【摘要】：以北京地鐵14號(hào)線高家園站-京順站區(qū)間大直徑盾構(gòu)隧道工程為背景,基于北京軌道交通工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)展地層變形監(jiān)測(cè)試驗(yàn),研究在大直徑土壓平衡盾構(gòu)施工誘發(fā)的地層橫向和縱向變形規(guī)律。研究結(jié)果表明:大直徑盾構(gòu)施工誘發(fā)地層變形規(guī)律總體符合Peck沉降曲線,但由于地層差異和施工控制等原因,沉降槽兩側(cè)并不完全對(duì)稱,橫向影響范圍約為隧道兩側(cè)20 m,縱向影響范圍約為盾體前后60 m,變形值在0~-25 mm之間;盾構(gòu)通過(guò)和盾尾脫離管片時(shí)地層變形較大,兩者之和通常大于總沉降的60%;同步注漿控制地層變形效果顯著,但有一定時(shí)間的延滯,必須根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)要求控制好漿液的凝結(jié)時(shí)間。
【圖文】：

大直徑土壓平衡盾構(gòu)施工誘發(fā)地層變形規(guī)律研究如圖2、3所示，盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)，盾構(gòu)工作面的推力以及盾構(gòu)和土層間的摩擦剪切力導(dǎo)致土體向開(kāi)挖間隙移動(dòng)，引起地層移動(dòng)而導(dǎo)致盾構(gòu)通過(guò)時(shí)的地層變形如圖4所示，盾尾脫離管片后的變形是由于盾尾間隙的存在，使得盾尾脫離管片后，土體應(yīng)力釋放或注漿加壓而引起土體的彈塑性變形［1-9］。圖1盾構(gòu)施工引起的縱向地層變形圖2盾構(gòu)設(shè)備縱剖面圖3盾構(gòu)開(kāi)挖間隙示意圖4盾尾間隙構(gòu)造示意1．2橫向地層變形規(guī)律盾構(gòu)掘進(jìn)施工引起地表橫向沉降的計(jì)算方法有很多，最經(jīng)典的公式莫過(guò)于美國(guó)科學(xué)家Peck的地表沉降橫向分布計(jì)算。Peck對(duì)大量隧道施工引起的地面沉降實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，并認(rèn)為隧道開(kāi)挖后引起的地面沉降是在不排水條件下發(fā)生的，沉降槽體積等于地層損失的體積，地面沉降橫向分布可用正態(tài)分布曲線來(lái)描述，如圖5所示［10-13］。2現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)以高家園站—京順站區(qū)間工程為背景進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)變形監(jiān)測(cè)試驗(yàn)，隧道采用一臺(tái)大直徑土壓平衡盾構(gòu)進(jìn)行開(kāi)圖5Peck公式描述的地表沉降曲線挖(刀盤(pán)直徑鐖10．26m，盾體直徑鐖10．22m)，單洞雙線，區(qū)間管片外徑為10m，內(nèi)徑為9m，環(huán)寬為1．8m。所選監(jiān)測(cè)斷面地層主要為粉質(zhì)黏土、粉土，中間夾雜粉細(xì)砂、細(xì)中砂，隧道埋深約為16m，地下水位位于隧道頂板以上。為確保各個(gè)監(jiān)測(cè)斷面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)規(guī)律性，各個(gè)監(jiān)測(cè)斷面設(shè)置統(tǒng)一的盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù):上土壓力0．1～0．15MPa，刀盤(pán)扭矩15000～20000kN·m，盾構(gòu)推力35000～40000kN，刀盤(pán)轉(zhuǎn)速0．68r/min，推進(jìn)速度30～40mm/min，同步注漿采用雙液漿，注漿量為8～10m3。2．1測(cè)點(diǎn)布置測(cè)點(diǎn)布置以滿足安全管理和監(jiān)控為前提，以控制安全為目的，，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括建筑群、橋樁、管道、道路以及深層土體的沉降，測(cè)試試驗(yàn)共布置212個(gè)測(cè)?

