北京地铁盾构隧道施工引起的地表沉降及建（构）筑物的变形控制标准研究

摘要

北京地铁十号线、四号线及机场线进行了大量的盾构隧道设计与施工实践。本文通过对这些工程的地质条件、平纵断面、环境条件、盾构推进参数及所引起的地表沉降及建(构)筑物构的变形进行了分析总结，系统地开展了对地铁盾构隧道施工引起的地面沉降及建(构)筑物的变形控制标准进行研究，结论如下： 第一，将北京地铁盾构隧道所穿越的地质条件分为两类：一般地质条件和困难地质条件。 第二，一般地质条件、困难地质条件及近接穿越条件时盾构机的合理推进参数。 1．一般地质条件、困难地质条件时盾构推进参数 1)一般地质条件：平均推进速度30mm/min，峰值不超过50mm/min。刀盘旋转速度一般为1.5～2.0rpm，初始掘进时暂时调到尽量低，维持在1.7rpm左右。盾构机前点和后点的坐标差值应控制在30mm以内为宜，最高不可超过50mm。 2)困难地质条件：推进速度一般控制在15～20mm/min。刀盘的旋转速度一般为0.7～1.2rpm，尽量维持在1.0rpm左右。 2．近接穿越情况时的盾构推进参数 1)近接穿越桥桩：合理土仓的压力控制在1.0～1.5bar左右，掘进推力控制在800～1000t；刀盘转数在1.5～2.0rpm；泡沫剂用量为20～25L/环，根据碴土性状酌情加水；每环出碴量控制在3～3.5车以内；每环注浆量要保证不少于4.5m3(不同情况时可以适当调节)以确保充分填充管片背后间隙，尽量减小对桥墩桩基周围土体的扰动。 2)盾构法施工穿越河流：平均掘进速度控制在30mm/min以内；土压力为1.0～1.5bar；确保穿越河流时盾构及河流的安全性，平均掘进速度应控制在10～15mm/min以内；掘进推力控制在700～1000t：刀盘转数在1.7～1.9rpm。 3)近接穿越地面铁路：正常掘进时速度控制在40～50mm/min以内，穿越前后应当控制在20～30mm/min以内，穿越时应当控制在15～25mm/min的范围内以减少开挖扰动；严格控制出土量，每环控制在40m3～5m3内，可以根据实际情况适当调整；推力一般控制在2500～3000t内，刀盘扭矩一般控制在3000～3500kNm范围内，根据环境情况适当调整；同步注浆注入压力大小通常选择为地层土压力加上0.1～0.2MPa的和。 4)穿越地面建筑物：正常推进速度控制在30～40mm/min，推进时速度应当控制在50mm/min以内。穿越时的推进速度控制在10～15mm/min。掘进推力控制在800～1000t；刀盘转数在1.5～2.0rpm，尽量减小对所经区域土体的扰动。 第三，提出了一般地质条件下、困难地质条件下盾构隧道施工引起的地表沉降合理控制标准值： 1．一般地质条件：根据一般地质条件下地铁盾构隧道的地表变形控制值，设置地表沉降控制标准值的范围为+5～15mm。 2．困难地质条件：根据困难地质条件下地铁盾构隧道施工引起的地表实际沉降数值，我们设定合理的地表沉降控制范围应当为+10～20mm。 第四，提出了地铁盾构隧道在近接穿越情况下因盾构隧道施工所引起的建(构)筑物变形控制标准值： 1．近接穿越桥桩：桥桩地面处水平位移值应控制在0～3mm内；简支梁桥相邻桥墩差异沉降控制在20mm内(纵向)；同一盖梁各墩台之间不均匀沉降控制值为5mm(纵向)；允许横桥向相邻墩柱之间不均匀沉降控制值为2mm以保证桥面的倾斜度。 2．穿越地面铁路：轨道整体沉降应控制在10mm以内；轨道差异沉降应控制在5mm以内；轨道结构整体沉降控制在10～15mm的范围内；轨道结构差异沉降应小于5mm。 3．穿越地面建筑物：盾构隧道穿越建筑物时，建筑物所允许地表最大沉降值不应大于10mm。 本文所提出的盾构隧道施工引起的地面沉降及建(构)筑物变形的控制标准，将为今后北京地区地铁盾构技术的设计和施工提供依据。

目录

文摘

英文文摘

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致谢

绪论

1.1北京地铁盾构隧道的发展现状

1.2国内外地铁盾构隧道施工引起地表沉降的研究现状

1.3研究问题的提出

1.4本文的主要研究内容

第二章北京地铁盾构隧道的平纵断面设计

2.1地铁盾构隧道的平面设计

2.1.1四号线盾构隧道的平面设计

2.1.2十号线盾构隧道的平面设计

2.1.3机场线02号盾构隧道的平面设计

2.2地铁盾构隧道的纵断面设计

2.2.1四号线盾构隧道的纵断面设计

2.2.2十号线盾构隧道的纵断面设计

2.2.3机场线02号盾构隧道的纵断面设计

第三章北京地铁盾构隧道所穿越区域的地质条件

3.1北京地铁盾构隧道线路地质条件描述

3.1.1四号线盾构隧道地质情况

3.1.2十号线盾构隧道地质情况

3.1.3机场线02号隧道地质情况

3.2北京地区地铁盾构隧道线路地质条件分类

3.2.1一般地质条件

3.2.2困难地质条件

第四章北京地铁盾构隧道所使用的盾构机类型及主要参数

第五章北京地铁盾构隧道盾构机的实际推进参数和注浆参数

5.1盾构机推进参数及注浆参数的确定方法

5.1.1盾构机的推力

5.1.2盾构的扭矩

5.1.3盾构推进功率

5.1.4螺旋输送机的输送量

5.1.5同步注浆参数及工艺

5.2四号线盾构隧道实际推进参数和注浆参数

5.2.1第四标段盾构隧道

5.2.2第十九标段盾构隧道

5.3十号线盾构隧道实际推进参数和注浆参数

5.3.1第九标段盾构隧道

5.3.2第六标段盾构隧道

5.3.3第十一标段盾构隧道

5.4机场线02号盾构隧道

第六章北京地铁盾构隧道施工引起的地表沉降控制标准

6.1地铁盾构隧道施工引起的地表沉降现状分析

6.1.1四号线盾构隧道施工引起的地表沉降分析

6.1.2机场线02号盾构隧道施工引起的地表沉降分析

6.1.3十号线盾构隧道施工引起的地表沉降分析

6.2地铁盾构隧道施工合理参数的设定

6.3地铁盾构隧道施工引起的地表沉降合理标准值的设定

6.3.1一般地质条件下盾构隧道施工引起的地表沉降合理控制标准值

6.3.2困难地质条件下盾构隧道施工引起的地表沉降合理控制标准值

6.4地铁盾构隧道近接穿越情况下引起建(构)筑物变形的控制标准值

结论

参考文献

作者简历