[PPT]南京地铁隧道沉降控制_ppt

1、城市浅埋暗挖地铁隧道沉降控制与分析目录 1、摘要 2、工程概况 3、沉降控制基准值的确定 3.1建筑物相邻柱基间距小于或等于沉降槽拐点 i 时 3.2建筑物相邻柱基间距大于或等于2 i 时 4、沉降控制预警值的确定 5、监测方法 6、监测数据结果 6.1地表沉降实测数据与理论分析 6.2房屋沉降实测数据与理论分析 7、结束语摘要 根据地面建筑物沉降、地面沉降变形的不同要求对沉降控制问题作出分析，给出了相关的控制基准经验公式，结合南京地铁鼓楼站-玄武门站区间隧道施工具体情况，对浅埋暗挖隧道地表、建筑沉降进行细致监测，并根据现场实测数据进行较为深入的分析，阐述在设计及施工浅埋暗挖地铁隧道时应注意的

2、事项，以供类似工程参考。引言 随着城市地铁在我国的陆续兴建，浅埋暗挖法在地铁隧道施工中得到广泛的应用，因位于闹市区，隧道上方建筑物、管线、道路、车流、行人密集，如何保证隧道的施工安全，是最重要的。由于隧道埋置深度小，随着地层物质被挖出，自洞室临空面向地层深处一定范围内地层应力场将发生调整，宏观表现为地层物质的移动，施工引起的地层变位将波及地表，产生地面沉降，形成施工沉降槽，过大的地面沉降和地层变位将直接危及地面建筑物的正常使用，进而危及施工安全，因此施工中必须对有害沉降进行控制，这就要解决沉降的控制基准问题，并通过控制基准在施工过程中对地面建筑、地表沉降等，在理论分析指导下进行有计划的监测，以

3、监测数据为依据，对暗挖隧道施工进行动态管理。工程概况 南京地铁南北线一期工程X标鼓楼站玄武门站区间隧道开挖方法为矿山法，总长2126延长米，主要难点包括大跨度断面隧道和穿越淤泥质粉质粘土层段隧道的施工。1、大跨度断面为停车渡线，渡线段长333m，实际施工开挖最大断面（17.56m11.39m）。该段覆土厚度11.917.30m。地质情况从上至下依次为松散稍密状杂填土、软塑状粉质粘土、残积土、强风化安山岩、中风化破碎安山岩。区间地下水主要为松散层的孔隙潜水和基岩裂隙水，地下水位埋深1.24.5m。如下图。隧道大跨度断面图片 该段地表建筑物、地下管线较密集且安全度较低。地表有二层以上建筑物19幢，

4、建筑物最早年代为1947年，基础为条基，部分建筑物已有多条裂缝；2、软流塑段：玄武门站南端有307m的软流塑地质段，隧道断面跨度6.5m，高6.6m，该隧道段所处淤泥质粉质粘土层具有高压缩性，高灵敏度，易产生土体流动、开挖面不稳等现象，地面有五层住宅楼3幢和两层砖房两处（为民国时期建筑），基础为条基，并穿越市区道路。 3.沉降控制基准值的确定沉降控制基准由两个方面确定：其一是出于环控的需要；其二是出于隧道工程结构稳定本身的需要。实施的控制基准必须两者兼顾。沉降对城市环境、隧道结构本身造成的危害主要表现在地面建筑物的过量倾斜及地下管线的变形、断裂而影响其正常使用和威胁结构安全。通常的地面沉降控制

5、值即是出于对环境和结构稳定要求的考虑，其根据主要来源于已有的建设规范及以往的工程实例。但是由于地面建筑及地下管线种类繁多、结构等级各异，线路穿越的地层不同，若均用同一基准值控制，难免产生某些地段过于保守，造成经济损失，某些地段又出现危害性沉降的弊端。为了使给出的沉降控制值基准既保证建筑物及地下管线的安全，又使建筑成本较为经济，有必要对控制基准作较深入的分析，使其尽量适应各类建筑及地中管线的需求及尽可能符合工程实际。3.1地表、地面建筑的沉降控制基准 沉降对地面建筑的危害主要表现在地面的不均匀沉降引发的建筑物倾斜（或局部倾斜）。在“建筑地基基础规范”中对各类建筑物的允许倾斜值已明确规定。因此，对

6、建筑物而言，允许最大差异沉降（不均匀下沉）作为地面沉降的控制条件，本文以横向沉降曲线分加以分析。地下工程在施工时产生沉降，在其影响范围之内将对上部建筑物产生不良影响。根据以往的经验，地表沉降规律（横向）可以采用著名的Peck曲线描述（如图1所示）, 图1 地表沉降横向预测示意图Peck方程 为：距隧道中心的距离；S距隧道中心为的地面沉降量；Smax隧道中心处最大沉降量；i沉降槽宽度系数，采用经验公式：为弱面内摩擦角。H覆土厚度；R计算半径；对于非圆形结构，其等效半径为： 其中A为非圆形结构的面积。 3.1建筑物相邻柱基间距小于或等于沉降槽拐点i时 由基础产生的倾斜值不大于相应建筑物允许倾斜值可

7、知： S/L （3） S差异沉降值；L建筑物相邻柱基础间距； 建筑物的允许倾斜。 由沉降槽曲线可知，在拐点i处曲线斜率最大，以此极限条件下的坡度值不大于相应建筑物允许倾斜值作为限制条件。此时，差异沉降（不均匀沉降）达到最大（如图2-a所示），从而得允许最大沉降差为： S i (4) 由Peck曲线可知，当=i时，得出地表下沉的最大斜率为： Kmax= (0.61/i) Smax (5) 由极限条件Kmax即Smax0.61/i，并假定建筑物最大允许倾斜与Kmax相等，此时，地表最大允许沉降量为： Smax=(i/0.61) (6)3.2建筑物相邻柱基间距大于或等于2i 时此时，沉降对建筑物的影