大直徑土壓平衡盾構(gòu)施工誘發(fā)地層變形規(guī)律研究如圖2、3所示，盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)，盾構(gòu)工作面的推力以及盾構(gòu)和土層間的摩擦剪切力導(dǎo)致土體向開(kāi)挖間隙移動(dòng)，引起地層移動(dòng)而導(dǎo)致盾構(gòu)通過(guò)時(shí)的地層變形如圖4所示，盾尾脫離管片后的變形是由于盾尾間隙的存在，使得盾尾脫離管片后，土體應(yīng)力釋放或注漿加壓而引起土體的彈塑性變形［1-9］。圖1盾構(gòu)施工引起的縱向地層變形圖2盾構(gòu)設(shè)備縱剖面圖3盾構(gòu)開(kāi)挖間隙示意圖4盾尾間隙構(gòu)造示意1．2橫向地層變形規(guī)律盾構(gòu)掘進(jìn)施工引起地表橫向沉降的計(jì)算方法有很多，最經(jīng)典的公式莫過(guò)于美國(guó)科學(xué)家Peck的地表沉降橫向分布計(jì)算。Peck對(duì)大量隧道施工引起的地面沉降實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，并認(rèn)為隧道開(kāi)挖后引起的地面沉降是在不排水條件下發(fā)生的，沉降槽體積等于地層損失的體積，地面沉降橫向分布可用正態(tài)分布曲線來(lái)描述，如圖5所示［10-13］。2現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)以高家園站—京順站區(qū)間工程為背景進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)變形監(jiān)測(cè)試驗(yàn)，隧道采用一臺(tái)大直徑土壓平衡盾構(gòu)進(jìn)行開(kāi)圖5Peck公式描述的地表沉降曲線挖(刀盤(pán)直徑鐖10．26m，盾體直徑鐖10．22m)，單洞雙線，區(qū)間管片外徑為10m，內(nèi)徑為9m，環(huán)寬為1．8m。所選監(jiān)測(cè)斷面地層主要為粉質(zhì)黏土、粉土，中間夾雜粉細(xì)砂、細(xì)中砂，隧道埋深約為16m，地下水位位于隧道頂板以上。為確保各個(gè)監(jiān)測(cè)斷面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)規(guī)律性，各個(gè)監(jiān)測(cè)斷面設(shè)置統(tǒng)一的盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù):上土壓力0．1～0．15MPa，刀盤(pán)扭矩15000～20000kN·m，盾構(gòu)推力35000～40000kN，刀盤(pán)轉(zhuǎn)速0．68r/min，推進(jìn)速度30～40mm/min，同步注漿采用雙液漿，注漿量為8～10m3。2．1測(cè)點(diǎn)布置測(cè)點(diǎn)布置以滿足安全管理和監(jiān)控為前提，以控制安全為目的，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括建筑群、橋樁、管道、道路以及深層土體的沉降，測(cè)試試驗(yàn)共布置212個(gè)測(cè)?

【參考文獻(xiàn)】

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【二級(jí)參考文獻(xiàn)】

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4 郭彩霞;耿富林;胡友遞;;淺析土壓平衡盾構(gòu)機(jī)在無(wú)水大粒徑卵礫石地層常壓開(kāi)艙施工關(guān)鍵技術(shù)[A];中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)第十五屆年會(huì)暨隧道及地下工程分會(huì)第十七屆年會(huì)論文集[C];2012年

5 王京磊;鄭仔弟;方依文;刁春仁;;土壓平衡盾構(gòu)機(jī)無(wú)軸螺旋葉片對(duì)接方法探討[A];2011中國(guó)盾構(gòu)技術(shù)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2011年

6 張映根;;土壓平衡盾構(gòu)在粘土、砂土地層中的掘進(jìn)控制[A];中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)第十一屆、隧道及地下工程分會(huì)第十三屆年會(huì)論文集[C];2004年

7 葉康慨;王延民;;土壓平衡盾構(gòu)施工土壓力的確定[A];城市地下空間開(kāi)發(fā)與地下工程施工技術(shù)高層論壇論文集[C];2004年

8 王明勝;;土壓平衡盾構(gòu)穿越珠江關(guān)健性施工技術(shù)[A];中國(guó)中鐵隧道集團(tuán)2007年水底隧道專題技術(shù)交流大會(huì)論文集[C];2007年

