盾构施工引起的地表沉降.ppt

4.1 盾构施工对建筑物影响机理分析 盾构施工将引起一定范围内的土体位移和变形。对于位于影响范围内的地表建筑物，由于地基土体的变形会导致其外力条件和支承状态发生变化，而外力条件的变化又将使已有建筑物发生沉降、倾斜、断面变形等现象。因此，外力条件的变化将随已有建筑物与盾构隧道的位置关系、地基土的性质、已有建筑物的结构条件和刚度等的不同而不同。外力条件的变化主要由以下原因导致: (1)土体应力释放引起的弹塑性变形，导致建筑物地基反力的大小和分布发生变化； (2)因覆土压力的增大而导致的土体沉降，使建筑物地基的垂直土压力增大； (3)因土体负载而导致的弹塑性变形，使建筑物地基的土体 压力增大； (4)因土体力学性状变化而导致的弹塑性沉降和蠕变沉降，引起建筑物地基的反力分布发生变化。而产生这些原因主要是由于盾构推力过大、盾构与周围土体间的摩擦、壁后注浆压力、盾尾建筑空隙和开挖面超挖等因素引起的。 图4-1 隧道邻近建筑物施工示意图 对于基础埋深较浅的建筑物，其基础四周地层移动的影响可以忽略，仅考虑基础底部土层变形的影响，可以认为底部变形和地表变形一致。地表沉降会使建筑物产生整体下沉，若沉降过大，会造成一定损害，尤其对于砌体结构，这种垂直沉降使砌体中存在着垂直方向下沉力，形成水平裂缝。同时不均匀沉降将导致地表倾斜，使建筑物产生结构破坏裂缝。地表倾斜还会使高耸建筑物发生重心偏 斜，引起附加应力重分布，使结构内应力发生变化，严重时使建筑物丧失稳定性而破坏。 深基础的建筑物不仅受到基础底部土层变形的影响，还受到基础四周地层变形的影响。由于桩基础埋深较深，当沉降过大时，基础刚度发挥作用，使得建筑物破坏相对较小。同时，土的侧向变形易引起桩的侧向变形和内力变化，从而引起上部建筑物的变形和内力变化。 4.2 邻近建筑物的盾构施工控制措施 盾构隧道开挖势必引起土体的沉降及变形，当地表沉降及变形达到一定程度时将对周围存在的各类建筑物造成影响，从而造成其正常使用功能的丧失。 上海地铁4号线流沙突水事故引起地面大幅沉降，造成3栋建筑物严重倾斜，黄浦江防汛墙局部坍塌并引起管涌，如下图（图4-2）所示。 图4-2 上海地铁4号线引起的建筑物倾斜 4.2.1 主动控制措施 主动控制措施是指从盾构施工工艺上进行控制，优化盾构施工工艺进行地面沉降控制主要建议通过以下几个方面： （1）首先在试验段根据现场土质、盾构覆土厚度、地下含 水情况及以往经验初步制定一系列盾构操作工艺参数。然 后根据试验段监测资料及施工经验对盾构掘进的技术工艺 参数进行修正至最优化。 （2）保持开挖面稳定 根据不同地质状况选择的合理施工参数，通过控制推进速度和出土量来控制土仓压力，保证土仓压力与开挖面压力平衡，始终保持开挖面稳定。 （3）及时进行盾尾壁后同步注浆和二次注浆 注浆是盾构法施工控制地面沉降的关键工序。盾构掘进过程中进行壁后同步注浆，盾构穿越后及时进行二次注浆，根据不同地质条件选择单液或双液注浆及合理的注浆压力、注浆量及注入时间，严格检查浆液配比及质量，保证注浆效果。 （4）保持良好的盾构姿态，纠偏幅度不宜过大 在邻近建筑物影响范围内曲线掘进时，根据盾构姿态合理使用仿形刀和千斤顶编组顶进，纠偏幅度不宜过大，尽量保持机体平稳推进，避免由于机体扰动周围土体和超挖引起地层损失，对地面沉降控制造成不利影响。 （5）保证管片拼装质量，防止隧道渗漏 隧道渗漏对地面沉降影响较大，施工中要保证管片拼装质量。在曲线施工中，利用尾间隙自动测量系统，准确掌握管片在盾构机内位置，根据盾构姿态正确排列管片，确保成型隧道质量。 （6）针对不同土质调整增加泡沫和泥浆的比例，并监测出 土量 土质变化导致出土不畅时，会引起土仓压力波动。针对土质的变化，要及时调整加泡沫和泥浆的比例，使切削下来的土体在土仓内充分混合后具有良好的塑流性，顺利地从螺旋输送机排出；随时监测出土量，避免由于出土量过大引起地层损失。 （7）保持施工持续性，避免停机 在邻近建筑物保护区域内施工，应尽量避免停机或不出现停机现象。 （8）保持良好的盾尾密封效果 盾构掘进过程中，保证连续压注盾尾密封油脂，防止盾尾漏水漏浆，避免地下水和注浆浆液流失导致地面沉降。 （9）实行监测信息化施工 盾构施工期间对施工影响范围内的沉降观测点及城墙进行监测，根据监测结果及时反馈项目部管理人员，据此随时根据情况调整掘进参数和注浆参数，必要时再及时二次注浆，控制地面沉降，确保邻近建筑物的安全。 4.2.