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地铁盾构隧道下穿密集建筑物沉降分析及对策

运营期间的地铁隧道结构变形安全监测技术研究

运营期间的地铁隧道结构变形安全监测技术研究发表时间：2017-05-14T13:31:08.110Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年1月下作者：王鹏 [导读] 随着我国现代化建设的飞速发展，城市基础设施地铁越来越多，是城市客运交通的大动脉以及城市生命线。广州市吉华勘测股份有限公司 510260 摘要：随着我国现代化建设的飞速发展，城市基础设施地铁越来越多，是城市客运交通的大动脉以及城市生命线，其投资大、难度高、施工期长、环境复杂等。同时地铁沿线高强度的物业开发、市政工程建设对地铁结构和运营安全带来一定的隐患，城市轨道交通结构的安全保护工作日益严峻，一但出现城市轨道交通安全事件，将严重影响城市轨道交通的正常运营。因此，在外界施工影响下，对运营期间的地铁实施必要的变形安全监测至关重要。关键词：地铁，测量机器人，自动化监测。 1 地铁监测的意义和目的地铁结构本身由于地基的变形及内部应力、外部荷载的变化而产生结构变形和沉降。而地铁旁边的施工正是引起外部荷载变化的主要原因，地铁结构变形和沉降超过允许值，将会对地铁的运营安全造成影响。通过监测可动态收集地铁结构变形信息，掌握结构变形情况，保障运营安全。地铁监测的主要目的如下：1）通过对测量数据的分析、掌握隧道和围岩稳定性的变化规律，修改和确认设计及施工参数；2）通过监控量测了解施工方法的科学性和合理性，以便及时调整施工方法，保证施工安全及隧道的安全；3）了解隧道结构的变形情况，实现信息化施工，将监测结果反馈设计，为改进设计施工提供信息指导，提供可靠施工工艺，为以后类似的施工提供技术储备。 2.监测实施因地铁隧道的特殊性，对于地铁运营期的监测，需采用自动化监测手段，即采用测量机器人和自动监测系统软件建立隧道结构变形自动监测系统。在外部施工期间自动测量地铁隧道结构顶板、侧墙及道床在三维—X、Y、Z方向（其中：X、Y为水平方向，Z为垂直方向）的变形值。 2.1监测点与基准点布置参考工程设计、实际情况及有关规定，确定地铁受外界项目施工影响的范围，监测断面可按5～20m间距布设，每断面布设一般情况下六个监测点。在隧道两端不受建设项目施工影响的隧道远处各设置3个基准点。 2.2自动监测系统自动监测系统主要由监测设备、参考系、变形体和控制设备构成。监测设备由测量机器人、自动化监测系统软件和监测控制房组成；控制设备由工控机及远程控制电脑组成。 1）自动化监测网络系统的硬件部分包括高精度自动全站仪、目标棱镜、信号通信设备与供电装置、计算机及网络设备等部分组成（如图1）。图1数据采集系统图 2）系统软件包括动态基准实时测量软件和变形点监测软件两大部分。动态基准实时测量软件功能上主要有以下特点：根据距离及棱镜布设情况自动进行大小视场的切换；依据布设的网形站与站之间的观测关系，对测站点的观测方向可分组设置，可适合任意控制网形，不局限于导线网；采用局域网技术进行数据的通信，并具有网络断开的自动判断功能；为满足各种测量等级和运营环境的需要，具有各项测量限差、时间延迟、重试次数、坐标修正的设置功能；考虑到地铁内局部范围内气象一致性，在平差计算中，采用加尺度参数解算，避免了气象参数的测定，提高控制网测量的精度。 3）变形点监测软件包括各分控机上的监测软件和主控机上的数据库管理软件两部分。分控机上的监测软件用来控制测量机器人按要求的观测时间、测量限差、观测的点组进行测量，并将测量的结果写入主控机上的管理数据库中。 2.3自动监测系统工作流程首先建立计算机和测量机器人的通信，然后对测量机器人进行初始化，此外进行测站及控制限差的设置，所有设置完毕后进行学习测量，设置点组和定时器，根据点位的重要性以及监测频率将相同的观测点纳入同一点组，最后进行自动观测。一周期观测完毕后软件便对原始观测数据进行差分处理，得到各变形点的三维坐标、变形量及变形曲线图，设置软件还可以将数据通过手机网络发送至指定的邮箱。 3地铁隧道自动化监测的技术难点地铁隧道是狭长形的空间环境，同时列车一般以平均5分钟左右的间隔在隧道中高速运行。地铁环境的这些特点及保证地铁正常运营等因素的制约，使得自动变形监测系统在地铁变形监测中的应用，遇到比其它工程中更多的技术问题，因此自动变形监测手段有着常规测量无法比拟的优越性。自动监测系统系统可以在无人值守的情况下，全天24小时连续地自动监测，实时进行数据处理、数据分析、报表输

