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地铁施工中地表沉降控制技术综述

地铁施工中地表沉降控制技术综述
地铁施工中地表沉降控制技术综述

地铁施工中地表沉降控制技术综述

1.前言

地下空间作为城市的重要资源,在发达国家得到了多方面的应用,随着我国经济的快速发展,城市地下空间的开发利用已经受到广泛重视,城市地下工程的兴建已经成为一种趋势。就地下铁路来看,我国从1965年开始修建地下铁道,至今已有北京、天津、上海、广州、深圳、南京等大城市建成部分地铁,武汉等其它城市也即将或将要修建地铁,我国的地铁建设已步人快速发展阶段。

然而,在地铁工程的施工中,地表沉降事故发生的概率很高。以深圳地铁一号线的建设为例,在施工工期内,地面沉降事故占总事故的25%。事故发生地位于深圳市区繁华地段,对工程周围的建筑物以及地下管线产生了一定的影响,同时也影响了工程的进度增加了工程的费用。

所以,不论从工程进度、费用的控制方面考虑还是从工程质量安全方面来考虑,都要对地表沉降控制有足够的重视,从各个方面着手,来控制沉降的发生。

2.地铁工程沉降控制的重要性

地表沉降的主要危害有:

(1)沿海地区沉降使地面低于海面,受海水侵袭;

(2)一些港口城市,由于码头、堤岸的沉降而丧失或降低了港湾设施的能力;

(3)桥墩下沉,桥梁净空减小,影响水上交通;

(4)在一些地面沉降强烈的地区,伴随地面垂直沉陷而发生的较大水平位移,往往会对许多地面和地下构筑物造成巨大危害;

(5)在地面沉降区还有一些较为常见的现象,如深井管上升、井台破坏,高摆脱空,桥墩的不均匀下沉等,这些现象虽然不致于造成大的危害,但也会给市政建设的各方面带来一定影响。

针对地铁工程而言,进行沉降控制的重要性体现在两个方面:

(1)城市地铁工程一般位于城市的繁华地段,周围建筑物密集、各种地下管线纵横复杂交错,一旦沉降事故发生,将可能造成建筑物开裂、倾斜,地下管线断裂等事故。影响市民正常生活,造成各种纠纷,进而影响工程施工的进度,增加工程的费用。

(2)沉降事故在地铁工程的施工中属于多发事故。同时其发生的直接表现为地下隧道拱顶的下沉或坍塌,而这种塌陷的发生又多由围岩涌水、涌泥,支护失效,工程爆破等原因引起。这些原因的存在和发生,可以导致施工现场的人员伤亡、设备损坏,进而影响工程进度、增加工程费用,造成严重的后果。

可以看出,事故的多发性和事故后果的严重性,使沉降事故成为地铁施工中的重大风险因素,在施工过程中进行沉降控制技术的研究和应用使十分必要的。

3.地铁工程沉降控制技术

3.1地面沉降发生的机理分析

地铁工程以上地面的岩层或土层在自然状态下,一般处于应力平衡的稳定状态。在地下工程施工中,要通过人工、机械或者爆破等方式进行土石方开挖。土石方的移除、土石层孔隙水的排出,必然会改变土石地层的应力状态,使之处于非平衡状态。这种状态可以在短时间内或者经过较长的时间效应变化之后显现出来,出现坍塌、变形等现象,进而导致地面沉降。

3.2地面沉降发生的原因分析

3.2.1土层的沉降原因分析

(1)土层自身的特点:天然土体一般是由矿物颗粒构成骨架体,孔隙水和气体填充骨架体而组成的三相体系。饱和土由土颗粒和水组成,土颗粒之间存在胶结物,有些没有粘结。但是它们都能传递荷载,从而形成传力骨架,叫做土骨架。外载荷作用在土体上,一部分由孔隙水承担,叫做孔隙水压力,另一部分则由土骨架承担,就是有效应力,对引起压缩和产生强度有效。孔隙水压力可以分成两部分,一个是静水压力,在荷载施加之前就存在,一个是超孔隙水压力,由外载荷引起。土体的变形是孔隙流体及气体体积减小、颗粒重新排列、颗粒间距离缩短和骨架体发生错动的结果。粘性土有一定的厚度,水总是在土层透水面先排出,使孔隙压力降低然后向土层内部传递。这种孔压力降低的过程,一方面取决于土的渗透性,另一方面取决于在土中的位置。软粘土的渗透系数很低,固结过程很长。土体受外力后,土粒和孔隙中的流体均将发生位移。当建筑物通过基础将压力传递给地基后或者土层下部通过土石方开挖而失去支承,土体内部将发生应力变形。从而引起地基下沉或地表下沉。

(2)施工方案的选择:预防沉降的发生,进行正确的、可靠的支护是十分重要的。当支护方法不当或者失效的时候,难以使土层处于稳定状态,土层将失去稳定性,进而会导致地层沉降。

3.2.2岩石层的沉降原因分析

(1)岩石层的沉降与岩石层的地质特点有直接关系:岩石在长期的地质演变中产生出褶皱、裂隙、断层等地质构造。褶皱是岩石在构造中受力形成的连续弯曲变形。岩石中沿断裂面没有位移的断裂为裂隙。褶皱岩层核部产生许多裂隙,而背斜顶部岩层易塌落,向斜核部是储水丰富的地段,地铁隧道中易发生岩层的塌落、漏水及涌水。地铁隧道与褶皱走向一致时建筑中易发生岩层顺层滑动。断层是两盘岩石沿断裂面发生位移的断裂,一般伴有几米到几十米的岩石破碎带。地铁隧道工程通过断裂带时易发生坍塌,车站建筑物易发生不均匀沉降等。(2)施工方案的选择:防排水、支护等施工方式的正确选择以及方案的有效性都会影响到岩层沉降控制的效果。当方案失效的时候,可能会导致生沉降的发生。

3.3沉降控制技术的机理

施工中会造成地层的地层损失、原始应力状态变化、土体固结、土体的蠕变,同时还可能发生支护结构的变形等情况的发生。所以,进行地层沉降控制,其出发点是保持或者加强原有地层的稳定性,维持其稳定的应力平衡状态。

3.4沉降控制技术

资料表明,隧道施工引起地表沉陷的程度主要取决于:

(1)地层和地下水条件;

(2)隧道埋深和直径;

(3)施工方法。

其中,施工方法的影响更为明显。同样的地质条件和设计,不同的施工方法引起的地表沉陷会有很大的差异。因此,对地铁的施工方法进行对比分析是建设者必须首先论证的问题。

地铁的施工方法主要有3种:明挖法、新奥法和盾构法。明挖法由于对地面交通干扰大,且因敞开作业对周围环境千扰、污染严重,现在已经较少使用。新奥法和盾构法对环境干扰小,是主要的施工方法。下面结合地表沉陷的产生与控制措施对这2种施工方法进行概述。

3.4.1新奥法

所谓新奥法就是施工过程中充分发挥围岩本身具有的自承能力,即洞室开挖后,利用围岩的自稳能力及时进行以喷锚为主的初期支护,使之与围岩密贴,减小围岩松动范围,提高自承能力,使支护与围岩联合受力共同作用。

采用新奥法时主要的施工方法有:

(1)全断面开挖法,原则上是一次完成设计开挖断面,是在稳定的围岩中采用的方法;(2)台阶开挖法;

(3)侧壁导坑环型开挖法,这是当地质条件特别差时所采用的一种方法,也是城市隧道抑制下沉时常用的方法。

采用新奥法施工时,地面沉陷主要取决于开挖的方法、初期支护及永久支护的时间和强度,有以下防止地面下沉的措施:

(1)改变施工方法:缩短开挖进尺,如计划1个循环1.5m,可缩短为1m或0.8m;不用全断面开挖方法,而用环型开挖方法.

