地鐵區(qū)間結構

地鐵區(qū)間隧道結構及施工

12021/5/9地鐵區(qū)間隧道選型的原則地鐵區(qū)間隧道的結構形式地鐵區(qū)間隧道的截面設計與構造地鐵區(qū)間隧道結構設計方法22021/5/9⑴區(qū)間隧道即連接兩個車站之間的隧道；⑵區(qū)間隧道的走向和埋深，受到工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、地面和地下環(huán)境影響，施工方法等因素制約，直接關系到造價的高低和施工的難易；⑶地鐵區(qū)間隧道結構包括：行車隧道、渡線、折返線、地下存車線、聯(lián)絡線以及其它附屬建筑物；⑷地鐵區(qū)間隧道襯砌結構與構造主要取決于隧道的用途、沿線地形、地物、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、施工方法、環(huán)境要求、維修管理、工期要求以及投資高低等因素。32021/5/9

特殊地段區(qū)間隧道結構形式4明挖法修建的地鐵區(qū)間隧道結構形式1礦山法修建的地鐵區(qū)間隧道結構形式2盾構法修建的地鐵區(qū)間隧道結構形式342021/5/9明挖法修建的地鐵區(qū)間隧道結構形式52021/5/9⒈明挖法修建的地鐵區(qū)間隧道結構形式1)整體式襯砌結構2)裝配式襯砌結構3)區(qū)間喇叭口隧道4)渡線隧道、折返線隧道5)聯(lián)絡通道及其他附屬結構明挖法修建的地鐵區(qū)間隧道結構形式62021/5/9礦山法修建的地鐵區(qū)間隧道結構形式72021/5/9⒈明挖法施工明挖法-系指由地面挖開的基坑中修筑地下構筑物的方法82021/5/992021/5/9明挖法特點有利于提高工效、縮短工期綜合工程造價優(yōu)勢顯著施工降、排水容易對周圍環(huán)境或道路交通影響大須采取措施防止基坑變形施工安全102021/5/9明挖法施工工序圖-復合墻結構112021/5/9⒉蓋挖法施工的車站結構是在地面修筑維持地面交通的臨時路面及其支撐后，自上而下開挖土方至坑底設計標高，再自下而上修筑結構的方法。122021/5/9132021/5/9142021/5/9蓋挖法蓋挖逆筑法蓋挖順筑法是在地面修筑維持地面交通的臨時路面及其支撐后，自上而下開挖土方至坑底設計標高，再自下而上修筑結構的方法其作業(yè)順序與明挖法相反，方法是開挖地面修筑結構頂板及其豎向支撐結構后，在頂板的下面自上而下分層開挖土方、分層修筑結構。明挖法施工系指從地面向下開挖至基坑底面后，再自下而上澆注車站結構，然后回填恢復路面。2021/5/915⒉蓋挖法施工的車站結構162021/5/9暗挖法施工現(xiàn)場圖172021/5/9⒊暗挖法當車站通過繁忙交通地段，或因其它原因不允許封閉路面交通或車站位于較完整的巖石地層且地下水不發(fā)育時，可采用暗挖法施工

