Prediction and analysis of subsidence induced by shield tunnelling in the Madrid Metro extension

摘要

The development of tunnelling projects under heavily populated cities has been rapidly increasing around the world during the last decades. Since tunnel construction can have disastrous effects on buildings, structures, and utilities near the excavation, construction methods have necessarily to provide maximum safety inside and outside the tunnel. To predict and correct dangerous ground movements due to the tunnelling works, the authors developed a numerical model to simulate the earth pressure balance (EPB) excavation procedure and injection to complement some deficiencies found in previous analytical or empirical subsidence estimating procedures. This model takes into account the full excavation sequence and has been validated by a large amount of monitoring data from the previous Madrid Metro extension. In the present paper, several predictive methods are used to predict the ground movements generated during a new Madrid Metro extension project consisting of 48 km of tunnel (1999–2003). At the end of the works the results will be compared with data from monitored sections placed in all five cities linked by the extension. Conclusions about the applicability and accuracy of the methods will be established with the aim of helping researchers and engineers in their future projects.Key words: ground movements, monitoring, numerical modelling and analysis, settlement, tunnels.Le développement de projets de creusage de tunnels sous des villes densément peuplées s'est accru rapidement dans le monde au cours des dernières dizaines d'années. Mais la construction de tunnels peut avoir des effets désastreux sur les bâtiments, structures et équipements près des excavations, et en conséquence, les méthodes de construction ont nécessairement progressé pour fournir un maximum de sécurité à l'intérieur et à l'extérieur du tunnel. Afin de prédire et corriger les mouvements dangereux de terrain dus aux travaux de creusage de tunnel, les auteurs ont développé un modèle numérique pour simuler la procédure EPB d'excavation et d'injection pour compenser certains défauts trouvés dans les procédures antérieures d'évaluation analytique ou empirique de l'affaissement. Ce modèle prend en compte la pleine séquence de construction et a été validée par une énorme quantité de données de mesures provenant de la prolongation antérieure du métro de Madrid. Dans le présent article, plusieurs méthodes de prédiction ont été utilisées pour prédire les mouvements de terrain générés au cours du projet de prolongation du métro de Madrid sur 48 km de tunnel (1999–2003). À la fin des travaux, les résultats vont être comparés avec les données de sections instrumentées placées dans les cinq sites reliés par la prolongation. On propose des conclusions sur l'applicabilité et la précision des méthodes dans le but d'aider les chercheurs et les ingénieurs dans leurs projets futurs.Mots clés : mouvements de terrain, mesures, modélisation et analyse numériques, tassement, tunnels.[Traduit par la Rédaction]