(2)稳定掌子面法:掌子面的稳定是施工的前提条件,对于粘聚力小的土砂围岩,应选用辅助施工方法,如超前支护、开挖面喷射混凝土和安设锚杆等。

开挖面超前支护是在开挖面前方的围岩内插入钢筋、钢管和钢板作为辅助性支护构件,用以防护开挖面及拱部以及防止围岩松弛。插入的角度应尽可能地小,以减少超挖量。开挖面喷射混凝土应尽早进行,对于土砂围岩,一般喷射3cm厚的混凝土就能防止开挖面的局部塌落。

(3)特殊施工法:有管棚法,挡墙施工法、从地表打锚杆法、特殊钢板施工法(麦塞尔插板法)、注浆法和冻结法等。

管棚法,是先在开挖断面外钻孔,然后在管子的内外注浆,以加固开挖断面。这种方法,可以加固堆积层和断层破碎带等不稳定围岩,能有效防止开挖的围岩松动。但此法需要大量的设备。

挡墙施工法,是在隧道的两侧(或一侧)设置挡墙,控制隧道开挖时产生的松动范围。有混凝土连续墙法和钢管、H型钢和钢插板等挡墙施工法。

从地表打锚杆法,是在隧道开挖之前,先从地表大致垂直地打入锚杆,四周用砂浆固结起来,这种方法能有效地防止地表下沉。

特殊钢插板施工法又称麦塞尔插板法,可以加固开挖面前方的围岩,防止围岩松动。这种施工方法是采用特殊加工的钢插板,用千斤顶将其顶入围岩中。但岩层中夹有鹅卵石时,施工困难,在砂岩和泥岩中效果显著。

(4)动态施工力学法,这种方法是由朱维申教授总结完善的,这种方法强调勘察、设计、施工、科研各环节的紧密配合,能有效减少围岩的松动区,抑制地表沉降量。

3.4.2 盾构法

盾构法是在地下暗挖隧道的一种有效方法。施工中,先在隧道的某一端建造竖井或基坑,以供盾构安装就位。盾构从竖井或基坑的墙壁开孔处出发,在地层中沿着设计轴线,向着另一竖井或基坑的设计孔洞推进。盾构推进中所受的阻力,通过盾构千斤顶传至盾构尾部已拼

装的预制隧道衬砌结构,再传到竖井或基坑的后靠壁上。盾构是这种施工方法中最主要的独特的施工机具,它是一个既能支承地层压力又能在地层中推进的圆形或矩形或马蹄形等特殊形状的钢筒结构。在钢筒结构的前面设置各种类型的支撑和开挖土体的装置,在钢筒中段周圈内面安装顶进所需的千斤顶,钢筒尾部是具有一定空间的壳状体,在盾尾可以拼装1~2环预制的隧道衬砌环。盾构每推进一环距离,就在盾尾支护下拼装l环衬砌,并及时地向紧靠盾尾后面的开挖坑道周边与衬砌环外周之间的空隙中压注足够的浆体,以防止隧道及地面下沉。

盾构施工中引起的地层损失和盾构隧道周围受扰动或受剪切破坏的重塑土的再固结,是地面沉降的基本原因。

(一)地层损失

地层损失是盾构施工中实际开挖土体体积与竣工隧道体积之差。周围土体在弥补地层损失中发生地层移动,引起地面沉降。

引起地层损失的施工及其他因素是:

(1)开挖面土体移动。当盾构掘进时,开挖面土体受到的水平支护应力小于原始侧向力,开挖土体向盾构内移动,引起地层损失而导致盾构上方地面沉降;当盾构推进时,如作用在正面的土体的推力大于原始侧向力,则正向土体向上、向前移动,引起地层损失(欠挖)而导致盾构前上方土体隆起。

(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。由于盾尾后面隧道外周建筑空隙中压浆不及时,压浆量不足,压浆压力不恰当,使盾尾后周边土体失去原始三维平衡状态,而向盾尾空隙中移动,引起地层损失。

(4)改变推进方向。盾构在曲线推进、纠偏、抬头推进或叩头推进过程中,实际开挖面不是圆形而是椭圆,因此引起地层损失。

(5)盾构移动对地层的摩擦和剪切。

(6)在土压力作用下,隧道衬砌产生的变形也会引起少量的地层损失。

(二)受扰动土的固结

盾构隧道土体受到盾构施工的扰动后,便在盾构隧道的周围形成超孔隙水压力区(正值或负值)。当盾构离开该处地层后,由于土体表面压力释放,隧道周围的孔隙水压力便下降。在超孔隙水压力释放过程中,孔隙水排出,引起地层移动和地面下降。此外,由于盾构推进中的挤压作用和盾尾后的压浆作用的施工因素,使周围地层形成正值的超孔隙水压区。其超孔隙水压力,在盾构隧道施工后的一段时间内复原,在此过程中地层发生排水固结变形,引起地面沉降。土体受扰动后,土体骨架还会有持续很长时间的压缩变形,在此过程中发生的地面沉降称为次固结沉降。在孔隙比和灵敏度较大的软塑和流塑性粘土中,次固结沉降往往要持续几年以上,它所占的沉降量比例可高达35%以上。

从盾构法施工引起地面沉陷的原因可以看出,控制盾构施工参数如推力、推速、正面土压、同步注浆量和压力等,可有效地抑制其引起的地面沉陷。

3.5沉降控制案例:

深南路~红岭路人行地道工程

深南路~红岭路人行地道位于深南中路与红岭路相交十字路口,西南角建有红岭大厦,西北角建有“邓小平画像”,东北角为大剧院下沉广场,东南角有金融中心。

该路口深南中路宽50米,红岭路宽40米,人行地道设计为互通式,十字路四角方向均

布有出入口。

深南路~红岭路人行地道工程施工地层由上向下依次为:

1、人工填土层(Qml):上部为路面及路基块石;下部褐黄、灰黄、褐红等色,由粘性土混30~40 %的碎石、块石组成,底部由粘性土混少量植物根须组成。堆填时间10年以上已基本完成自重固结,结构稍密~中密。场地内各钻孔均见该层,层厚2.0~5.8m。

2、第四系全新统海陆交互沉积层(Q4ml):中砂(含淤泥质)(Z/S),灰~灰黑、褐灰等色,成分为石英质,混少量淤泥及有机质,局部夹淤泥质土团块。饱和,松散。厚薄不均,层厚1.6~4.7m.

3、四系晚更新统冲积层(Q3al+pl):

粘性:褐黄、灰白、灰黄等色,湿,可~硬塑。含少量粉细砂。光滑,摇振反应无,干强高度,韧性高。该层主要分布于场地南侧,层厚1.2~3.3m。

砾砂:褐黄、灰白、灰黄等色,成分为石英质,不均匀混少量粘土,局部夹团状粘性土。饱和稍密~中密。场地范围内孔20外,其于钻孔均可见,层厚1.0~5.4m.

4、四系中更新统残积层(Qel)

砾质粘土:灰白、褐黄、灰黄等色,由粗粒花岗岩风化残积而成,原岩结构尚可辩。无摇反应,稍有光滑,干强度中等,韧性中等。很湿~湿,可~硬塑状态。该土遇水极易软化。层厚不详。

地下水丰富,属孔隙型潜水,略具承压性质。稳定水位埋深0.3~4.1m,地下水主要赋存于第四系全新系统海陆交互沉积中砂和晚更新冲洪积砾砂层中,地下水主要靠大气降水补给。场地地下水在强透水砂层中对混凝土具弱碳酸型腐蚀型。

地铁区间隧道施工造成深南中路和红岭路交叉路口较大范围地表沉降,且沉降值达50 cm以上;沿深南中路、红岭路两侧各有现状铸铁给水管,因地表沉降以对给水工程造成一定程度的影响及破坏;深南中路和红岭路交叉路口,发现有“囊状风化带”等不良情况,并且出现了坍塌现象;A通道暗通过地铁隧道上方地段;该地道工程埋深浅且邻近地下管线。施工条件差。

深南中路红岭地下通道的人行地道包括A、B、C三段暗挖通道和7段明挖梯道。暗挖通道总长为188.26m,明挖梯道总长为262.75m。暗挖通道按“新奥法”原理进行支护结构设计,“浅埋暗挖法”进行设计和施工。结构采用复合式衬砌结构,初期支护采用格栅钢架、网、喷砼联合支护形式,辅以临时支撑、小导管超前支护及预注浆加固地层。二次衬砌为模注钢筋砼结构,初期支护与二次衬砌间设防水层防水。明挖梯道采用直壁开挖,砂浆锚杆、型钢网喷混凝土支护。辅以临时支撑、小导管预注浆加固地层。二次衬砌为模注钢筋砼结构,初期支护与二次衬砌间设防水层防水。在施工过程中,每开挖循环进尺50cm就开始支护,并严格进行地表沉降数据的及时监测、及时分析,有效控制了沉降事故的发生。