法國-大型盾構機施工的地下車站暗挖法施工現(xiàn)場圖（全斷面法）182021/5/9暗挖法施工現(xiàn)場圖192021/5/9盾構法暗挖法礦山法頂管法202021/5/9礦山法（1）（3）（2）（4）主要適用于施工時不允許干擾地面交通，或因埋深過大，或拆遷過多，采用明、蓋挖施工非常不經(jīng)濟時在第四系的松散地層中用礦山法修建地鐵車站時，必須與明、蓋挖方案進行全面比較，經(jīng)過充分論證后采用在埋深較大、硬質(zhì)圍巖時，礦山法車站有較好的適應性對飽和軟土地層無法疏干地下水，或者即便進行預加固和預處理，開挖后的自穩(wěn)性仍很差時，可視為不適合采用礦山法施工礦山法適用情形212021/5/9⒉礦山法修建的地鐵區(qū)間隧道結構形式礦山法修建的地鐵區(qū)間隧道結構形式礦山法修建的襯砌結構形式222021/5/9礦山法是一種傳統(tǒng)的施工力法，是人們在長期的施工實踐中發(fā)展起來的。它是以木或鋼構件作為臨時文撐，待隧道開挖成型后．逐步將臨時支撐撤換下來，而代之以整體式厚襯砌作為永久性支護的施工方法。232021/5/9木構件支撐：其耐久性差且對坑道形狀的適應性差，支撐撤換：既麻煩又不安全，且對圍巖行所擾動，因此，目前已很少使用。鋼構件支撐具有較好的耐久性和對坑道形狀的適應性等優(yōu)點，施工中可以不撤換，也更安全。242021/5/9由于襯砌的設計工作狀態(tài)與實際工作狀態(tài)不一致，以及臨時支撐存在的一些缺陷等，在一定程度上限制了它的發(fā)展和應用。礦山法的基本理論依據(jù)是，隧道開挖后受爆破影響，造成巖體破裂形成松弛狀態(tài)，隨時都有可能坍落，基于這種松弛荷載理論依據(jù)，其施工方法是采取分割式按分部順序一塊一塊的開挖，并要求邊挖邊撐以策安全，所以支撐復雜，材料耗費多。這種施工方法，因其工作面小，不能使用大型的鑿巖鉆孔設備和裝卸運輸工具，故施工進度慢，建設周期長，機械化程度低，耗用勞力多，難以適應現(xiàn)代建設工期的需要。252021/5/9復合式襯砌構造礦山法修建的地鐵區(qū)間隧道結構形式a.由初期支護﹑防水層隔離和二次襯砌組成。外層為初期支護，噴錨支護；b.內(nèi)層為二次支護，模筑混凝土；c.一般用于土質(zhì)隧道或車站折返線等大跨度隧道。復合式襯砌262021/5/9⒊盾構法修建的地鐵區(qū)間隧道結構形式盾構法修建的地鐵區(qū)間隧道結構形式盾構掘進272021/5/9盾構法修建的地鐵區(qū)間隧道結構形式282021/5/9單層裝配式襯砌圓環(huán)的構造圖盾構法修建的地鐵區(qū)間隧道結構形式292021/5/9⑴裝配式襯砌①預制裝配式襯砌是用工廠預制的構件(稱為管片)，在盾構尾部拼裝而成；②管片種類按材料可分為鋼筋混凝土、鋼、鑄鐵以及由幾種材料組合而成的復合管片；③鋼和鑄鐵管片價格較貴，一般都采用鋼筋混凝土管片。盾構法修建的地鐵區(qū)間隧道結構形式302021/5/9④按管片螺栓手孔成型大小，可將管片分為箱形和平板形兩類。a.箱形管片是指因手孔較大而呈肋板形結構。方便拼裝，便于運輸和拼裝，易開裂。只有金屬管片才采用箱形結構。