地表沉降分析

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1、前言地下空间作为城市的重要资源,在发达国家得到了多方面的应用，随着我国经济的快速发展，城市地下空间的开发利用已经受到广泛重视,城市地下工程的兴建已经成为一种趋势。就地下铁路来看,我国从１９6５年开始修建地下铁道，至今已有北京、天津、上海、广州、深圳、南京等大城市建成部分地铁，武汉等其它城市也即将或将要修建地铁，我国的地铁建设已步人快速发展阶段。? 然而,在地铁工程的施工中,地表沉降事故发生的概率很高。以深圳地铁一号线的建设为例,在施工工期内,地面沉降事故占总事故的25%。事故发生地位于深圳市区繁华地段，对工程周围的建筑物以及地下管线产生了一定的影响,同时也影响了工程的进度增加了工程的费用。所以，不论从工程进度、费用的控制方面考虑还是从工程质量安全方面来考虑,都要对地表沉降控制有足够的重视，从各个方面着手，来控制沉降的发生。? 2、地铁工程沉降控制的重要性?地表沉降的主要危害有: (1）沿海地区沉降使地面低于海面,受海水侵袭；（２)一些港口城市,由于码头、堤岸的沉降而丧失或降低了港湾设施的能力; ?（3)桥墩下沉，桥梁净空减小,影响水上交通; （4）在一些地面沉降强烈的地区，伴随地面垂直沉陷而发生的较大水平位移，往往会对许多地面和地下构筑物造成巨大危害; ?（5）在地面沉降区还有一些较为常见的现象，如深井管上升、井台破坏,高摆脱空,桥墩的不均匀下沉等，这些现象虽然不致于造成大的危害,但也会给市政建设的各方面带来一定影响。针对地铁工程而言,进行沉降控制的重要性体现在两个方面: （１)城市地铁工程一般位于城市的繁华地段，周围建筑物密集、各种地下管线纵横复杂交错，一旦沉降事故发生，将可能造成建筑物开裂、倾斜，地下管线断裂等事故。影响市民正常生活，造成各种纠纷，进而影响工程施工的进度，增加工程的费用。 2(?）沉降事故在地铁工程的施工中属于多发事故。同时其发生的直接表现为地下隧道拱顶的下沉或坍塌,而这种塌陷的发生又多由围岩涌水、涌泥，支护失效,工程爆破等原因引起。这些原因的存在和发生,可以导致施工现场的人员伤亡、设备损坏,进而影响工程进度、增加工程费用,造成严重的后果。可以看出，事故的多发性和事故后果的严重性，使沉降事故成为地铁施工中的重大风险因素，在施工过程中进行沉降控制技术的研究和应用使十分必要的。 3??、地铁工程沉降控制技术 3.1?地面沉降发生的机理分析?地铁工程以上地面的岩层或土层在自然状态下，一般处于应力平衡的稳定状态。在地下工程施工中，要通过人工、机械或者爆破等方式进行土石方开挖。土石方的移除、土石层孔隙水的排出，必然会改变土石地层的应力状态,使之处于非平衡状态。这种状态可以在短时间内或者经过较长的时间效应变化之后显现出来,出现坍塌、变形等现象,进而导致地面沉降。 3．2地面沉降发生的原因分析 3.2.1?土层的沉降原因分析 (1)土层自身的特点：天然土体一般是由矿物颗粒构成骨架体，孔隙水和气体填充骨架体而组成的三相体系。饱和土由土颗粒和水组成,土颗粒之间存在胶结物,有些没有粘结。但是它们都能传递荷载，从而形成传力骨架,叫做土骨架。外载荷作用在土体上，一部分由孔隙水承担,叫做孔隙水压力，另一部分则由土骨架承担,就是有效应力，对引起压缩和产生强度有效。孔隙水压力可以分成两部分，一个是静水压力，在荷载施加之前就存在,一个是超孔隙水压力,由外载荷引起。土体的变形是孔隙流体及气体体积减小、颗粒重新排列、颗粒间距离缩短和骨架体发生错动的结果。粘性土有一定的厚度,水总是在土层透水面先排出,使孔隙