4. 地铁工程沉降事故的应急处置

地铁工程中地表沉降事故的发生,一般由地下空间的塌方、爆破、支护不当或者失效等事故直接引起,容易造成人员伤亡和财产损失。所以,针对地铁施工中沉降事故的发生,制定和实施一套健全的应急预案是相当重要的。

应急预案是指未来加强对重大事故的处理能力,防止事故扩大,使事故损失降到最低限度,而根据实际情况制定的事故应急救援对策。通过制定应急预案并进行必要的演练,事故发生时采取正确的应对措施,一方面可以控制事故的影响范围,降低人员伤害呵财产损失,另一方面可以避免人为措施的失当造成的事故扩大。

应急预案从表面上看,是一套应急响应程序。而实际上,一套完善的预案是有其支撑平台的。这个平台就是:(1)人才资源的合理配置及有效组合。(2)相关设备、物料的配备和合理有效地管理、运用。(3)对危险有害因素的全面辨识和分析评估。应急处置程序运行在这个基础上,才能真正算的上一套完善的应急预案。

(一)制定应急预案的一般程序和内容

1.一般程序:

(1)突发事故及其危险性分析

(2)应急计划对象区域划定:根据应急救援救援力量来源的范围一般分为区域应急救援和单位应急救援。

(3)编制应急救援计划:包括技术措施和组织协调措施两个方面。

(4)应急救援资源配置:包括人才资源和设备、物料的配置两个方面。

(5)应急救援预案演练:一方面是对各方面因素的协调性的演练,一方面是发现不足实现改进的手段。

(6)应急预案效果评价与改进:应急救援方式会随着社会环境、技术条件等因素的变化而变化,所以要持续改进以适应各方面的环境因素变化,从而能够发挥预案应有的效能。

2.一般内容:核心是制定所采取的技术和组织措施。

(1)组织机构及其职责。包括:应急预案制定、日常协调和指挥的机构;相关部门在应急救援中的职责和分工。

(2)危险源识别与风险评价。

(3)通告程序与报警系统:确定由哪一级组织启动应急预警系统。

(4)应急设备设、物料的配置。

(5)应急能力与资源配置的评价。

(6)事故应急救援针对性措施程序的制定。

(7)信息发布与公众教育。

(8)事故后恢复程序。

(9)培训与演练。

(10)应急预案的维护。

(二)沉降事故处置应急预案的编制过程

(1)成立预案编制小组:沉降事故应急预案编制小组应该由施工单位、施工监理单位和业主三方面的人员参加,由质量与安全方面的第一负责人、专业技术人员、辅助人员(包括财务、物资供应人员等)构成。

(2)风险分析与评估:由专业技术人员针对沉降事故进行各个方面的风险分析与评价。

(3)编制应急预案:以风险分析与评价结果为基础编制沉降事故应急预案。

(4)应急预案的评审与发布:由总工程师组织相关技术人员对应急预案的准确性、有效性进行审核,提出改进建议,从而使预案趋于完善。在修改完善之后,把预案通报给全体施工人员、生产质量安全管理人员、建设监理人员及业主,并组织对预案的学习。

(5)应急预案的实施:在实践中检验预案的有效性。

(6)应急预案的持续改进:沉降事故的发生具有共性,但是在实际生产中可能会发生未预想到的情况。所以在生产中要做到对应急预案的持续改进。

(三)沉降事故应急处置的资源配置

1.人员配置及组织管理

应急处置所需的人员有三个方面:指挥人员、沉降事故处理技术人员、应急处置辅助人员(包括医疗救护、设备物料运送、其他人员)。

人员的组织管理要建立起一个完善的组织体系,实行明确的分工,拥有高效的协调机制。

2.应急处置所需设备、物料的储备与管理

应急所需设备和物料是进行应急处置的基础,所需设备、物料的配备和使用管理关系到应急响应能否有效进行。一方面设备、物料的全面配备要有严格的组织程序保障,另一方面对所配备设备、物料的严格保养、检验也要写进组织程序。这样才能保证设备物料的有效性。

(四)风险因素的辨识和评估

沉降事故的发生原因、可能结果等因素是编制事故应急处置技术措施的基础。

(五)沉降事故应急响应程序的制定

事故发生在时间上具有突发性,应急预案的启动必须在短时间内完成。那么,如何使应急预案在短时间内全面协调地运作起来就成为事故处置效果的关键影响因素。应急预案的启动在短时间内的启动是一个系统工程,需要调动起人员、设备、物料等多方面因素。这需要有快捷的通讯联络技术、指挥者扎实的知识基础和敏捷的处理能力、有效的人员协调机制。

5.结语

城市地铁工程一般建设在城市内交通压力大的繁华地段,而地下工程的施工常常造成地表下沉的事故发生。但是,地表下沉的机理到目前为止还未形成定论,本文中有关的沉降机理分析只是目前比较流行的理论,随着理论和技术的不断进步、完善,地层沉降理论也将会逐渐清晰,届时有关的沉降控制技术和应急处理技术也会逐渐完善。

『参考文献』

(1)李铀、李小强、彭意中南大学土木建筑学院《地铁施工中的地表沉陷控制方法与工程实例》

(2)周键、王亚飞、池永、廖熊华人民交通出版社《现代城市建设工程风险与保险》(3)黎忠文《深圳地铁施工突发事故应急预案编制》

地表沉降分析

地表沉降分析

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1、前言 地下空间作为城市的重要资源,在发达国家得到了多方面的应用,随着我国经济的快速发展,城市地下空间的开发利用已经受到广泛重视,城市地下工程的兴建已经成为一种趋势。就地下铁路来看,我国从1965年开始修建地下铁道,至今已有北京、天津、上海、广州、深圳、南京等大城市建成部分地铁,武汉等其它城市也即将或将要修建地铁,我国的地铁建设已步人快速发展阶段。? 然而,在地铁工程的施工中,地表沉降事故发生的概率很高。以深圳地铁一号线的建设为例,在施工工期内,地面沉降事故占总事故的25%。事故发生地位于深圳市区繁华地段,对工程周围的建筑物以及地下管线产生了一定的影响,同时也影响了工程的进度增加了工程的费用。 所以,不论从工程进度、费用的控制方面考虑还是从工程质量安全方面来考虑,都要对地表沉降控制有足够的重视,从各个方面着手,来控制沉降的发生。? 2、地铁工程沉降控制的重要性?地表沉降的主要危害有: (1)沿海地区沉降使地面低于海面,受海水侵袭; (2)一些港口城市,由于码头、堤岸的沉降而丧失或降低了港湾设施的能力; ?(3)桥墩下沉,桥梁净空减小,影响水上交通; (4)在一些地面沉降强烈的地区,伴随地面垂直沉陷而发生的较大水平位移,往往会对许多地面和地下构筑物造成巨大危害; ?(5)在地面沉降区还有一些较为常见的现象,如深井管上升、井台破坏,高摆脱空,桥墩的不均匀下沉等,这些现象虽然不致于造成大的危害,但也会给市政建设的各方面带来一定影响。 针对地铁工程而言,进行沉降控制的重要性体现在两个方面: (1)城市地铁工程一般位于城市的繁华地段,周围建筑物密集、各种地下管线纵横复杂交错,一旦沉降事故发生,将可能造成建筑物开裂、倾斜,地下管线断裂等事故。影响市民正常生活,造成各种纠纷,进而影响工程施工的进度,增加工程的费用。 2(?)沉降事故在地铁工程的施工中属于多发事故。同时其发生的直接表现为地下隧道拱顶的下沉或坍塌,而这种塌陷的发生又多由围岩涌水、涌泥,支护失效,工程爆破等原因引起。这些原因的存在和发生,可以导致施工现场的人员伤亡、设备损坏,进而影响工程进度、增加工程费用,造成严重的后果。 可以看出,事故的多发性和事故后果的严重性,使沉降事故成为地铁施工中的重大风险因素,在施工过程中进行沉降控制技术的研究和应用使十分必要的。 3??、地铁工程沉降控制技术 3.1?地面沉降发生的机理分析?地铁工程以上地面的岩层或土层在自然状态下,一般处于应力平衡的稳定状态。在地下工程施工中,要通过人工、机械或者爆破等方式进行土石方开挖。土石方的移除、土石层孔隙水的排出,必然会改变土石地层的应力状态,使之处于非平衡状态。这种状态可以在短时间内或者经过较长的时间效应变化之后显现出来,出现坍塌、变形等现象,进而导致地面沉降。 3.2地面沉降发生的原因分析 3.2.1?土层的沉降原因分析 (1)土层自身的特点:天然土体一般是由矿物颗粒构成骨架体,孔隙水和气体填充骨架体而组成的三相体系。饱和土由土颗粒和水组成,土颗粒之间存在胶结物,有些没有粘结。但是它们都能传递荷载,从而形成传力骨架,叫做土骨架。外载荷作用在土体上,一部分由孔隙水承担,叫做孔隙水压力,另一部分则由土骨架承担,就是有效应力,对引起压缩和产生强度有效。孔隙水压力可以分成两部分,一个是静水压力,在荷载施加之前就存在,一个是超孔隙水压力,由外载荷引起。土体的变形是孔隙流体及气体体积减小、颗粒重新排列、颗粒间距离缩短和骨架体发生错动的结果。粘性土有一定的厚度,水总是在土层透水面先排出,使孔隙