箱形管片盾構法修建的地鐵區(qū)間隧道結構形式b.平板形管片是指因螺栓手孔較小或無手孔而呈曲板形結構的管片。對盾構千斤頂推力具有較大的抗力，鋼筋混凝土管片多采用平板形結構。平板形管片盾構法修建的地鐵區(qū)間隧道結構形式⑤箱形管片的縱向接縫（徑向接縫）和橫向接縫（環(huán)向接縫）一般都是平面狀的；⑥平板形管片的接縫除可采用平面狀外，為提高裝配式襯砌縱向剛度和拼裝精度，也有采用樣槽式接縫的；⑦襯砌環(huán)內(nèi)管片間以及各襯砌環(huán)間的連接方式，可分為柔性連接和剛性連接；盾構法修建的地鐵區(qū)間隧道結構形式332021/5/9⑧實踐證明剛性連接不僅拼裝麻煩、造價高，而且會在襯砌環(huán)中產(chǎn)生較大的次應力，帶來不良后果。因此，目前較為通用的是柔性連接，常用的有以下幾種形式：a.單排螺栓連接按螺栓形狀又可分為彎螺栓連接、直螺栓連接和斜螺栓連接三種；b.銷釘連接銷釘連接可用于縱向接縫，亦可用于橫向接縫；c.無連接件在穩(wěn)定的不透水地層中，圓形襯砌的徑向接縫也可不用任何連接件連接。盾構法修建的地鐵區(qū)間隧道結構形式342021/5/9⑵雙層襯砌盾構法修建的地鐵區(qū)間隧道結構形式雙層襯砌圓環(huán)構造圖352021/5/9⑶擠壓混凝土整體式襯砌①擠壓混凝土襯砌（ExtrudeConcreteLining，簡稱ECL）是隨著盾構向前掘進，用一套襯砌施工設備在盾尾同步灌注的混凝土或鋼筋混凝土整體式襯砌，因其灌注后即承受盾構千斤頂推力的擠壓作用，故有此名稱；②擠壓混凝土襯砌可以是素混凝土的或鋼筋混凝土的，但應用最多的是鋼纖維混凝土的；③新澆注的混凝土在活動的端模板和可伸縮的弧形模板作用下，同時承受盾構千斤頂和四周圍巖的作用，處于三向受力狀態(tài)。盾構法修建的地鐵區(qū)間隧道結構形式362021/5/94.盾構法施工時特殊地段的襯砌⑴曲線段的襯砌楔形襯砌環(huán)，保證隧道的前進方向⑵區(qū)間聯(lián)絡通道和中間泵站襯砌①聯(lián)絡通道可設在線路最低點，并和排水泵合并建造；②隧道內(nèi)側(cè)需留出寬約250～400cm的洞門；③一般情況下都是礦山法施工。⑶渡線和折返線襯砌結構明挖法施工，襯砌同明挖法施工的襯砌盾構法修建的地鐵區(qū)間隧道結構形式372021/5/95.特殊地段隧道襯砌結構⑴沉管法隧道382021/5/9沉管法是在水底建筑隧道的一種施工方法。沉管隧道就是將若干個預制段分別浮運到海面（河面）現(xiàn)場，并一個接一個地沉放安裝在已疏浚好的基槽內(nèi)，以此方法修建的水下隧道。392021/5/9沉管法是預制管段沉放法的簡稱，是在水底建筑隧道的一種施工方法。其施工順序是先在船臺上或干塢中制作隧道管段（用鋼板和混凝土或鋼筋混凝土），管段兩端用臨時封墻密封后滑移下水(或在塢內(nèi)放水)，使其浮在水中，再拖運到隧道設計位置。定位后,向管段內(nèi)加載,使其下沉至預先挖好的水底溝槽內(nèi)。管段逐節(jié)沉放，并用水力壓接法將相鄰管段連接。最后拆除封墻，使各節(jié)管段連通成為整體的隧道。402021/5/9412021/5/9浮箱吊沉法是比較新的一種管段沉放法(圖1)。通常在管段上方放4只方形浮箱,用吊索直接將管段系吊，浮箱分成前后兩組,每組兩只浮箱用鋼桁架聯(lián)成整體,并用錨索將各組浮箱定位，在浮箱頂上安設起吊卷揚機和浮箱定位卷揚機。管段的定位須在其左右前后另用錨索牽拉，其定位卷揚機則設于定位塔的頂部。這一沉放法的主要特點是設備簡單，適用于寬度20米以上的大、中型管段。422021/5/9432021/5/9處理沉放管段基礎的目的是使溝槽底面平整，而不是為了提高地基的承載力。在水下開挖的溝槽，其底面凹凸不平，如不加以整平，管段沉放后會因地基受力不均勻而導致局部破壞，或因不均勻沉陷而開裂。為了提高溝槽底面的平整性，至今絕大多數(shù)建成的水底隧道采用墊平的方法。442021/5/9早期大多采用一種在管段沉放之前先鋪砂石作為墊層的先鋪法。它是在作業(yè)船上通過卷揚機和鋼索操縱特制的刮鋪機或鋼犁，沿著溝槽底面兩側(cè)設置的、具有規(guī)定標高和坡度的導軌，將放下的墊料往復刮平。該法缺點較多。另一種墊平的方法為后填法。即先將管段沉放在溝槽底上的臨時支座上，并使管底形成一定的空間（管段底板內(nèi)預設液壓千斤頂，在定位時可以頂向支座，調(diào)節(jié)管段高程），隨后用墊層材料充填密實。后填法中最早用的是灌砂法，僅適用于底寬不大的船臺型管段。