地铁隧道盾构法施工中的地面沉降问题探析

地铁隧道盾构法施工中的地面沉降问题探析摘要：随着我国经济的高速发展，我国地铁高速发展，盾构法具有不影响地面交通、对周围建(构)筑物影响小、适应复杂地质条件、施工速度快等众多优点而在地铁工程建设中广泛应用。但盾构法隧道工程是在岩土体内部进行的,无论其埋深大小,开挖施工都不可避免地会对周围土层产生扰动,从而引起地面沉降(或隆起),危机邻近建筑物或地下管道等设施的安全。因此,施工能产生多大的沉降或隆起, 会不会影响相邻建筑物的安全,是地铁隧道盾构施工中最关键的问题。要在地铁工程施工前对工程可能引起的地面沉降问题有所估计,就首先需要了解盾构法施工引起的地面沉降的一般规律和机理,进而提出相应的安全判别标准和控制原则,达到事先防控的目的。关键词：地铁隧道；盾构法；地面沉降引言随着城市交通事业的高速发展，在地铁施工中盾构施工最为普遍，地铁施工引发的地面沉降问题逐渐受到了人们的重视，怎样对盾构施工中的地面沉降问题进行合理的预测和防范，成为了地铁盾构施工亟需解决的重要问题。本文主要阐述了有关地铁隧道盾构法施工中的地面沉降问题研究。 1地铁隧道盾构施工引起地面沉降主要影响因素分析 1.1覆土厚度H和盾构外径D的影响在地铁施工过程中隧道盾构技术非常重要，盾构外径越大,由盾构施工引起的单位长度的地层损失就越大,在相同地面沉降槽宽度下,最大地面沉降也随着增大;而隧道覆土厚度越大,则最大地面沉降值就会越小,但地面沉降槽宽度会越大。最大地面沉降随覆土厚度H与盾构外径 D的比值即H/D的增大而减小。 1.2盾构到达时的地层沉降,开挖面前的沉降或隆起在地铁隧道施工过程中，沉降是非常重要的，自开挖面距观测点约3m-10m时起,直至开挖面位于观测点正下方之间所产生的隆起或沉降现象。实际施工过程中设定的盾构土压舱压力很难与开挖面土体原有土压力达到完全的平衡,多因土体应力释放或盾构反向土仓压力引起的土层塑性变形所引起。 1.3盾构穿越土层性质隧道开挖在软土层中，主要的土层性质有砂质粉土、淤泥质粘性土、砂土层以在不同的土层穿越中对地面沉降也有不同的影响。在保持其他工艺条件都不变的情况下，穿越砂土层相对于黏土层来说，其沉降槽宽度的系数也更小，因此沉降量也是最大的。设地层损失率为2%，盾构埋深为 10m，盾构半径为 3.2m，计算分析穿越不同土层的宽度系数与沉降量的关系。通过计算分析后可知，在穿越不同土质时地面沉降效应也不同，穿越黏土时的沉降槽宽系数最大，对地面沉降影响的范围也最大，穿越砂质粉土层，宽度系数比黏土层小，沉降量显著，在穿越砂土地面时沉降量最大。 1.4盾尾间隙沉降隧道施工过程中，地表沉降是由于地铁盾尾通过测点后产生的,一般的范围约在后尾通过测点后0-20m范围。由于盾构外径大于管片外径,管片外壁与周围土体间存在空隙,往往因注浆不及时和注浆量不足,管片周围土体向空隙涌入,造成土层应力释放而引起地表变形,这一期间的地表沉降约占总沉降的40%-45%。 2盾构隧道的地面沉降机理在盾构隧道施工开挖的过程中，地面沉降是由于面的附加应力、应力释放等引起地层产生的弹塑性变形。隧道施工所引起的地面沉降,主要包括开挖卸载时开挖面周围土体向隧道内涌入所引起的地面沉降,支护结构背后的空隙闭合所引起的地面沉降,管片衬砌结构本身变形所引起的地面沉降以及隧道结构因整体下沉所引起的地面沉降,可称为开挖地面沉降。盾构法隧道在施工期的地面沉降可认为主要由开挖沉降、固结沉降和次固结沉降组成,而次固结沉降