地铁施工沉降监测分析与控制

地铁施工沉降监测分析与控制 发表时间:2018-07-18T10:26:33.207Z 来源:《基层建设》2018年第18期作者:黄碧勇 [导读] 摘要:地铁工程的建设与发展为缓解城市公共交通、提高城市道路利用率奠定了基础。 身份证号码:45272819901110xxxx 广西南宁市 530000 摘要:地铁工程的建设与发展为缓解城市公共交通、提高城市道路利用率奠定了基础。在进行地铁工程的施工过程中,由于开挖施工将扰动地下土地、造成地表及地铁地层沉降的发生。当土体变形发展到一定程度时会严重危害地表建筑、道路、地下管线的安全,造成十分严重的经济损失和社会影响,因此在地铁隧道施工中要特别注意控制地表沉降和变形,做好防护措施,保证工程质量,保证隧道周边既有建筑的安全。针对这样的情况,加强地铁施工过程中地层沉降的控制与检测成为了现代地铁工程建设的重点。本文就地铁地层沉降控制与检测进行了简要论述。 关键词:地铁隧道;开挖施工;沉降控制; 1 影响地铁车站暗挖沉降的主要因素 (1)地层初始应力的释放。这个是地面沉降发生的主要原因,因为地层中开挖隧道必然破坏原始应力状态,应力释放,必然导致地面沉降。 (2)施工过程中的爆破振动。由于在岩石地层中施工矿山法隧道必然要采用爆破措施,所以爆破产生的振动波对地层的扰动也是不可忽视的,通常会加剧沉降的发生。 (3)支护的及时性及有效性。设计图纸的实现是需要施工单位去完成的,但是不同的施工技术水平对工程的控制也会造成很大影响。支护施做的是否及时和有效对地面沉降影响也是不容忽视的。 (4)地下水的渗流。地下工程的施工必然会导致地下水流失,就会产生渗流场,如果控制不好,渗流导致的地层流失对地面沉降也会起到加剧作用。 2 地铁车站暗挖沉降的控制策略 (1)施工工程及时复核地质情况,需要地勘单位,设计单位,监理单位和施工单位进行现场跟踪反馈,对地质发生变化的区段及时调整支护参数。 (2)及时支护,因为初期支护的及时性对控制变形很关键,必要时可以在爆破出渣后立即施作初期支护。 (3)控制爆破,爆破虽然是岩质地区必须的施工措施,但是在工程中控制好进尺,做好严密的爆破方案,对控制地面沉降是有很大好处的。 (4)保证支护的有效性,这个是施工质量控制的问题,可以严格监督现场,必要时进行衬砌背后注浆,保证支护与岩石的密贴。(5)适当封堵地下水,地下水完全封堵是不现实的,也是不必要的,在不影响施工作业和工程质量的前提下,适当排放一点地下水是可以的。这一点可是通过严格控制注浆工艺来实现。 (6)加强监控量测及数据分析,地下工程是一个动态化设计过程,必须要全过程监测,并对数据进行细致的分析,从而及时完善设计,保证施工的安全。 3 工程实例分析 3.1 工程概况 地铁3号线某一车站工程,全长950米,区间线路隧道顶板埋深约为7.5~15m。为大跨度暗挖车站。项目线路穿越范围内有众多管线。区间采用暗挖法施工,在右线K26+164.500处设竖井及横通道一道,竖井为临时竖井,区间施工完成后进行回填,横通道为拱顶直墙复合式衬砌结构,与联络通道合建。左线区间与综合楼B座净距约3.0m。楼房地上22层,地下3层,筏板基础。 3.2 沉降控制的思路 施工中会造成地层的地层损失、原始应力状态变化、土体固结、土体的蠕变,同时还可能发生支护结构的变形等情况的发生。所以,进行地层沉降控制,其出发点是保持或者加强原有地层的稳定性,维持其稳定的应力平衡状态。 3.3 地铁沉降控制策略 资料表明,区间隧道施工引起地表沉陷的程度主要取决于:(1)地层和地下水条件;(2)隧道埋深和直径;(3)施工方法。其中,施工方法的影响更为明显。同样的地质条件和设计,不同的施工方法引起的地表沉陷会有很大的差异。地铁的施工方法主要有3种:明挖法、新奥法和盾构法。明挖法由于对地面交通干扰大,且因敞开作业对周围环境干扰、污染严重,现在已经较少使用。新奥法和盾构法对环境干扰小,是主要的施工方法。 3.3.1 超前支护及注浆 超前支护和地层加固是安全开挖的重要保证。根据该地区的地质特点,一般在降水后采取超前管棚、小导管注浆、锚杆加固地层等方法。本区间断面尺寸为6.82×6.58m,设置临时仰拱,格栅间距为500mm,衬砌厚度为300mm,设置单层网片,网格尺寸为 150mm×150mm ;超前小导管采用φ42×3.25mm钢管,长度为2.5m,环向间距300mm,打设范围拱部130°,人防段断面尺寸为9.63×9.3米,设置临时仰拱及中隔墙,衬砌厚度为35cm,格栅间距为500mm,超前小导管长度为1.7米,纵向每榀设置。超前小导管注浆根据地层变化情况,采取不同的加固方式,并及时调整参数。如砂层应采用小导管注浆,注浆的浆液根据变化情况适时调整;。在一般段落超前小导管隔榀打设,在过相邻建筑物及管线等一二级风险源处每榀设置超前小导管,超前小导管长度为2.5米和2.0米。另外,为保证掌子面稳定,必须保留核心土,且核心土的面积不小于断面截面面积的1/2为宜。 3.3.2 开挖后及时封闭 封闭有主要为开挖面的封闭和结构断面的封闭。开挖面的及时封闭就是尽可能减少开挖面的暴露时间。据统计,很多坍塌都出现在班组交接时,上个班组正在开挖过程中,下个班组未能迅速进人工作状态,秩序紊乱,延误了开挖面的封闭,从而造成坍塌。必须协调好工序及班组衔接。另外在特殊段施工时可以缩短开挖步距,以减少暴露时间,达到早封闭的效果。 3.3.3 背后回填注浆 现场施工人员为了减少回填注浆作业对初衬施工的干扰,往往在成环隧道后面30~50 m处进行初衬背后回填注浆工作,也有些单位