452021/5/940年代初創(chuàng)造成功的噴砂法，適用于寬度較大的大型管段。從水面上用砂泵將砂水混合料通過伸入管段底下的噴管向管底空間噴注，使形成一厚實均勻的砂墊層，噴砂作業(yè)須設專用臺架和一套噴砂與回吸用的L形鋼管（圖3）。噴砂開始前,可利用它清除溝槽底上回淤土或塌方土。噴砂完畢，隨即松開定位千斤頂，利用管段重量將砂墊層壓實。這一基礎處理方法在歐洲用之較多。462021/5/9472021/5/9優(yōu)點

采用沉管法施工的水下段隧道，比用盾構法施工具有較多優(yōu)點。主要有：①容易保證隧道施工質(zhì)量。因管段為預制，混凝土施工質(zhì)量高，易于做好防水措施；管段較長,接縫很少,漏水機會大為減少，而且采用水力壓接法可以實現(xiàn)接縫不漏水。②工程造價較低。因水下挖土單價比河底下挖土低；管段的整體制作,浮運費用比制造、運送大量的管片低得多;又因接縫少而使隧道每米單價降低；再因隧道頂部覆蓋層厚度可以很小，隧道長度可縮短很多，工程總價大為降低。482021/5/9⑴沉管法隧道1)施工要點2)橫斷面有圓形和矩形，H水＞45m時圓形；H水＜35m矩形3)沉管結構混凝土等級為C30～C50，抗剪4)每節(jié)沉管的長度一般為60～140m，多數(shù)為100m，最長達268m5)水中混凝土連接和水壓壓接兩種方式6)管段沉放和連接后應對基礎進行灌砂或以其他方法進行處理。492021/5/9⑵頂進法施工的區(qū)間隧道結構1)穿越地面鐵路﹑地下管網(wǎng)群﹑交叉路口等情況時常采用頂進法施工；2)分為頂入法﹑中繼間法和頂拉法三種；3)結構形式一般為箱形框架結構；4)使用階段和施工階段的強度驗算。502021/5/9明挖法修建的地鐵區(qū)間隧道1礦山法修建的地鐵區(qū)間隧道2盾構法修建的地鐵區(qū)間隧道3512021/5/9⒈明挖法修建的地鐵區(qū)間隧道⑴內(nèi)部凈空尺寸的確定根據(jù)建筑接近限界曲線半徑超高道床施工誤差等因素確定⑵隧道結構斷面厚度尺寸的擬定根據(jù)設計經(jīng)驗或模擬法，進行試算，先假定截面尺寸，然后進行計算，進行調(diào)整。明挖法修建的地鐵區(qū)間隧道522021/5/9⒉礦山法修建的地鐵區(qū)間隧道⑴區(qū)間隧道襯砌橫斷面形狀①用礦山法修建的區(qū)間隧道的界面尺寸應符合建筑限界要求，還要考慮施工﹑測量誤差以及結構固有的變形量，可按工程模擬法確定，無資料時按下表所示；②Ⅱ﹑Ⅲ級圍巖變形量很小，設計時不考慮；曲線段時內(nèi)輪廓需加寬。圍巖類別單線隧道雙線隧道Ⅳ3~55~7Ⅴ5~77~10Ⅵ特殊設計特殊設計

