【摘要】：類(lèi)矩形盾構(gòu)斷面形狀、機(jī)械配置與圓形盾構(gòu)的差異必然引起地層變形規(guī)律有所不同,以國(guó)內(nèi)首例軟土層中類(lèi)矩形盾構(gòu)地鐵隧道工程為背景,依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)地表變形、土體分層沉降數(shù)據(jù),分析類(lèi)矩形盾構(gòu)隧道施工引起地層豎向變形的基本規(guī)律,并結(jié)合變形機(jī)制對(duì)施工控制提出建議。結(jié)果表明:類(lèi)矩形盾構(gòu)施工引起地表沉降最大值約50 mm,開(kāi)挖面前方影響范圍約20 m;地表豎向位移隨時(shí)間發(fā)展呈現(xiàn)出緩慢沉降(隆起)、急劇隆起、快速沉降、平穩(wěn)沉降4個(gè)階段,沉降主要發(fā)生在盾構(gòu)通過(guò)后,由軟土地層受擾動(dòng)后固結(jié)引起。地層豎向變形主要受土倉(cāng)壓力、盾尾注漿、盾構(gòu)姿態(tài)等因素的影響,其中,盾構(gòu)掘進(jìn)姿態(tài)控制是盾構(gòu)兩側(cè)土體豎向位移方向相反的主要原因,盾構(gòu)姿態(tài)對(duì)周?chē)貙幼冃斡绊懕葐螆A盾構(gòu)更顯著。
【圖文】：

交通流量非常大，兩側(cè)建筑密集，環(huán)境保護(hù)要求高，為減小盾構(gòu)施工對(duì)周邊建筑物的影響，應(yīng)盡量加大隧道至兩側(cè)建筑物的距離。通常的單圓盾構(gòu)由于施工工藝的限制，，難以減小橫向空間占用，雙線單洞的大直徑單圓盾構(gòu)由于覆土厚度限制難以實(shí)施，而雙圓盾構(gòu)海鷗塊背土嚴(yán)重，在此背景下考慮采用類(lèi)矩形盾構(gòu)。由于國(guó)內(nèi)尚無(wú)類(lèi)矩形盾構(gòu)施工先例，為探索并驗(yàn)證類(lèi)矩形盾構(gòu)機(jī)、管片設(shè)計(jì)、施工控制、測(cè)量監(jiān)測(cè)等方面技術(shù)，在寧波4號(hào)線施工前選定寧波3號(hào)線姜山鎮(zhèn)出入段線作為示范工程。2.1工程概況寧波3號(hào)線試驗(yàn)段采用的類(lèi)矩形盾構(gòu)機(jī)如圖1所示，盾構(gòu)機(jī)長(zhǎng)11.46m，刀盤(pán)由2個(gè)反向旋轉(zhuǎn)的輻條式大刀盤(pán)和一個(gè)偏心多軸驅(qū)動(dòng)仿形刀盤(pán)組成，2個(gè)大刀盤(pán)的中心距小于大刀盤(pán)半徑之和，相位差90°，偏心刀盤(pán)位于盾構(gòu)機(jī)切削面的中央位置，彌補(bǔ)大刀盤(pán)未能切削的部分，刀盤(pán)開(kāi)挖尺寸為11830mm×7267mm(寬×高)，開(kāi)挖面積為71.98m2；盾尾配備8個(gè)注漿管，每2個(gè)一組，共分拱頂、拱腰上、拱腰下、拱底4組；盾構(gòu)機(jī)采用左右2個(gè)螺旋輸送機(jī)出土，2套機(jī)械臂拼裝管片。如圖2所示，每環(huán)管片由10塊標(biāo)準(zhǔn)塊管片和1塊中間立柱構(gòu)成，管片外包尺寸為11500mm×6937mm(寬×高)，厚度450mm，環(huán)寬1200mm。圖1盾構(gòu)機(jī)實(shí)物圖Fig.1Quasi-rectangularshieldmachine

第36卷第6期司金標(biāo)等：軟土層中類(lèi)矩形盾構(gòu)掘進(jìn)施工引起地層豎向變形實(shí)測(cè)與分析1553圖2類(lèi)矩形盾構(gòu)管片圖(單位：mm)Fig.2Segmentsforquasi-rectangularshieldtunnel(unit：mm)2.2工程地質(zhì)盾構(gòu)區(qū)間全長(zhǎng)390.3m，區(qū)間隧道縱坡最大坡度35‰，最小平曲線半徑400m。盾構(gòu)從高塘橋站始發(fā)，現(xiàn)狀地面主要為農(nóng)田，主要穿越土層為淤泥質(zhì)黏土層和淤泥層，該土層呈現(xiàn)軟塑性狀態(tài)，土體強(qiáng)度低、壓縮性高、滲透性低、靈敏度高，地質(zhì)縱斷面圖如圖3所示，隧道上覆土厚度5.3～9.8m。各土層的物理力學(xué)參數(shù)如表1所示。3地層變形實(shí)測(cè)與分析3.1現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)為探究類(lèi)矩形盾構(gòu)施工對(duì)周?chē)煌臻g位置土體的擾動(dòng)情況，需要測(cè)量土體分層沉降；地表變形作為評(píng)價(jià)環(huán)境影響的最直觀指標(biāo)，在整個(gè)施工過(guò)程中也需要監(jiān)測(cè)。施工現(xiàn)場(chǎng)沿隧道走向布置有多組地表沉降監(jiān)測(cè)斷面和分層沉降監(jiān)測(cè)斷面，監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置范圍約隧道中心線兩側(cè)各25m。本文選取2個(gè)地表沉降監(jiān)測(cè)斷面DM21，DM34和1個(gè)分層沉降監(jiān)測(cè)斷面DM25作為研究對(duì)象，3個(gè)斷面分別位于從始發(fā)井開(kāi)始第21環(huán)、第25環(huán)和第34環(huán)管片位置，由于該段縱坡坡度很小，3個(gè)斷面處隧道上覆土厚度均為9.7m，約1.5倍隧道高度。DM21，DM34斷面均布置8個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，DM25斷面布置3個(gè)分層沉降測(cè)孔，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位平面布置如圖4所示，其中DM21 4，DM34 4布置在左線中心線上方，DM21 5，DM25 2，DM34 5布置在圖3類(lèi)矩形盾構(gòu)區(qū)間地質(zhì)縱斷面圖Fig.3Geologicalprofileoftherectangularshield-drivensection表1土層物理力學(xué)參數(shù)Table1Physico-mechanicalparametersofsoilstrata土層層厚/m重度/(kN·m－3)壓縮模量/MPa內(nèi)摩擦角/(°)黏聚力/kPa回彈模量/MPa靜止側(cè)壓力系數(shù)①1雜填土1.518.03.4117.725.013.560.60①3淤泥1.716.41.
【作者單位】： 同濟(jì)大學(xué)道路與交通工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;寧波市軌道交通集團(tuán)有限公司;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51478353)~~
【分類(lèi)號(hào)】：U455.43

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10 張奕 郭藝s

本文編號(hào)：2521551