地铁隧道盾构法施工中的地面沉降问题探析

地铁隧道盾构法施工中的地面沉降问题探析 摘要:随着我国经济的高速发展,我国地铁高速发展,盾构法具有不影响地面 交通、对周围建(构)筑物影响小、适应复杂地质条件、施工速度快等众多优点而 在地铁工程建设中广泛应用。但盾构法隧道工程是在岩土体内部进行的,无论其埋深大小,开挖施工都不可避免地会对周围土层产生扰动,从而引起地面沉降(或隆起),危机邻近建筑物或地下管道等设施的安全。因此,施工能产生多大的沉降或隆起, 会不会影响相邻建筑物的安全,是地铁隧道盾构施工中最关键的问题。要在地铁工程施工前对工程可能引起的地面沉降问题有所估计,就首先需要了解盾构法施工引起的地面沉降的一般规律和机理,进而提出相应的安全判别标准和控制原则,达到 事先防控的目的。 关键词:地铁隧道;盾构法;地面沉降 引言 随着城市交通事业的高速发展,在地铁施工中盾构施工最为普遍,地铁施工引发的地面 沉降问题逐渐受到了人们的重视,怎样对盾构施工中的地面沉降问题进行合理的预测和防范,成为了地铁盾构施工亟需解决的重要问题。本文主要阐述了有关地铁隧道盾构法施工中的地 面沉降问题研究。 1地铁隧道盾构施工引起地面沉降主要影响因素分析 1.1覆土厚度H和盾构外径D的影响 在地铁施工过程中隧道盾构技术非常重要,盾构外径越大,由盾构施工引起的单位长度的 地层损失就越大,在相同地面沉降槽宽度下,最大地面沉降也随着增大;而隧道覆土厚度越大,则 最大地面沉降值就会越小,但地面沉降槽宽度会越大。最大地面沉降随覆土厚度H与盾构外径 D的比值即H/D的增大而减小。 1.2盾构到达时的地层沉降,开挖面前的沉降或隆起 在地铁隧道施工过程中,沉降是非常重要的,自开挖面距观测点约3m-10m时起,直至开 挖面位于观测点正下方之间所产生的隆起或沉降现象。实际施工过程中设定的盾构土压舱压 力很难与开挖面土体原有土压力达到完全的平衡,多因土体应力释放或盾构反向土仓压力引起 的土层塑性变形所引起。 1.3盾构穿越土层性质 隧道开挖在软土层中,主要的土层性质有砂质粉土、淤泥质粘性土、砂土层以在不同的 土层穿越中对地面沉降也有不同的影响。在保持其他工艺条件都不变的情况下,穿越砂土层 相对于黏土层来说,其沉降槽宽度的系数也更小,因此沉降量也是最大的。设地层损失率为2%,盾构埋深为 10m,盾构半径为 3.2m,计算分析穿越不同土层的宽度系数与沉降量的关系。通过计算分析后可知,在穿越不同土质时地面沉降效应也不同,穿越黏土时的沉降槽宽 系数最大,对地面沉降影响的范围也最大,穿越砂质粉土层,宽度系数比黏土层小,沉降量 显著,在穿越砂土地面时沉降量最大。 1.4盾尾间隙沉降 隧道施工过程中,地表沉降是由于地铁盾尾通过测点后产生的,一般的范围约在后尾通过 测点后0-20m范围。由于盾构外径大于管片外径,管片外壁与周围土体间存在空隙,往往因注 浆不及时和注浆量不足,管片周围土体向空隙涌入,造成土层应力释放而引起地表变形,这一期 间的地表沉降约占总沉降的40%-45%。 2盾构隧道的地面沉降机理 在盾构隧道施工开挖的过程中,地面沉降是由于面的附加应力、应力释放等引起地层产 生的弹塑性变形。隧道施工所引起的地面沉降,主要包括开挖卸载时开挖面周围土体向隧道内 涌入所引起的地面沉降,支护结构背后的空隙闭合所引起的地面沉降,管片衬砌结构本身变形 所引起的地面沉降以及隧道结构因整体下沉所引起的地面沉降,可称为开挖地面沉降。盾构法 隧道在施工期的地面沉降可认为主要由开挖沉降、固结沉降和次固结沉降组成,而次固结沉降

地铁施工中地下建筑物对地表沉降的控制标准

地铁施工中地下建筑物对地表沉降的控制标准 【摘要】在地铁工程施工中,为保障施工影响范围内地下建筑物的安全,以及围岩与结构的稳定,针对具体工程提出了一个地表下沉控制基准值,作为施工监测指标。 【关键词】地铁施工;地表沉降;控制标准 在城市市区修建的浅埋地下工程,在设计与施工中需要提出一个控制地表下沉的标准。国内现有的一些城市地铁施工引起的地面沉降允许值往往是由专家们为了控制地下工程开挖对地面环境的不利影响而根据经验规定的,通常都采用30mm的控制标准。 为了使所提出的沉降控制基准值既保证建筑物及地下管线的安全,又使建设成本较为经济,有必要对控制基准作较深入的分析。 1 地表沉降控制基准 1.1 按地面环境要求分析地表沉降的控制标准 地层沉降对地下建筑物的危害主要表现在地面的不均匀沉降和由此而引发的建筑物倾斜(或局部倾斜)。参照相关规范各种建筑物的允许倾斜(例如砌体承重结构基础之局部倾斜在2‰~3‰以内,多层及高层建筑基础随建筑物高度控制在1.5‰~4‰以内),根据给出的允许倾斜度和实测某种条件下的沉陷宽度,就可以计算出该种条件下的地表最大下沉允许值。 地下工程在施工时产生沉降,在其影响范围内将对其上面的建筑物产生不良影响。根据以往的经验,地表沉降规律(横向)可以采用著名的Peck曲线(图1),其公式为[2]: S(x)=S max exp[-x2/(2i2)] (1) 式中S(x)为距离隧道中心轴线为x处地表沉降值,m;i为地表沉降槽宽度,m。 (1)地下建筑物相邻梁柱间距小于或等于沉降槽拐点i时,由地下建筑物底部产生的倾斜值不大于相应建筑物允许倾斜值可知: ΔS/L≤[f](2) 式中:L为地下建筑物相邻梁柱间距,m;[f]为地下建筑物的允许倾斜值(参照地面建筑物的允许倾斜值可得);ΔS为差异沉降值。 由沉降槽曲线可知,在拐点i处曲线斜率最大,以此极限条件下的坡度值不大于相应建筑物允许倾斜值作为限制条件。由极限条件,地表最大允许沉降量为: S max=(i/0·61)[f] (3) (2)建筑物相邻柱基间距大于或等于2i时,沉降对地下建筑物的影响除倾斜外还含有承力梁、柱挠曲变形。当沉降过大时,有可能导致地下建筑物梁柱的断裂及部顶底板结构压性裂缝的产生。以地下建筑物结构的允许应变作为计算控制基准的极限条件。对沉降槽上方的地下结构变形梁、板,其允许应变为: [ε]=[ζ]/E(4) 当地下建筑物梁、板走向垂直于隧道纵向时,此时[S]值最小。

武汉地铁2号线盾构施工对地表沉降影响分析

武汉地铁2号线盾构施工对地表沉降影响分析 【摘要】对武汉地铁2号线盾构掘进施工过程中地表沉降监测数据统计,并根据Peck理论进行拟合对比分析,得到盾构施工引起纵横断面地表沉降的特点:纵向上,盾构机切口前30m以内和后50m以内为影响区域,其中又以切口后50m为显著影响区,盾构通过该区域产生的沉降占总沉降量的80%~90%,盾构对某断面上影响范围在沿盾构中心轴线向左右两侧延伸10~18m;对武汉粉质黏土夹粉土粉砂层,盾构掘进引起的地表沉降数据累计变化控制指标宜为-40mm,盾构机切口通过监测断面6~20m范围内单次平均变化速率控制值宜为-15mm/d。 【关键词】地铁;盾构施工;地表沉降;Peck公式 武汉汉口地区工程地质、水文地质非常复杂,既有深厚软土,又有粉土、粉砂、互层及承压水的影响。在此种地质条件下进行地铁盾构施工,对变形控制有更加严格的要求。本文结合Peck理论对武汉地区盾构施工引起地表沉降变化情况进行初步分析,以期得到适用于武汉特殊地质情况下盾构施工对地表扰动的沉降控制标准。 1、工程概况 武汉地铁2号线一期工程某区间位于汉口,线路周边各种建筑物密集、地下管线密布,场地地貌为长江北岸冲积I级阶地。盾构起讫里程为:CK4右+743.906~CK5右+758.399,右线长1 014.493m,左线长1 017.576m,总长2 032.069m。区间设一个联络通道,与泵房合建,里程为:CK5(右)+220.000;设有2个平面曲线,最小曲线半径700m,线间距12~15m。线路最大纵坡坡度14‰,最小坡度2‰,区间结构平均覆土厚度约11m。 该区间隧道为外径6m、内径5.4m、管片拼装衬砌的单洞圆形隧道,管片环宽1.5m,管片采用C50,P12混凝土。 区间左线掘进采用新购法国维尔特EPB盾构机,开挖直径6 280mm,护盾直径6 262mm,主机长9.5m,整机长约77m,盾构及后配套总重450t(主机约300t),最小转弯半径250m,最大坡度35‰,整机使用寿命10km。 2、水文地质条件 盾构区间地层物理力学指标如表1所示。盾构隧道掘进地层主要在③4,③5层。地层静止水位埋深3.8m左右,且与长江、汉江有较密切的水系联系,整个盾构施工全部在地下水位以下。 3、地表沉降监测方法 3.1监测点布置 隧道纵向上沿中心轴线每隔20m布设一个监测断面;横向上,每个断面沿轴线中心点向两边每隔3m布设一个监测点,共5个。为减小路面结构对观测效果的影响,所有沉降监测点均埋设于原状土层内,由套管保护至地面。监测点埋深约1.5m,到原状土为止。

