動的盾構(gòu)正面障礙物，使地層在盾構(gòu)通過后產(chǎn)生空隙而又無法及時壓漿填充。　　6）盾殼移動對地層的摩擦和剪切?！　?）在土壓力作用下，隧道襯砌產(chǎn)生的變形也會引起少量的地層損失

6、。隧道襯砌沉降及變形較大時，會引起不可忽略的地層損失?！　　　?控制盾構(gòu)隧道施工地面沉降及變形測量方法　　沉降觀測按部位可分為表層沉降觀測、深層(分層)沉降觀測和斷面沉降觀測。經(jīng)過多年的發(fā)展，沉降觀測方法不斷完善，觀測儀器類型也越來越多，但不同的觀測方法和觀測儀器適用于不同的工程地質(zhì)條件。目前，沉　　降監(jiān)測常用的方法有:監(jiān)測樁、沉降杯、沉降板、磁環(huán)沉降儀、水壓式剖面沉降儀和水平測斜儀等。接下來，將對以上這些方法做一個簡單的介紹。　　監(jiān)測樁。用木樁和鋼釬釘入土中，用水準(zhǔn)儀持平，即可測量土體表面的沉降量。一個監(jiān)測樁只

7、能觀察路面上一點的沉降，若要進行整個斷面的沉降測量，必須埋設(shè)多個監(jiān)測樁。在不同位置埋設(shè)的監(jiān)測樁的尺寸有著　　不同的要求。此方法最簡便，但只能測定建筑物表面的沉降值，無法測試土體內(nèi)部某一位置的沉降，對填土施工有干擾?！　〕两邓瓬y量。監(jiān)測路基內(nèi)部變形最有效、最經(jīng)濟的手段之一是沉降水杯測量。沉降水杯利用連通器原理，把路基內(nèi)部某一點的高程映射到路基外部，故測量路基外部該映射點的高程即可知道路基內(nèi)部觀測點的高　　程。通過一定時間段監(jiān)測該映射點高程的變化，即可清晰點繪出路基內(nèi)部觀測點的形變歷程。而這些形變歷程是研究路基變形

8、機理及規(guī)律的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。其優(yōu)點在于觀測方法原理簡單、淺顯易懂、造價低廉。缺點是根管的埋　　設(shè)要求比較高，如果埋設(shè)不平順，容易形成氣泡阻塞水管，使測試無法進行;在比較寒冷的地區(qū)也不適應(yīng);直接目測觀測水杯讀取液面刻度值，精度較低(士1mm)。該方法用于室內(nèi)試驗觀測比較容易，用于實際工程觀測時，由于現(xiàn)場條件復(fù)雜、天氣變化異常、實際操作比較困難，一般較少使用?！　〕两蛋?。沉降板一般