城市地铁盾构施工地表沉降研究 马立举 （安徽省定远县住建局，安徽定远２３３２００） 摘要：文章以广州地铁三号线东延段某断面现场工程地质、设计隧道埋深以及隧道结构设计等情况为依托，对盾构施工地表沉 降进行了数值模拟分析，并通过与检测数据相比，得出地铁盾构引发地表沉降的规律，能够给类似城市地铁盾构施工的图纸设计 和施工方案提供一定的借鉴意义。 关键词：地铁；盾构施工；地表沉降；隧道 中图分类号：Ｕ２５；０３９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３—５７８１（２０１４）０１—０１０２—０３ Ｏ 引 言 地下隧道开挖施工产生沉降的示意图，如图１ 所示。 随着我国的城市化进程，城市规模急剧增大，人 口迅速膨胀，多数城市出现了不同程度的交通用地紧 张局面。为了有效地缓解城市交通拥堵的压力，于是 出现了城市地铁的概念。伴随着城市地下空间的利 用和开发，越来越多的城市正在修建地下铁道。在隧 道施工中主要有盾构法和新奥法两种施工方法，其中 盾构法是应用较为广泛的方法，该法在城市地铁施工 中的作用已受到较大的重视。文献［１—９］对城市地铁 隧道施工进行了相关研究，但针对双洞地铁隧道盾构 法施工的地表沉降方面的研究较少，因此本文对其进 行研究。盾构法的施工也会对地铁岩土层造成不必 图１地下隧道开挖沉降示意图 １．２土层沉降规律分析 地下铁路隧道施工引起的土层沉降可分为５个 阶段：超前沉降、到达沉降、通过沉降、盾尾过后沉降 和后续沉降，如图２所示。 第１阶段 要的沉降，严重时还会造成路面塌陷，甚至威胁施工 和居民安全。因此，十分有必要对地铁盾构法施工下 的地表沉降进行检测和研究，以便提高工程施工的安 １ 第５阶段 Ｉ 时问 第４阶段Ｉ ＼＼ 全性和经济性，以及为类似城市地下铁路隧道施工提 供借鉴意义。 盾尾过后沉降 超前沉 到达沉哆 通过／ 沉降ｌ苴 ＼ —卜后续沉降 １盾构法隧道施工诱发地表沉降机理 １．１地表沉降理论 ／盾构机 图２盾构法施工历时沉降示意图 采用盾构法对地下隧道施工开挖时，周围的岩土 １．３地表沉降影响因素分析 层会产生应力释放效应，而这种释放会对地层产生变 形，最后引起地表面建筑物的形变和位移。如果任其 施工位移和变形的发展，将会影响地表面的管道和其 他基础设施的安全。尤其是在城市市区，这种影响更 为明显。 收稿日期：２０１４—０１—１７ 采用盾构法对城市地下铁路隧道的施工，会对土 层和地表产生不必要的沉降。然而，影响地表沉降的 因素有很多，其最关键的影响因素主要有以下几个 方面 ： （１）盾构机在隧道中掘进施工时，机器前方的土 作者简介：马立举（１９７８一），男，安徽定远人，安徽省定远县住建局工程师 １０２ 《工程与建设》２０１４年第２８卷第１期 降很小，增量不大。刀盘距考察断面一倍盾构外径以 外，模拟计算地表沉降为１．６４７ ｍｍ，占最终沉降的 １５．９９％，实测地表沉降为１．１ ｍｍ，占最终沉降的 起的地表下沉，实际施工中的漏水会引起少量的地表 沉降。②在盾构法隧道的有限元分析中，正确选定 盾尾注浆参数尤其是注浆材料的弹性模量是非常重 要的。由于多种因素的影响，目前对盾尾注浆材料的 参数取值还是采用经验的、近似的，难以准确，这必然 影响到地表沉降的计算精度。 通过研究表明：城市地铁盾构机施工情况复杂、 １０．７８％。模拟计算得到的最终沉降为１０．３１３ ｍｍ， 实测的最终沉降为１０．２ ｍｍ，两者基本一样。 ； ， ． ，６ ８ ｌＯ ．困难，需要对其进行实际监控，从而使土体和地表的 沉降和变形控制在允许的范围内。复合地层盾构施 工安全、快捷、高效的优势可得以充分体现，完全可以 实现经济和社会效益并举的目的。 －图６地表沉降模拟值与实测值比较 ２７ ｋｍ＋４３０ ｍ断面沉降槽模拟值与理论值对 ［参考文献］ ０３骆汉宾，李炜明，周光辉．武汉地铁盾构施工地表沉降的非等间 隔模型分析［Ｊ］．铁道工程学报，２０１１（１）：８６—９１． ［２３刘招伟，王梦恕，董新平．地铁隧道盾构法施工引起的地表沉降 分析口］．岩石力学与工程学报，２０００，２２（８）：１２９７－－１３０１． ［３］姚爱军，向瑞德，侯世伟．地铁盾构施工引起邻近建筑物变形实 测与数值模拟分析［Ｊ］．北京工业大学学报（自然科学版），２００９， ３５（７）：９１Ｏ一９１４． ［４］赵军，李元海．杭州地铁交叉重叠隧道盾构施工地表沉降三维 数值分析［Ｊ］．隧道建设，２０１０（Ｓ１）：１３８～１４４． ［５］刘卫国，王洪战．深圳地铁施工控制测量管理探讨［Ｊ］．工程与建 设，２０１３，２７（Ｚ）：１８Ｏ一１８２． ［６］刘建伟，宋娟娟，曾龙广．土压平衡盾构施工地铁引起的地表沉 降分析［Ｊ］．路基工程，２０１２（５）：１２１—１２５． ［７］王克忠，王玉培，林３００—３０８． 峰，等．平行双隧道盾构法施工地表沉降仿 真计算研究［Ｊ］．浙江工业大学学报（自然科学版），２０１３，４Ｉ（３）： ［８３彭春雷，刘军，杨焯．地铁盾构施工中的地表沉降及其控制 技术研究［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１１（９）：１３Ｏ一１３４． －Ｉ９］Ｆａｎｇ Ｙ，Ｗａｎｇ Ｊ，Ｊｉａｎｇ Ｙ，ｅｔ ａ１．Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｇｒｏｕｎｄ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ｉｎ— ｄｕｃｅｄ ｂｙ ｓｈｉｅｌｄ ｔｕｎｎｅｌ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ｓａｎｄｙ ｇｒａｖｅｌ ｓｔｒａｔｕｍＥＪ］． ＡＳＣＥ，Ｔｕｎｎｅｌ Ｂｏｒｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅｓ ｆｏｒ Ｐｉｐｅｌｉｎｅ ａｎｄ Ｔｕｎｎｅｌ Ｃｏｎ— ｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，２０１２：１５６７～１５７３． ［１Ｏ］任建喜，王金华，张引合，等．黄土地层地铁盾构施工地表变形 规律预测研究［Ｊ］．铁道工程学报，２０１１（１１）：９３～９７． ２０１２年房价收入比京、深、杭、沪居前四 “全国３５个大中城市房价收入ＬＬ（房屋总价与居民家庭年收入的比值）排行榜”数据显示，２０１２年房价收 入比呈现出三大特点：东、中、西梯度递减，且相差幅度大；一线城市明显高于二线城市；经济发达城市高于经济 欠发达城市。２０１２年３５个大中城市房价收入比平均值为８．３，超过了全国房价收入比６～７的合理区间。北 京房价收入比为１３．３，深圳１２．９，杭州１２．２，上海１１．７。专家预测，２０１３年全国房价收人比或总体上升。 １０４《工程与建设》２０１４年第２８卷第１期