預留變形量(cm)礦山法修建的地鐵區(qū)間隧道③理論和實踐經(jīng)驗得出：a.當區(qū)間隧道襯砌主要承受豎向荷載和不大的水平荷載時，襯砌拱部軸線采用單心圓弧線或三心圓弧線，墻部可采用直線；b.當襯砌承受豎向荷載的同時，還承受較大的水平荷載，結構軸線用多段圓弧連接而成。礦山法修建的地鐵區(qū)間隧道542021/5/9⑵襯砌截面尺寸擬定①包括初期支護的各設計參數(shù)以及二次襯砌的各設計參數(shù)；②初期支護采用工程模擬法擬定；③一般的二次襯砌采用C20素混凝土，20～30cm即可；④將圍巖較差地段的襯砌向圍巖較好地段延伸5～10m；⑤初期支護與二次襯砌的結構縫應設在一起。礦山法修建的地鐵區(qū)間隧道552021/5/9圍巖類別單線雙線Ⅱ噴射混凝土厚度5~10cm設置錨桿，長度2.0m，間距1~1.2m，必要時局部設置鋼筋網(wǎng)噴射混凝土厚度10~15cm設置錨桿，長度2.5m，間距1~1.2m，必要時配置鋼筋網(wǎng)Ⅲ噴射混凝土厚度10~15cm設置錨桿，長度2.0~2.5m，間距1m，必要時配置鋼筋網(wǎng)噴射混凝土厚度15cm設置錨桿，長度2.5~3.0m，間距1m，設置鋼筋網(wǎng)Ⅳ噴射混凝土厚度15cm設置錨桿，長度2.5m，間距0.8~1m，配置鋼筋網(wǎng)，應施作仰拱噴射混凝土厚度20cm設置錨桿，長度3~3.5m，間距0.8~1m，配置鋼筋網(wǎng)，必要時設置鋼支撐，仰拱Ⅴ噴射混凝土厚度20cm設置錨桿，長度3.0m，間距0.6~0.8m，配置鋼筋網(wǎng)，必要時設置鋼支撐，應施作仰拱通過實驗或計算確定

復合襯砌初期支護的參數(shù)設計礦山法修建的地鐵區(qū)間隧道⒊盾構法修建的地鐵區(qū)間隧道⑴橫截面內(nèi)輪廓尺寸根據(jù)建筑限界﹑施工誤差﹑道床類型﹑預留變形量等條件，還要考慮最小曲線半徑問題⑵管片厚度一般為(0.05～0.06)D,上海為350mm,廣州為300mm⑶管片寬度

1000～1500mm⑷管片類型與結構依據(jù)材料或形狀或其他方面分類⑸管片接縫類型與結構有螺栓連接﹑無螺栓連接盾構法修建的地鐵區(qū)間隧道572021/5/9區(qū)間直線地段圓形隧道限界(尺寸單位：mm)盾構法修建的地鐵區(qū)間隧道⑹襯砌環(huán)的分塊①若干標準管片(A),兩塊相鄰管片(B)﹑一塊封頂管片(K）；②若干A型管片,一塊B型管片﹑一塊K型管片；③封頂塊的拼裝方式有徑向楔入和縱向插入兩種；④襯砌環(huán)的拼裝方式有通縫和錯縫兩種。管片分塊方法⑺螺栓和注漿孔的配置①分為縱向連接螺栓和環(huán)向連接螺栓兩種；②螺栓直徑一般為16～36mm.螺栓孔直徑須大于螺栓4～8mm；③注漿孔直徑為50～100mm。⑻隧道防水①基本原則是以防治為主堵漏為輔多道防線因地制宜綜合治理；②允許滲漏量每晝夜部大于0.1L/m2；③管片采用C50，抗?jié)B等級部低于S6。⑼其他構造602021/5/9國內(nèi)外隧道結構設計模型1隧道施工和設計方法2612021/5/9國家盾構開挖的軟土隧道錨噴、鋼拱支護的軟土隧道中硬石質(zhì)深埋隧道明挖施工的框架結構澳大利亞彈性介質(zhì)中全支承圓環(huán)(全周彈簧模型)；MuirWood法、Curtis法或假定隧道變形法初期支護；Proctor-white法；二次支護；彈性介質(zhì)中全支承圓環(huán)；MuirWood法、Curtis法或假定隧道變形法初期支護：Proctor-white法；二次支護；彈性介質(zhì)中全支承圓環(huán)；MuirWood法、Curtis法或假定隧道變形法箱形框架彎矩分配奧地利彈性地基圓環(huán)彈性地基圓環(huán)；FEM；收斂約束法經(jīng)驗方法彈性地基框架德國覆蓋<2D，頂部無支承的彈性地基圓環(huán)(部分彈簧模型)；覆蓋<3D，全支承的彈性地基圓環(huán)(全周彈簧模型)；FEM覆蓋<2D，頂部無支承的彈性地基圓環(huán)；覆蓋<3D，全支承的彈性地基圓環(huán)；FEM全支承的彈性地基圓環(huán)；FEM；連續(xù)介質(zhì)或收斂－約束法彈性地基框架(底壓力頒布簡化)