盾构隧道施工工程事故的原因与对策_李希元

文章编号:1673-0836(2005)06-0968-04 盾构隧道施工工程事故的原因与对策李希元1,闫静雅2,孙艳萍2 (1.广东晶通公路工程建设集团有限公司,广州　510635; 2.同济大学土木工程学院地下建筑与工程系,上海　200092) 摘　要:盾构隧道的施工技术在世界许多国家不断得到发展,但在推广与应用上发生了一些施工事故。本文在调查与分析上海、广州、北京、深圳、南京等地的盾构隧道施工事故的基础上,按盾构法的常见事故类型,对调查到的事故进行分类并对各种事故提出相应的工程对策,为避免同类事故再次发生提供一些有益参考。关键词:盾构隧道;施工事故;工程对策中图分类号:U455.43 文献标识码:A Reasons and Countermeasures of Accidents Happened during the Shield Tunnel Construction LI Xi-yuan1,YAN Jing-ya,SUN Yan-ping2 (1.G uangdong Road Engineering co nstructio n Co.Ltd.,G uangzhou510635,China; 2.Depa rtment of G eotechnical Engineering,Scho ol o f Civil Engineering,Tongji University,Shanghai200092,China) Abstract:Nowadays,the shield tunnel has been developed in many countries of the world.However,there are many accidents while spreading and applying the shield construction.Based on the investigation and analysis of the accidents hap-pened in Shanghai,Guan gzhou,Beijing and Shenzhen d urin g shield tunnel construction process,this paper classifies the ac-cidents according to the familiar types of shield accidents and suggests the corresponding solutions to avoid the similar acci-dents in the future. Keywords:shield tunnel;construction accident;countermeasure 1　引言盾构法是建造城市地下隧道卓有成效的施工方法之一,自1818年法国工程师Brunel发明盾构以来,经过一百多年的应用与发展,已使盾构法能够适用于任何水文地质条件下的施工,无论是松软的,坚硬的,有地下水的,无地下水的暗挖隧道工程都可用盾构法。目前,盾构隧道的施工技术在世界许多国家不断得到发展,但在推广与应用上出现了一些施工技术方面的事故。由于这些事故的发生,影响整个工程的工期,还造成了极大的经济损失和不必要的人员伤亡。本文在调查与分析上海、广州、北京等地的盾构隧道施工事故的基础上:①分析事故产生原因,对调查到的事故进行分类;②提出相应的工程对策为避免同类事故再次发生提供有益参考。 2　事故原因与分类对近年来北京、上海、广东、台湾等地的盾构隧道施工事故进行调查统计分析,以下列举出其中25个典型事故: (1)2002年,深圳地铁一期工程四号线采用土压平衡式盾构掘进时,由于结饼而不得不停机开舱处理。由此引发了地面塌陷以及邻近建筑物的轻第1卷　第6期2005年12月地下空间与工程学报 Chinese Journal of Underground Space and Engineering Vol.1 Dec.2005 收稿日期:2005-08-05(修改稿) 作者简介:李希元(1961-),男,高级工程师,主要从事隧道工程方面研究,E-mail:fredlxyh@https://www.sodocs.net/doc/291980557.html,。