9 張士民;;土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)[A];第二屆隧道掘進(jìn)機(jī)（盾構(gòu)、TBM）專業(yè)委員會(huì)第一次學(xué)術(shù)研討會(huì)暨中鐵隧道集團(tuán)城市盾構(gòu)項(xiàng)目管理、施工技術(shù)、設(shè)備維保交流會(huì)論文集[C];2011年

10 張友偉;;寧波地鐵土壓平衡盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)[A];第二屆隧道掘進(jìn)機(jī)（盾構(gòu)、TBM）專業(yè)委員會(huì)第一次學(xué)術(shù)研討會(huì)暨中鐵隧道集團(tuán)城市盾構(gòu)項(xiàng)目管理、施工技術(shù)、設(shè)備維保交流會(huì)論文集[C];2011年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前6條

1 通訊員 向奇志　麻成標(biāo);重工集團(tuán)“復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)研制及其應(yīng)用”項(xiàng)目通過(guò)科技成果鑒定[N];中國(guó)鐵道建筑報(bào);2011年

2 付毅飛;國(guó)產(chǎn)地鐵土壓平衡盾構(gòu)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化[N];科技日?qǐng)?bào);2006年

3 張學(xué)民;我國(guó)首臺(tái)復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)問(wèn)世[N];中國(guó)經(jīng)濟(jì)導(dǎo)報(bào);2008年

4 本報(bào)記者 石峰　通訊員 向奇志;首臺(tái)國(guó)產(chǎn)土壓平衡盾構(gòu)貫通湘江[N];中國(guó)工業(yè)報(bào);2012年

5 記者 常文征邋通訊員 付新慧;洛陽(yáng)：國(guó)家“863”計(jì)劃獨(dú)中三元[N];河南日?qǐng)?bào);2007年

6 本報(bào)記者 劉艷 通訊員 史一宏;建地鐵的“大家伙”來(lái)啦[N];廈門(mén)日?qǐng)?bào);2014年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 喬國(guó)剛;土壓平衡盾構(gòu)用新型發(fā)泡劑的開(kāi)發(fā)與泡沫改良土體研究[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）;2009年

2 劉暢;土壓平衡盾構(gòu)密封艙壓力控制的關(guān)鍵技術(shù)研究[D];大連理工大學(xué);2012年

3 鄧孔書(shū);土壓平衡盾構(gòu)推進(jìn)系統(tǒng)特性及布局優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D];清華大學(xué);2010年

4 郭玉海;大直徑土壓平衡盾構(gòu)引起的地表變形及掘進(jìn)控制技術(shù)研究[D];北京交通大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 周尚榮;砂礫地層土壓平衡盾構(gòu)施工地表沉降分析與控制[D];中南大學(xué);2010年

2 陳亮;基于動(dòng)力學(xué)的土壓平衡盾構(gòu)減速器齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)可靠性評(píng)估及參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];重慶大學(xué);2011年

3 趙東杰;新型土壓平衡盾構(gòu)用泥漿研究[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京);2012年

4 劉大鵬;新型泡沫對(duì)土壓平衡盾構(gòu)土體改良作用評(píng)價(jià)[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京);2012年

5 晏勝榮;大直徑土壓平衡盾構(gòu)下穿圭塘河風(fēng)險(xiǎn)分析及施工技術(shù)研究[D];中南大學(xué);2013年

6 牟友滔;土壓平衡盾構(gòu)施工引起的地表沉降非線性預(yù)測(cè)與控制分析[D];中南大學(xué);2013年

7 毛阿立;大直徑土壓平衡盾構(gòu)穿越湘江的擾動(dòng)效應(yīng)及施工控制技術(shù)研究[D];中南大學(xué);2013年

8 劉珍來(lái);基于土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的大功率減速器數(shù)值仿真分析[D];重慶大學(xué);2010年

9 徐俊杰;土壓平衡盾構(gòu)施工引起的地表沉降分析[D];西南交通大學(xué);2004年

10 王懷志;富水砂層土壓平衡盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)研究[D];華南理工大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2561296