國內(nèi)外隧道結構設計模型622021/5/9國家盾構開挖的軟土隧道錨噴、鋼拱支護的軟土隧道中硬石質(zhì)深埋隧道明挖施工的框架結構中國彈性地基圓環(huán)；經(jīng)驗法初期支護：FEM；收斂約束法；二次支護：彈性地基圓環(huán)初期支護：經(jīng)驗法永久支護：作用－反作用模型；大型洞室：FEM箱形框架彎矩分配瑞士作用－反作用模型FEM；經(jīng)驗法；收斂－約束法矯形框架彎矩分配英國彈性地基圓環(huán)；MuirWood法收斂－約束法；經(jīng)驗法FEM；經(jīng)驗法；收斂－約束法彈性地基連續(xù)框架美國彈性地基模型彈性地基圓環(huán)；Proctor-white法；FEM；錨桿法；經(jīng)驗法續(xù)上表國家盾構開挖的軟土隧道錨噴、鋼拱支護的軟土隧道中硬石質(zhì)深埋隧道明挖施工的框架結構瑞典通常為經(jīng)驗法，有時用作用－反作用模型、連續(xù)介質(zhì)模型、收斂－約束法比利時Schulze-Duddek法剛架法國隨意性地基圓環(huán)；FEMFEM；作用－反作用模型；經(jīng)驗法連續(xù)介質(zhì)模型；收斂－約束法；經(jīng)驗法日本局部支承圓環(huán)；梁－彈簧模型局部支承的彈性地基圓環(huán)；經(jīng)驗法加量測；FEM彈性地基框架；FEM；特征曲線法彈性地基框架；FEM續(xù)上表序號施工方法斷面形式襯砌支護形式結構設計計算方法1明挖法矩形和直墻拱形現(xiàn)澆鋼筋混凝土、預制鋼筋混凝土砌塊軟弱土層中彈性連續(xù)矩形、拱形框架，結構力學方法或假定抗力結構力學方法2礦山法(鉆爆法、鑿巖機掘進法)拱形、直墻拱形和圓形鋼拱架、噴射混凝土錨桿支護、現(xiàn)澆鋼筋混凝土復合襯砌、預制鋼筋混凝土砌塊局部變形理論的彈性地基梁方法、反分析法、新奧法、數(shù)值分析方法3盾構法圓形鋼、鑄鐵、鋼筋混凝土(或鋼纖維)管片地層襯砌位移協(xié)調(diào)彈塑性解析解，數(shù)值分析法、彈性無鉸自由變形圓環(huán)、彈性多鉸局部抗力約束圓環(huán)

隧道施工、設計方法分類序號施工方法斷面形式襯砌支護形式結構設計計算方法4頂管法圓形或矩形鋼筋混凝土預制管段同35沉管法矩形預制鋼筋混凝土箱段同16配合上述施工方法的輔助工法：①注漿加固；②降低水位；③凍結法；④管棚法圓形、直墻拱形、矩形鋼拱架臨時支護，現(xiàn)澆鋼筋混凝土的襯砌支護同2續(xù)上表地鐵隧道施工對既有鐵路路基沉降的影響概述1頂管施工對既有城市軌道交通路基變形的影響2既有城市軌道交通路基變形控制3總結4主要影響因素變形理論分析變形規(guī)律672021/5/9伴隨著大量城市軌道交通隧道以及其他市政隧道的建設，出現(xiàn)了越來越多的各種地下穿越過程。尤其當下穿對變形嚴格控制的鐵路線的時候，其施工及運營中的沉降變形控制常成為重點與難點。