地铁隧道变形监测中的三维激光扫描技术研究

地铁隧道变形监测中的三维激光扫描技术研究发表时间：2018-11-14T17:16:54.063Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第20期作者：黄鑫 [导读] 有效减轻了监测的劳动强度、缩短了监测作业时间，并且获得了更加准确、全面的检测数据，大大提高了检测的质量。本论文以地铁隧道变形检测中的三维激光扫描技术为研究切入点，对其进行了详细的研究和论述。黄鑫广州云胜工程勘测技术有限公司广东广州 510000 摘要：在地铁隧道施工建设完成之后，做好地铁隧道变形监测尤为重要，是保证地铁工程施工质量，确保地铁安全运营的重要条件。在地铁隧道变形监测中技术中，充分融入三维激光扫描技术，有效减轻了监测的劳动强度、缩短了监测作业时间，并且获得了更加准确、全面的检测数据，大大提高了检测的质量。本论文以地铁隧道变形检测中的三维激光扫描技术为研究切入点，对其进行了详细的研究和论述。关键词：地铁隧道；变形监测；三维激光；扫描技术地铁隧道在施工建设完成之后，受到土地扰动、周边工程施工、建构物负载等因素的影响，在具体施工中会出现纵向、横向变形，严重影响了地铁隧道的安全运行。这就要在具体的施工中，加强地铁隧道变形监测工作。传统的检测具有明显的缺点，如：工作效率低下、数据不全、自动化程度低，而将三维激光扫描术引入到地铁隧道变形监测过程中，有效地弥补了传统监测的不足。 1.地铁隧道变形检测相关概述随着城市化进程的加快，城市人口增加、机动车辆增加。各大城市都面临着较为严重的交通压力。为了有效的缓解城市交通压力，各大城市都加强了地铁隧道的建设。但是在地铁隧道建设完成之后，受到复杂地质地理因素的影响，原本设计的地铁线路可能会出现多种结构改变，如：沉降、弯曲、扭曲变形、开裂等，在一定范围内的结构变形，并不会对地铁隧道的发展产生重要的影响，一旦地铁隧道出现严重的结构变形，就会导致地铁隧道出现结构与道床剥离、地铁轨道设备几何形位改变等。除此之外，地铁隧道建设完成后，在运营过程中，还会受到地面和周边建筑物负载、隧道周边工程施工、隧道工程结构施工、地铁列车运行过程中所产生的振动等因素的影响，也在一定程度上加强了地铁隧道的变形。因此，对于新建的地铁隧道线路，必须要加强变形监测，根据监测结果充分了解其平面位移、竖向位移情况，以有效保障地铁隧道的运营安全[1]。同时，变形监测数据，还可以为以后的地铁隧道设计，提供一定的借鉴和依据。 2.三维激光扫描技术以及特点 2.1三维激光扫描技术三维激光扫描技术主要是指在地铁隧道变形监测过程中，利用激光扫描装置进行自动、系统、快速的扫描，并将所获得相应数据进行整理分析，以获得对象的表面三维坐标。这种三维激光扫描技术是一种高科技的测绘技术，集成了多种高新技术的测绘仪器，并在具体监测过程中，采用非接触式的高速激光测量方式。三维激光扫描技术在地铁隧道变形监测中的具体应用，应包括以下四个步骤：步骤一：在地铁隧道内部建立一个监测基准网，并形成一个闭合的观测系统。通常，地铁隧道内部基准网往往在铺轨施工期间完成，并采用地铁的基本控制网进行建立。步骤二：根据地铁隧道的实际情况，在每隔一定的距离上，可采用CPⅢ控制点埋设的方式，设置一个激光反馈观测点。通常，激光反馈观测点往往选择在增加横断面上，这样便于激光反馈点的收集。之后，根据激光反馈点所的到的数据进行分析，从而根据分析结果得出地铁隧道的变形程度。步骤三：以地铁隧道和你建立的检测基准网为基础，采用三维激光扫描仪，对激光反馈光测点进行扫描，从而得到整个地铁隧道线路的三维激光扫描数据。步骤四：将三维激光反馈点所得到的数据进行综合整理，并据此建立三维模型，进行综合检测。在这一过程中，对于大量的数据分析，要保证数据的完整真实，不能在分析过程中，随意更改[2]。 2.2三维激光扫描技术特点具体来说，三维激光扫描技术在地铁隧道变形检测中的应用，具有一定的优势：第一、效率高。三维激光扫描技术在监测的过程中，所用的时间仅仅为传统监测时间的几十分之一，能够在短时间内完成高质量的监测。尤其是对于地形结构复杂的区域内部来说，三维激光扫描技术监测优势尤为明显。第二、三维可视化三维激光扫描技术在监测中，可以快速获取地铁隧道内部精确信息，充分反映其本身特点，并在此基础上，实现了地铁隧道内部表面的三维可视化。第三、安全稳定，精度均匀与传统的监测方法相比较，三维激光技术在应用中由于扫描仪自动识别，大大降低了监测过程中人为因素所造成的误差，在一定程度上提高了观测的精准度。另外，在监测过程中，由于三维激光获取数据密度较大，精度分布较为均匀，所谓在此基础上构建出的三维立体模型，具有较强的完整性和连贯性。第四、数据监测更加全面三维激光扫描技术在应用中，可以对隧道内部各个区域的沉降、结构变形、收敛情况进行详细、直观的了解，使得数据监测更加全面。 3.三维激光扫描技术的具体应用 3.1制定监测方案制定科学的检测方案，是实施三维激光扫描技术监测的第一步。在制定监测方案的过程中，不仅要根据地铁隧道的实际情况，还要对