8、响除倾斜外还含有基础的挠曲变形，图（2-b）表示了建筑物基础受弯的最不利位置，当沉降过大时，有可能导致建筑物基础的断裂及上部结构压性裂缝的产生。由于不同建筑物基础结构的受力条件、荷载分布、建筑等级等不尽相同，难以准确地加以描述，本文以建筑基础的允许应变作为计算控制基准的极限条件。即：式中：；= /E；基础的极限抗拉强度；E基础弹性模量 。 图2-a 图2-b 图2 隧道施工对建筑物影响示意图4.沉降控制预警值的确定根据上述计算公式并结合鼓-玄区间隧道埋深、地质水文情况以及各项物理指标，拟订如下沉降控制预警值供施工参考。隧道施工的安全标准以F值确定： F=实测变形值/管理允许值F0.8安全; 0

9、.8F1.0注意; F1.0危险。控制标准表(表中各项预警值供施工参考，应根据现场实测数据进行调节)量测项目控制范围允许值单位建筑物倾斜全线0.003弧度工程影响范围全线30m地表下沉类围岩30mm类围岩19mm变形速率类围岩5mm/d类围岩3mm/d4.监测方法（测点布设、监测频率以及监测方法）提前观测：地表和房屋沉降在隧道开挖掌子面超前3040米开始观测，1次/2-3天，频率逐渐加密，布点如下图： 图3：大跨测点布设断面图5.监测数据结果5.1.地表沉降实测数据与理论分析鼓楼玄武门区间地质结构复杂，大跨停车线段穿越均为类围岩，软流塑段穿越中央路和旧楼房群，本区间地表沉降监测过程中，为更好的

10、掌握隧道开挖对地面的影响情况，除正常在隧道纵向中心线布设沉降测点外，在大跨和软流塑段都布设了覆盖两条隧道的主测断面，以监测隧道横向影响范围。实测如下：图5是大跨和软流塑过楼房段的沉降槽横向分布图；图6为隧道纵向中心地表沉降测点随时间变化的曲线图。 由图5鼓玄区间实测沉降槽数据可以说明：a.地表沉降横向影响范围约为5i；两条隧道开挖造成的横向地表沉降槽可以认为分别是两条隧道单独开挖造成沉降槽的叠加，叠加率为3050%，横向影响范围增长510米。b.沉降曲线之变曲点i位于距中线0.8D1.6D处,随着所处围岩类别的提高而向中线靠拢,影响范围随之减少。图6：隧道纵向中心地表沉降测点随时间变化曲线图从

11、图6中可以看出，地表下沉的变化过程分为四个阶段：1、微小变形阶段：当掌子面开挖到与测点距离-1.0D-2.0D时，即开始对地表产生一定的影响，造成一定范围内的沉降，变形量约占总变形量的1015%左右。主要是由于工作面的开挖导致前方地层应力场发生变化以及地下水的流失而引起的轻微变形。2、变形急剧增大阶段：随着掌子面向前推进，距测点在-1D3D内时,地表变形速率加速增长,变形量急剧增大,此阶段变形量约占总变形量的6070%左右。该阶段变形主要是由于隧道的开挖而造成边界条件发生改变，对覆盖层土体产生扰动，引起应力场的重分布，产生卸荷效应，为施工过程中主要沉降阶段。3、缓慢变形阶段：当掌子面向前开挖超

12、过测点3.0D以后,变形速率开始减缓,变形量缓慢增加,沉降曲线开始收敛,一直延续到5.0D,此阶段变形量约占总变形量的1015%左右。4、变形基本稳定阶段：当掌子面距测点5.0D后,沉降增长缓慢,直至延续到8.0D,地层趋向稳定状态,此阶段变形量约占总变形量的5%左右;沉降稳定于距掌子面58倍洞径处。 6.2房屋沉降理论分析与实测数据南京地铁鼓-玄区间隧道房屋覆盖密集，沉降难以控制，应根据经验公式计算、并考虑工程具体情况确定建筑允许沉降值。大跨段 ：i=10461mm； Smax=51.45mm，取35.0mm软流塑段 ：i=5678mm； Smax=27.92mm，取25.0mm实测数据说明

13、，在确定监测预警值时要通过理论的计算和综合考虑工程的地质、水文和周边环境实际情况并参照类似工程来定。地铁隧道在施工过程中，影响范围内所有建筑都做沉降观测。大跨段地质较好，隧道覆土厚度深，并且该段房屋都有一定的基础，隧道合理的分步开挖对房屋沉降没有造成太大的影响。软流塑段台阶法开挖施工对房屋影响较大，该房屋修建时，基础较差（原为池塘，后杂填土回填），在房屋沉降达到预警值时，监测数据的及时反馈和预测防止了意外的发生；修改了施工方案后，跟踪监测效果很明显，能随时掌握反馈隧道施工和沉降情况，进行动态施工控制管理。房屋沉降变化同地表沉降规律基本相同，在距离隧道掌子面-1D-2D时开始受开挖影响，沉降变量为总变量的1020；距离开挖面-1D3D时沉降速率加速增长，占总变量的5080；在距离开挖面3D以后沉降开始变缓，直到5D9D以后沉降变化逐渐平稳。6.结束语由于地表沉降控制基准的确定随工程条件变化，在工程实践中仍处于摸索经验及工程类比的阶段。针对具体工程时，常常通过类比、计算和综合考虑工程实际情况相结合的办法找出相应的基准值。本文对城市浅埋暗挖法修建地铁的沉降控制基准问题进行了一些尝试性分