一級建造師市政公程備考：盾構(gòu)施工與地層變形控制

更新時間：2011-07-18 14:32:12 來源：|0

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　　二、盾構(gòu)施工與地層變形控制$lesson$

　　(一)地層變形原因

　　1.地層變形的主要原因大致分為條件因素和直接原因兩類。條件因素主要有：覆土厚度、盾構(gòu)直徑、隧道線形、襯砌背后間隙、襯砌種類等。

　　2.直接原因由盾構(gòu)掘進引發(fā)，主要有開挖面失穩(wěn)、地下水位降低、推力過大、頻繁糾偏、洞體土層失穩(wěn)、盾體與洞體的摩擦力、襯砌背后產(chǎn)生間隙、注漿壓力、襯砌變形、襯砌漏水等。雖然地層變形的直接原因有很多，但大體可分為以下4類：

　　(1)地層應(yīng)力釋放產(chǎn)生的彈塑性變形，導(dǎo)致地層反力降低I

　　(2)土壓增大產(chǎn)生的壓縮變形，導(dǎo)致垂直土壓增大或地層反力降低;‘

　　(3)附加土壓產(chǎn)生的彈塑性變形，導(dǎo)致作用土壓增大;

　　(4)伴隨土的物理性能變化產(chǎn)生的彈塑性變形以及徐變變形，導(dǎo)致地層承載能力降低。

　　(二)地層變形機理、

　　1.盾構(gòu)掘進通過某一斷面的地層變形時間曲線與盾構(gòu)掘進過程中所處位置相關(guān)。如圖1K413034-2所示，某一斷面地層變形的變形一時間曲線劃分為5個階段，各階段變形原因不同，變形機理各異。

　　2.某一斷面地層變形的第1階段：發(fā)生在盾構(gòu)到達該斷面之前，主耍表現(xiàn)為地下水位降低產(chǎn)生固結(jié)沉降。第2階段：盾構(gòu)通過該斷面前，若盾構(gòu)控制土壓(泥水壓)不足或過大，則開挖面正前方土體彈塑性變形引起地層沉降或隆起。笫3階段：發(fā)生在盾構(gòu)通過該斷面時，由于超挖、糾偏、盾構(gòu)外周與周圍土體的摩擦等原因而發(fā)生地層沉降或隆起。第4階段：盾構(gòu)通過該斷面后產(chǎn)生的彈塑性變形;若襯砌背后與洞體的空隙填充不及時，造成地層應(yīng)力釋放，則土體的彈塑性變形引起地層沉降;若襯砌背后的填充注漿壓力過高，則附加土壓引發(fā)地層隆起。第5階段：盾構(gòu)通過該斷面后長時間地發(fā)生后續(xù)沉降，主要由于盾構(gòu)掘進造成的地層擾動、松弛等引起，在軟弱黏性土地層中施工表現(xiàn)最為明顯，而在砂性土或密實的硬黏性土中施工基本不發(fā)生。(三)既有結(jié)構(gòu)物變形與變位1.盾構(gòu)掘進產(chǎn)生地層變形的同時，既有結(jié)構(gòu)物的外力條件或承載能力發(fā)生變化。

　　2.外力條件或承載能力的變化使得既有結(jié)構(gòu)物發(fā)生沉降、傾斜、斷面變形等變位與變形現(xiàn)象，其變位與變形的程度取決于工程條件、地質(zhì)條件與既有結(jié)構(gòu)物構(gòu)造特征。這里，工程條件主要是指隧道線形、近接施工區(qū)間的長度、是否采取隔離措施等;地質(zhì)條件是指既有結(jié)構(gòu)物構(gòu)與隧道之間地層的物理力學(xué)參數(shù);既有結(jié)構(gòu)物構(gòu)造特征主要包括斷面形狀、強度、變形特性。

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