城市地铁隧道施工引起的地面沉降及处理

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/1012187199.html, 城市地铁隧道施工引起的地面沉降及处理 作者:王涛涛 来源:《科学与技术》2018年第19期 摘要:在基本建成小康社会的今天,城市化进程越来越快,为了满足人们出行交通便利需求,缓解地上交通压力,很多地区开始建设地下地铁,而建设地铁时的隧道施工不当又会引起地面沉降等问题,为了预防和解决有可能发生的地面沉降问题,本文对由城市里地铁隧道施工所引起的地面沉降的原理进行分析,并提出预防和应对方法。 关键词:城市地铁;隧道施工;地面沉降;解决措施 引言: 在我国,为达到基本建成小康社会目标,城市化进程越来越快,政府对于基础设施建设方面的投资力度也在逐渐加大,为了满足人们出行方便的愿望,缓解城市公路交通压力,越来越多的地铁正在被建设,而建设地铁的难度较大,常表现在建造时常会伴随地面沉降等问题,如何预防和处理问题的发生,对地铁建设有重要意义,本文旨在对地面沉降进行原因分析和讨论解决方法,以促进城市化发展,特别是最近几年,广泛引起各界关注和思考。 1、地面沉降 地面沉降分区域性下沉和局部下沉两种沉降类型。一般来说,发生地面沉降常会使建筑物倾斜或倒塌,还会破坏地基的稳定性等等,特别的,若在滨海城市发生地面沉浸,除了会出现上述问题,还会造成海水倒灌,极大地增加了社会损失。建筑倒塌造成的人员伤亡,电线毁坏,海水倒灌等问题都给人们的生产和生活带来很大影响。 据研究,引起地面沉降的原因有很多,如地壳运动、海平面上升等都会引起地面沉降,其中还包括有城市地铁隧道施工,城市地铁隧道施工也是引起城市地面沉降的主要原因,據统计,世界各国,出现地面沉降的城市多为正在建造地铁或刚建成地铁不久的城市,其事故的源头多为地下隧道施工,21世纪地铁得到快速发展的今天,如何解决事故源头,减少地面沉 降,探索有效施工方法,是我们需要仔细深入研究的课题。 2.地面沉降原理分析 2.1盾构法隧道施工引起的地面沉降机理 盾构法施工是一种普遍用于修建地下遂道的施工方法。主要步骤为先确定开挖位置,然后在确定的位置开始挖掘,又用千斤顶用力推进到已开挖的位置,继续下一步挖掘,边挖边推进,边推进边挖,要确保挖掘和推进同时进行,节奏一致,而且要确保在缩回千斤顶的同时,使用液压举重拼装器一段段地再向前挖掘,直到整条遂道施工结束。由盾构法引起的地面沉降

墩台工后沉降、变形控制技术措施

墩台工后沉降、变形控制技术措施 1,地基条件判定和核实: (1)明挖基坑地质条件判定与核实: 工程地质相似比较法:根据施工图纸中所附地质条件说明,对所开挖基坑的地层断面、地下水情况进行对比,尤其是对基底的地层岩性与结构进行核查,判定其条件是否满足设计要求; 承载力判定法:当基坑开挖距基底30~50cm时,根据基底土层岩性选定动力触探类型,判别承载力是否满足设计要求;对每个基坑承载力至少检查9个点,根据基底岩性检测方法分别采用N63.5动力触探或标准贯入试验。 (2)钻孔桩地质条件判定与核实: 补充钻孔勘探法:钻孔内未见采空区或掏煤洞时,每个桥墩考虑3孔(周边出露岩层或钻孔发现有采空区或掏煤洞时,每墩5孔);钻孔见采空区或掏煤洞时,逐桩勘探。施工过程中的施工记录与勘测钻孔资料进行对比。 2,明挖、挖井基础沉降的技术保证措施及方法: 机械开挖基坑离设计高程应保留30cm,由人工清除,经检查地质情况符合设计要求后及时进行基础施工。 基础浇筑前不得泡水。当发生泡水情况时,应复查地基承载力,并根据情况对地基表层进行处理,使地基承载力满足设计要求。 施工中采取可靠的降排水措施,保证砼浇筑在无水条件下施工,并保证砼在终凝前不得浸水。

建立桥梁基础沉降观测系统,在承台上埋设观测点,定期对其观测记录。 3,桩基础沉降的技术保证措施及方法: 在准确探明地质的条件下,采取施工措施控制沉降: ⑴钻孔桩要支承于可靠的持力层内; ⑵钻孔桩成孔采用悬浮力强、比重较小的高性能泥浆,机械排渣和清孔,电子测孔仪检测孔底沉渣厚度及成孔质量; ⑶缩短空孔时间,及时灌筑桩身砼。对成桩质量进行检测; ⑷在正式施工前进行试桩。通过载荷试验,检测桩基的承载力与桩基的沉降数据,取得能满足基础沉降要求的、经济的桩基设计参数。 (5)置于土层、岩层的全风化和强风化层的桩基础,进行单桩静载试验,确定桩基础的承载力和沉降值,以满足设计及施工规范要求。4,墩台工后沉降的技术保证措施及方法: (1)桥梁墩台基础变位限值的要求 墩台基础的沉降量按恒载计算。对于外部静定结构,其墩台总沉降量与墩台施工完成时的沉降量之差不得超过下列容许值:墩台的均匀沉降量不得超过设计值,相邻墩台沉降量之差不应超过设计值。 (2)测试数据的取得 所有桥梁的墩台顶部两侧均预埋N16钢管并套丝,顶端安设M16带帽不锈钢螺杆。测量体系的设置考虑了各个施工阶段和运营期间的测试,以便获取更多的数据,校核测试结果。仪器采用精密水准仪,测量控制精度为1mm。架梁前,每周观测一次,架梁后第一个月,每

盾构法在地铁施工中地表沉降的要素

盾构法在地铁施工中地表沉降的要素 : shield tunneling and other methods to be as easy to produce the ground settlement in populated, narrow streets of the city this contradiction is particularly outstanding. This article mainly combined with years of the subway shield tunneling construction practice, of the project analysis on the reason of ground settlement, and puts forward the corresponding measures, so as to when the subway tunnel excavation provides effective reference value. 目前,国内很多大型城市都开始兴建或改扩建地下铁路系统。 与此同时,涌现出大量相关方面地下工程技术问题急需解决。尤其是城市地下工程施工引起的地表沉降可能危及周边建(构)筑物和 地下管线等的安全,造成严重的经济损失和社会影响。对于城市地铁,施工区间隧道一般都会穿越城市中心地带,因建筑物密集、施工场地狭小、地质情况复杂、地下管网密布、交通繁忙、施工条件受到限制等,而对环境的控制要求更为严格。 1引起地铁施工中地面沉降的要素 在进行盾构施工时, 必须了解地层移动的规律,尽可能准确地预测沉降量、沉降范围、沉降曲线最大坡度及最小曲率半径和对附近建筑设施的影响,并分析影响沉降的各种因素,以求施工中减少

地铁车站监控量测方案_(车站)