因此，研究隧道施工過程中土體變形的機理和原因，以及各種變形因素的影響規(guī)律和影響程度對變形的控制具有重要意義。概述682021/5/9頂管施工對既有城市軌道交通路基變形的影響頂管施工的過程采用液壓千斤頂或具有頂進牽引功能的設備，以頂管工作井作為承壓壁，將管子按設計高程、方位、坡度逐根頂入土層直至到達目的地。1工作井的開挖2掘進機的進出洞3管道的頂進

正面推進力的控制

注漿減摩

中繼環(huán)的使用

定向測量及糾偏692021/5/9頂管施工引起的土體變形理論分析地面變形機理分析根本原因：頂管施工對周圍土體的擾動702021/5/9頂管施工引起的土體變形理論分析

地面變形機理分析

712021/5/9頂管施工引起的土體變形理論分析

引起地面變形的原因分析

頂管施工前土體只受初始應力作用，施工時由于千斤頂推力、刀盤切削力的作用打破原有的內(nèi)部平衡，土體結構和力學參數(shù)發(fā)生改變，應力狀態(tài)或路徑產(chǎn)生變化。722021/5/9頂管施工引起的土體變形理論分析

引起地面變形的原因分析

在管道頂進施工過程中，通常被挖出的土體體積將大于管道的體積，這些體積由注漿部分填充，同時隨著時間的發(fā)展，這部分體積差將在重力作用下閉合，其閉合的量值即為地層損失GAP。

因此在分析地層損失的量值時，必須綜合考慮兩方面的因素：超挖和注漿。732021/5/9頂管施工引起的土體變形理論分析

地層損失

742021/5/9頂管施工引起的土體變形理論分析

地層損失

由于頂管施工采用同步注漿工藝，從而抑制了地層損失的發(fā)展，因而在考慮超挖引起的地層損失時必須計入注漿率的影響，注漿率是指注漿填補的實際空隙量與地層損失量的比值。

對于薄覆土土層，當注漿壓力過大時在土體中可能產(chǎn)生劈裂，土體隨漿液冒出，引起地層損失。頂管進出洞口土體的流失，土體的固結，土質(zhì)的變化752021/5/9沉降變形規(guī)律分析（2）同時，開挖面土體的位移又會進一步引起后方土體的沉降，掘進機壓力越大，引起掘進機后方的土體沉降也越大；（3）地表隆起的最大值并不在掘進面軸線上方，因為隆起的最高點是沿土體的滑裂面上升，最終反映到距掘進機前方一定距離的地面上。（1）當正面推進力較大時，使開挖面土體向遠離開挖面的方向擠出，開挖面前方土體出現(xiàn)隆起現(xiàn)象。掘進機壓力增大會使掘進機前方土體的隆起值明顯增大；762021/5/9沉降變形規(guī)律分析在0．2MPa的正面推進力作用下，管道頂進軸線平面上取x=0，0.5D處沿軸線方向位移變化曲線在正面推進力作用下，除土體豎向位移值得關注外，土體水平方向的位移不容忽視。772021/5/9沉降變形規(guī)律分析沿Y軸方向豎向位移曲線1）施工中各種原因引起的地層損失使得地表發(fā)生沉降變形較大。2）在推進面前方，隨著與推進面的距離增大，地表沉降量逐漸減小；3）在推進面后方，地表沉降越往后越大，到距離推進面2D(D為管道直徑)左右時趨向穩(wěn)定。地層損失引起的地層移動主要是土體在自重作用下的豎向運動，水平向運動很小。782021/5/9沉降變形規(guī)律分析該圖是距離開挖面18m處與管道軸線垂直方向地表沉降曲線。地層損失引起的地表橫向沉降最大值出現(xiàn)在管道軸線的正上方，并隨著與軸線的距離增大，變形逐漸減小，其分布規(guī)律近似于正態(tài)分布，這與Peck得出的地面位移分布規(guī)律一致。Peck認為：在不排水情況下，隧道開挖引起的地表沉降槽體積與地層損失體積相等