一级建造师市政公程备考：盾构施工与地层变形控制

更新时间：2011-07-18 14:32:12 来源：|0

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　　二、盾构施工与地层变形控制$lesson$

　　(一)地层变形原因

　　1.地层变形的主要原因大致分为条件因素和直接原因两类。条件因素主要有：覆土厚度、盾构直径、隧道线形、衬砌背后间隙、衬砌种类等。

　　2.直接原因由盾构掘进引发，主要有开挖面失稳、地下水位降低、推力过大、频繁纠偏、洞体土层失稳、盾体与洞体的摩擦力、衬砌背后产生间隙、注浆压力、衬砌变形、衬砌漏水等。虽然地层变形的直接原因有很多，但大体可分为以下4类：

　　(1)地层应力释放产生的弹塑性变形，导致地层反力降低I

　　(2)土压增大产生的压缩变形，导致垂直土压增大或地层反力降低;‘

　　(3)附加土压产生的弹塑性变形，导致作用土压增大;

　　(4)伴随土的物理性能变化产生的弹塑性变形以及徐变变形，导致地层承载能力降低。

　　(二)地层变形机理、

　　1.盾构掘进通过某一断面的地层变形时间曲线与盾构掘进过程中所处位置相关。如图1K413034-2所示，某一断面地层变形的变形一时间曲线划分为5个阶段，各阶段变形原因不同，变形机理各异。

　　2.某一断面地层变形的第1阶段：发生在盾构到达该断面之前，主耍表现为地下水位降低产生固结沉降。第2阶段：盾构通过该断面前，若盾构控制土压(泥水压)不足或过大，则开挖面正前方土体弹塑性变形引起地层沉降或隆起。笫3阶段：发生在盾构通过该断面时，由于超挖、纠偏、盾构外周与周围土体的摩擦等原因而发生地层沉降或隆起。第4阶段：盾构通过该断面后产生的弹塑性变形;若衬砌背后与洞体的空隙填充不及时，造成地层应力释放，则土体的弹塑性变形引起地层沉降;若衬砌背后的填充注浆压力过高，则附加土压引发地层隆起。第5阶段：盾构通过该断面后长时间地发生后续沉降，主要由于盾构掘进造成的地层扰动、松弛等引起，在软弱黏性土地层中施工表现最为明显，而在砂性土或密实的硬黏性土中施工基本不发生。(三)既有结构物变形与变位1.盾构掘进产生地层变形的同时，既有结构物的外力条件或承载能力发生变化。

　　2.外力条件或承载能力的变化使得既有结构物发生沉降、倾斜、断面变形等变位与变形现象，其变位与变形的程度取决于工程条件、地质条件与既有结构物构造特征。这里，工程条件主要是指隧道线形、近接施工区间的长度、是否采取隔离措施等;地质条件是指既有结构物构与隧道之间地层的物理力学参数;既有结构物构造特征主要包括断面形状、强度、变形特性。

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