一、汉中门车站基坑施工监测方案 1.1 工程概况 汉中门车站位于汉中路南侧,其南侧为汉中门市民广场,北侧为南京中医药大学,车站西端离虎踞路高架桥最近的桥墩约30m车站总长度为:161. 50米, 车站标准段宽度:20. 90米。顶板埋深约2. 8?3. 6米,基坑开挖深度约20. 93?23. 1米。车站西端南北侧在施工阶段各设一个10nm8m的盾构吊出井,东端车站底板设1. 9X1. 9的电缆过轨通道与I号风道内电缆夹层相界接。车站东西两端北侧设活动塞风道、风井,在南北两侧共设四个出入口通道。车站西端地下三层设防淹门一道(与人防隔断门结合),其承载力按秦淮河百年一遇洪水标高11 . 5m 考虑。汉中门站地形平坦,本场地南侧为汉中门广场。车站设计为地下三层三跨箱形结构,采用明挖顺做法施工;岛式站台,站台宽12m 有效站台长度140m。 根据本工程特点,车站土体基坑围扩设计采用间隔布设、桩芯相切、护壁咬合人工挖孔桩,同时利用人工挖孔桩设混凝土圈梁,与主体结构共同参与基坑围护。车站西端的2、3 号出入口由于地质条件好分别采用锚喷支护及土钉支护;位于车站东端的1、4号出入口采用? 800钻孔灌注桩作为基坑围护结构,桩间距900。地下二层框架结构,围护结构采用密排的? 1000人工挖孔桩,挖孔桩采用钢筋砼桩与素砼桩间隔布设(局部地段采用密排钢筋砼桩),桩芯相切,护壁咬合。东端1号风道为地下三层框架结构,围护结构采用密排的?1200人工挖孔 桩,挖孔桩采用钢筋砼桩,桩芯相切,护壁咬合。围护结构支撑采用?609mm勺钢管支撑(壁厚t=12mm),竖向设四道,支撑水平间距为5m

1. 2工程地质条件和周边环境情况 1. 2. 1.地形、地貌、地质 汉中门站拟建场区隶属于I级阶地地貌单元。地表以下1. 80—4. 30米为近期杂填土、粉质粘土、素填土;第四系沉积层底板埋深5. 10—22. 90米,主要为全新世?上更新世沉积粉质粘土和混合土:下部基岩为白垩系“红层” ,岩芯为泥质粉砂岩加粉砂质泥岩,软硬相间,属极软岩。汉中门车站地质参数由《南京地铁二号线汉中门站岩土工程详细勘察报告》(编号:2004168-1)提供。穿越的主要土层由上至下依次为:①—杂填土; ①—2b2-3素填土;②—15-2粉质粘土;②一3b2-3粉质粘土;③一lb |-2粉质粘土:③一2b2-3粉质粘土;③一3b1- 2粉质粘土:③一4e粉质粘土:Klg-1a强风化泥质粉砂岩:Klg-2a中风化泥质粉砂岩。 1. 2. 2.水文 本站地下水类型主要为上层滞水、孔隙潜水和基岩风化裂隙水。上层滞水主要赋存于①层填土的碎砖、碎石等杂物的孔隙格架中;孔隙潜水分布在②层软土中;③层硬可塑粉质粘土,可视为相对隔水层;基岩风化裂隙水土要分布于岩石风化界面和粉砂岩、泥质粉砂岩裂隙中,裂隙多被允填、裂隙一般不富水。地下水年变幅0. 50?1. 50米,地下水对砼无腐蚀性,对钢筋砼结构中的钢筋无腐蚀性,对钢结构具有弱腐蚀性。场地土对砼无腐蚀性,对钢结构有弱腐蚀性。 设计时,地下水位埋深按1. 00米考虑。 1. 2. 3.气象 本项目所在区域处于长江下游北热带季风气候区,具有气候温和,雨量充沛,日照充足,无霜期长,四季分明等特点,因受大陆、海洋以及来自南北天气系统段影响,气候比较复杂,年际间的变化大,气象灾害比较频繁,年降雨量为1000?1200mm年内分布也不

既有运营地铁隧道沉降及治理方法研究

既有运营地铁隧道沉降及治理方法研究 地铁以其运行速度快,不受路面交通拥堵的影响等优势,已成为中国大型城市最重要的交通工具。地铁在运营过程中,随着隧道建成年限的增加,由于区域性地面沉降、土层纵向的不均匀性、隧道周边基坑开挖、隧道渗漏、列车荷载等因素的影响,隧道沉降持续增大,严重的不均匀沉降会直接引发安全问题。 本文结合北京地铁机场线T2支线西线隧道出现的错台变形问题,通过理论分析、数值模拟、现场监测三个方面的研究,系统地总结分析了工程实例全过程,形成了一套包括理论预测、设计模拟、效果评价的方法体系,对在北京地区乃至全国各地区相似地层的既有运营地铁隧道的沉降问题处理提供了借鉴经验。本文具体的工作和成果如下:(1)定性分析影响地铁隧道结构沉降的因素,确定厚度分布不均一、地下水活动导致出现软卧下卧层及隧道渗漏水和地铁列车振动是隧道产生不均匀沉降的主要影响因素。 研究现场实测沉降数据,利用简化双曲线模型对隧道结构长期沉降进行定量预测,拟合得到的沉降值与现阶段监测的沉降值基本吻合。(2)基于对研究区饱和含水黏土、粉土及粉细砂地层发生严重不均匀沉降的地层沉降,构建了一套适用于长期运营地铁沉降的监测技术方法。 对施工前的沉降监测、施工期间的动态监测和施工后的长期监测数据,以科学、合理的信息化监测技术作指导,为研究区沉降治理奠定了指导依据。(3)运用三维数值模拟方法,采用虚拟膨胀压力法模拟侧向注浆加固。 对比两种模拟方案的沉降特征分析,确定两轮注浆的方案对实现隧道结构和道床抬升的目的较为合理。(4)采用复合注浆技术,将注浆加固过程分为7个阶段,逐一记录分析每个注浆阶段施工后的地层反应特征,对比分析普通硅酸盐水泥和

建筑物沉降观测实用标准及验收要求规范47375

高层建筑沉降观测技术的应用 摘要: 随着社会的不断进步,物质文明的极大提高及建筑设计施工技术水平的日臻成熟完善,同时,也因土地资源日渐减少与人口增长之间日益突出的矛盾,高层及超高层建(构)筑物越来越多。为了保证建构筑物的正常使用寿命和建(构)筑物的安全性,并为以后的勘察设计施工提供可靠的资料及相应的沉降参数,建(构)筑物沉降观测的必要性和重要性愈加明显。 关键词:高层沉降观测

前言 随着社会的不断进步,物质文明的极大提高及建筑设计施工技术水平的日臻成熟完善,同时,也因土地资源日渐减少与人口增长之间日益突出的矛盾,高层及超高层建(构)筑物越来越多。为了保证建构筑物的正常使用寿命和建(构)筑物的安全性,并为以后的勘察设计施工提供可靠的资料及相应的沉降参数,建(构)筑物沉降观测的必要性和重要性愈加明显。 现行规范也规定,高层建筑物、高耸构筑物、重要古建筑物及连续生产设施基础、动力设备基础、滑坡监测等均要进行沉降观测。特别在高层建筑物施工过程中应用沉降观测加强过程监控,指导合理的施工工序,预防在施工过程中出现不均匀沉降,及时反馈信息为勘察设计施工部门提供详尽的一手资料,避免因沉降原因造成建筑物主体结构的破坏或产生影响结构使用功能的裂缝,造成巨大的经济损失。 根据本人在高层建筑施工过程中沉降观测的应用,在此对高层建筑施工过程中沉降观测工作浅谈管窥之见。

一、沉降观测的基本要求 1、仪器设备、人员素质的要求 根据沉降观测精度要求高的特点,为能精确地反映出建构筑物在不断加荷作下的沉降情况,一般规定测量的误差应小于变形值的1/10——1/20,为此要求沉降观测应使用精密水准仪(S1或S05级),水准尺也应使用受环境及温差变化影肉小的高精度铟合金水准尺。在不具备铟合金水准尺的情况下,使用一般塔尺尽量使用第一段标尺。 人员素质的要求,必须接受专业学习及技能培训,熟练掌握仪器的操作规程,熟悉测量理论能针对不同工程特点、具体情况采用不同的观测方法及观测程序,对实施过程中出现的问题能够会分析原因并正确的运用误差理论进行平差计算,做到按时、快速、精确地完成每次观测任务。 2、观测时间的要求 建构筑物的沉降观测对时间有严格的限制条件,特别是首次观测必须按时进行,否则沉降观测得不到原始数据,而是整个观测得不到完整的观测意义。其他各阶段的复测,根据工程进展情况必须定时进行,不得漏测或补测。只有这样,才能得到准确的沉降情况或规律。相邻的两次时间间隔称为一个观测周期,一般高层建筑物的沉降观测按一定的时间段为一观测周期(如:次/30天)或按建筑物的加荷情况

