南宁地铁盾构隧道施工引起的地表沉降规律研究

摘要

当隧道在进行盾构施工时，无论其埋深及断面尺寸大小，总会对附近土层造成一定的扰动，进而造成地表沉降、周边建筑物与地下管线损坏等一系列问题。随着盾构法在地铁建设中的广泛应用，盾构隧道施工对地表沉降的影响受到越来越多的关注。因此，对地表沉降进行准确地预测，以求在设计和施工中采取有效控制沉降的措施，从而防止事故的发生就显得非常重要。南宁地铁的建设尚在起步阶段，盾构法的应用在南宁地区也尚属首次，故目前盾构法施工在南宁市应用的相关研究仍较少，而对于盾构隧道施工在南宁特殊地质条件下引起地表沉降规律的研究更是几近空白。
　　本文以南宁市地铁一号线和二号线的盾构区间为工程背景，通过现场调研及实测数据的整理分析，探究南宁地区地铁沿线的地质情况，建立沿线岩层组合模型并将沿线分为6个工程地质分区（地质分区一区（全断面穿越泥岩层或上部泥岩下部粉砂岩层）、地质分区二区（全断面穿越粉砂岩层或上部粉砂岩下部泥岩层）、地质分区三区（全断面穿越砂砾石层）、地质分区四区（全断面穿越粉土层或上粉土层下砂砾石层）、地质分区五区（上部砂砾石层下部泥岩层）、地质分区六区（上部粉土下部泥岩或粉砂岩层））。分析了盾构隧道施工引起的地表沉降规律，并给出了相关预测公式及参数建议值。研究结果表明:(1)南宁地铁盾构隧道施工引起的地表横向沉降符合高斯分布规律，利用Peck经验法进行分析预测，得出了南宁各典型地层条件下的地表横向沉降预测公式，并给出相应的计算参数。通过计算结果与实测值的对比可知，预测误差率不超过11％。(2)南宁地铁盾构隧道施工引起的地表纵向沉降可划分为盾构通过前、盾构通过期间和盾构通过后三个阶段。统计结果表明:第二阶段的沉降量和沉降速率均较大，沉降量达到总沉降量的73％，第一阶段沉降量约为总沉降量的9％，第三阶段沉降量约为总沉降量的18％。(3)基于实测沉降数据，并利用修正Peck公式对盾构影响范围内地表纵向沉降情进行分析预测，得出各地质分区下的预测公式及相应的计算参数。计算结果与实测值进行对比表明，预测误差率不超过13％。
　　基于地表沉降数据的分析结果，利用灰色关联分析法分析了盾构施工参数对地表沉降的敏感性，结果显示:在土压平衡盾构这一工法条件下，施工参数对地表沉降的敏感性从大到小依次为:土仓压力、注浆量、刀盘扭矩、注浆压力、掘进速度。
　　通过将现场监测数据与现有的地表沉降控制标准进行对比，发现采用土压平衡盾构施工方法时，地铁盾构隧道穿越地质分区一区、地质分区三区、地质分区四区时，地表沉降值较小;地铁盾构隧道穿越地质分区二区、地质分区五区、地质分区六区时，地表沉降值较大。此外，地铁盾构隧道穿越第三地质分区时，地表沉降曲线较陡，速率较大，对地表沉降控制不利。本文针对上述地表沉降较大的地质分区二区、五区及六区以及沉降速率较大的地质分区三区，提出了合理控制地表沉降的施工参数建议值。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题提出

1．2 国内外研究现状

1．2．1 盾构施工引起的地表沉降

1．2．2 盾构施工引起地表沉降的分析预测方法

1．2．3 盾构施工参数对地表沉降影响

1．3 本文主要研究工作

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

第二章 南宁地铁一号线、二号线沿线工程地质分区

2．1 南宁地铁一号线、二号线工程概况

2．1．1 南宁地铁一号线工程概况

2．1．2 南宁地铁二号线工程概况

2．2 南宁地铁一号线、二号线沿线地质条件

2．2．1 南宁区域地质背景及地形地虢

2．2．2 沿线水文地质条件

2．2．3 沿线地层结构及岩层特性分析

2．3 南宁地铁一号线、二号线沿线岩层组合模型及地质分区

2．4 本章小结

第三章 地铁盾构隧道施工引起地表沉降规律分析及预测

3．1 实测地表横向沉降数据的整理和分析

3．2 实测地表纵向沉降数据的整理和分析

3．3 地表横向沉降的预测

3．3．1 Peck理论及参数

3．3．2 各地质分区典型断面地表沉降监测数据的分析

3．4 地表纵向沉降的预测

3．4．1 基于Peck公式改进的地表纵向沉降预测公式

3．4．2 各地质分区地表纵向沉降监测数据的分析

3．5 本章小结

第四章 盾构施工参数对地表沉降的影响及控制

4．1 盾构施工参数对地表沉降的影响

4．1．1 影响掘削面稳定的施工控制参数

4．1．2 影响注浆质量的施工控制参数

4．2 盾构施工参数的统计

4．3 盾构施工参数对地表沉降的敏感性分析

4．3．1 灰色关联分析法

4．3．2 施工参数的分析

4．4 地表沉降的控制标准及措施

4．4．1 地表沉降控制标准

4．4．2 地表沉降控制措施

4．5 本章小结

第五章 结论及建议

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文