地铁地表沉降外文翻译(适用于毕业论文外文翻译+中英文对照)

外文原文 Surface settlement predictions for Istanbul Metro tunnels excavated by EPB-TBM S. G. Ercelebi ?H. Copur ?I. Ocak Abstract In this study, short-term surface settlements are predicted for twin tunnels, which are to be excavated in the chainage of 0 ? 850 to 0 ? 900 m between the Esenler and Kirazl?stations of the Istanbul Metro line, which is 4 km in length. The total length of the excavation line is 21.2 km between Esenler and Basaksehir. Tunnels are excavated by employing two earth pressure balance (EPB) tunnel boring machines (TBMs) that have twin tubes of 6.5 m diameter and with 14 m distance from center to center. The TBM in the right tube follows about 100 m behind the other tube. Segmental lining of 1.4 m length is currently employed as the final support. Settlement predictions are performed with finite element method by using Plaxis finite element program. Excavation, ground support and face support steps in FEM analyses are simulated as applied in the field. Predictions are performed for a typical geological zone, which is considered as critical in terms of surface settlement. Geology in the study area is composed of fill, very stiff clay, dense sand, very dense sand and hard clay, respectively, starting from the surface. In addition to finite element modeling, the surface settlements are also predicted by using semi-theoretical (semi-empirical) and analytical methods. The results indicate that the FE model predicts well the short-term surface settlements for a given volume loss value. The results of semi-theoretical and analytical methods are found to be in good agreement with the FE model. The results of predictions are compared and verified by field measurements. It is suggested that grouting of the excavation void should be performed as fast as possible after excavation of a section as a precaution against surface settlements during excavation. Face pressure of the TBMs should be closely monitored and adjusted for different zones. Keywords Surface settlement prediction _ Finite element method _ Analytical method _ Semi-theoretical method _ EPB-TBM tunneling _ Istanbul Metro Introduction Increasing demand on infrastructures increases attention to shallow soft ground tunneling methods in urbanized areas. Many surface and sub-surface structures make underground construction works very delicate due to the influence of ground deformation, which should be definitely limited/controlled to acceptable levels. Independent of the excavation method, the short- and long-term surface and sub-surface ground deformations should be predicted and remedial precautions against any damage to existing structures planned prior to construction. Tunneling cost substantially increases due to damages to structures resulting from surface settlements, which are above tolerable limits (Bilgin et al. 2009).

地铁施工沉降监测分析与控制

地铁施工沉降监测分析与控制 一、前言 随着经济的快速发展,我国许多城市也渐渐加大了城市地铁建设力度。城市地铁暗挖隧道工程必须要在岩土体内部施工,不管埋深大小,开挖隧道施工势必会扰动地下岩土体,导致原有平衡状态遭到破坏,逐渐转向新的平衡状态。开挖地下岩土体势必会导致地表沉降、变形,当地表沉降到某种程度将会对地下管线的正常使用和地面建筑物的安全产生影响。因此隧道开挖施工时,要与保护城市中有历史意义和经济、社会意义的设施协调起来。要根据要求,采取有效措施来减小沉降和变形,使得地面房屋、道路、管线等建筑物不至受到损害,生态环境不至恶化。 二、地铁暗挖施工沉降的原因分析 从其机理上分析,地铁施工影响地层沉降程度主要是开挖施工引起的地面沉降以及降水施工引起的沉降。 1、开挖施工的影响 在进行地铁开挖施工时,在封闭开挖面之前,由于应力释放将引起一定程度的地层收缩变形,进而导致地表下沉;在暗挖施工分台阶进行过程中,在上台阶支护和下台阶封闭成环前,拱顶产生的沉降会导致地表产生一定程度的下沉;开挖初支与土体之间在网喷混凝土施工后势必会存在空隙或孔洞,在初支背后回填注浆之前,土体的自由沉积也会导致地层沉降。

一般来讲,地铁车站等地下结构具有较大复杂性,实施暗挖法进行开挖施工通常分层、分步开展。开挖施工分阶段进行将会较大程度对地层造成重复扰动,由于群洞效应会导致地表沉降加剧,特别是不同结构相交地段开挖重复影响剧烈,除了受力情况较为复杂之外,还由于具有较多影响因素,所以,产生较大累计沉降。 2、降水施工的影响 为满足地铁施工无水作业要求,需开展降水施工。当在饱和粘性土弱透水层上下方的含水层降水时,在水压力减小的情况下土层的总应力却保持不变。这种情况下,由于裂缝水压力减小,势必会导致颗粒间有效应力增大,继而导致土层出现沉降。由于含水砂层透水性良好,其中,有效应力的增大相当于水压力的减小,含水层通常可看成弹性体,有效应力增大导致其压密、沉降。 导致地面沉降的主要原因是在地铁降水施工过程中,抽吸地下水导致水位或水压下降,导致上覆土层有效自重压力增大,形成的附加荷载造成土层固结。在降水井进行降水施工过程中,地下水渗透补给降水井,不仅有地下水,伴随地下水的还有细小的土体颗粒(降水井滤网的细密程度决定了土体颗粒大小)。土体流失也能导致地层沉降,沉降值以降水井为中心向四周递减。 三、地铁施工沉降控制措施 1、洞内地层加固措施 在暗挖通道出现土体松散、掌子面失水等情况下,开挖面很难自稳,

城市地铁隧道施工引起的地面沉降与处理

城市地铁隧道施工引起的地面沉降与处理 1 城市地铁隧道施工引起地面沉降的机理分析城市地铁隧道在施工过程中最常采用的方法为盾构施工法,其指的是在工程施工前, 利用像挖掘机一样的机械把地下的泥土挖出,勾画出隧道工程的大体框架。由于施工地区土质密度、强度或特殊地形的影响,因此很容易在地铁隧道建设施工中出现一些误差。如地铁隧道挖出的土与隧道体积不相等,土质密度过于松散出现塌方、施工地出现不同程度的沉降现象等等。其中,最严重的问题就是施工地区的沉降现象, 其具体指的是人们在挖土的过程中,由于先挖走的土层空隙水压强度不大,应力很小,施工点只会出现小面积的推移;但随着工程建设施工进程的加快,被挖出的土壤越来越多,推动力和应力会不断增强,导致施工点出现大面积移动或者施工地面出现突起等现象。施工人员为了防止盾构施工法对地质、土壤造成的影响,在施工过程中会使用千斤顶支撑上地面,等到地铁隧道中多余的泥土全部被运输离开后再撤走千斤顶,但这样的缺点是本来被千斤顶支撑的地面突然没有了支持力,从而出现隧道塌陷,即我们所说的施工沉降现象。因为机械设备在地下作业过程中相对困难,若隧道施工时再遇上粘质土壤,施工难度不仅会加大,而且施工地沉降的偏差也会增加。 2 某地铁工程隧道施工引起地面沉降与处理工艺

2.1 工程概况 某地铁工程一号地铁线北起升仙湖,南下华阳,中间途经火车北站、天府广场以及火车南站等多个重要地点,是人们出行选择的首选交通工具。其全长31.6千米,隧道外径7.8m,内径6.4m, 并且地铁一号线还有继续向南扩展的趋势,在继续向南的隧道建设施工也采用同地铁一号线相同的盾构施工法,并预计在2018 年就能够完成地铁三号线的修建,并开始运行。 根据地质资料分析得出:盾构主要穿越的土层有灰色粘质粉土层、灰色淤泥质粘土层和灰色粘土层等多种土层。地铁隧道穿越地基土层的基本物理力学指标见表 1 ,部分施工地的沉降现象分别用横断面和纵断面图来表示,如图 1 和图 2 所示。 2.2 监测方案 在实际施工中, 需要对施工地进行地面沉降的监测。作者所在的项目工程中,计划是每隔200m就进行一次横断面的监测,像天府广场这样建筑物密集的地方,会缩短监测距离,每隔50m 就进行一次横断面的监测, 而每个横断面监测之间, 可再细化到每个监测点。一般情况下,每个横断面监测间会设置10个监测点,并且为了监测所得的数据具有连续性, 施工人员在隧道中还布置了沉降观测点, 对施工周围的管线是否沉降也进行了相应的观察。 2.3 具体计算及沉降各阶分析 (1)刚出现沉降的时间段,即前期沉降,其是工程刚刚施 工的阶段,由于没有过多的挖土和破坏土层、地质,沉降的最大

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