武汉地铁2号线盾构施工对地表沉降影响分析

武汉地铁2号线盾构施工对地表沉降影响分析【摘要】对武汉地铁2号线盾构掘进施工过程中地表沉降监测数据统计，并根据Peck理论进行拟合对比分析，得到盾构施工引起纵横断面地表沉降的特点:纵向上，盾构机切口前30m以内和后50m以内为影响区域，其中又以切口后50m为显著影响区，盾构通过该区域产生的沉降占总沉降量的80%～90%，盾构对某断面上影响范围在沿盾构中心轴线向左右两侧延伸10～18m;对武汉粉质黏土夹粉土粉砂层，盾构掘进引起的地表沉降数据累计变化控制指标宜为－40mm，盾构机切口通过监测断面6～20m范围内单次平均变化速率控制值宜为－15mm/d。【关键词】地铁;盾构施工;地表沉降;Peck公式武汉汉口地区工程地质、水文地质非常复杂，既有深厚软土，又有粉土、粉砂、互层及承压水的影响。在此种地质条件下进行地铁盾构施工，对变形控制有更加严格的要求。本文结合Peck理论对武汉地区盾构施工引起地表沉降变化情况进行初步分析，以期得到适用于武汉特殊地质情况下盾构施工对地表扰动的沉降控制标准。 1、工程概况武汉地铁2号线一期工程某区间位于汉口，线路周边各种建筑物密集、地下管线密布，场地地貌为长江北岸冲积I级阶地。盾构起讫里程为:CK4右+743.906～CK5右+758.399，右线长1 014.493m，左线长1 017.576m，总长2 032.069m。区间设一个联络通道，与泵房合建，里程为:CK5(右)+220.000;设有2个平面曲线，最小曲线半径700m，线间距12～15m。线路最大纵坡坡度14‰，最小坡度2‰，区间结构平均覆土厚度约11m。该区间隧道为外径6m、内径5.4m、管片拼装衬砌的单洞圆形隧道，管片环宽1.5m，管片采用C50，P12混凝土。区间左线掘进采用新购法国维尔特EPB盾构机，开挖直径6 280mm，护盾直径6 262mm，主机长9.5m，整机长约77m，盾构及后配套总重450t(主机约300t)，最小转弯半径250m，最大坡度35‰，整机使用寿命10km。 2、水文地质条件盾构区间地层物理力学指标如表1所示。盾构隧道掘进地层主要在③4，③5层。地层静止水位埋深3.8m左右，且与长江、汉江有较密切的水系联系，整个盾构施工全部在地下水位以下。 3、地表沉降监测方法 3.1监测点布置隧道纵向上沿中心轴线每隔20m布设一个监测断面;横向上，每个断面沿轴线中心点向两边每隔3m布设一个监测点，共5个。为减小路面结构对观测效果的影响，所有沉降监测点均埋设于原状土层内，由套管保护至地面。监测点埋深约1.5m，到原状土为止。

城市地铁隧道施工引起的地面沉降及处理

龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/291980557.html, 城市地铁隧道施工引起的地面沉降及处理作者：王涛涛来源：《科学与技术》2018年第19期摘要：在基本建成小康社会的今天，城市化进程越来越快，为了满足人们出行交通便利需求，缓解地上交通压力，很多地区开始建设地下地铁，而建设地铁时的隧道施工不当又会引起地面沉降等问题，为了预防和解决有可能发生的地面沉降问题，本文对由城市里地铁隧道施工所引起的地面沉降的原理进行分析，并提出预防和应对方法。关键词：城市地铁；隧道施工；地面沉降；解决措施引言：在我国，为达到基本建成小康社会目标，城市化进程越来越快，政府对于基础设施建设方面的投资力度也在逐渐加大，为了满足人们出行方便的愿望，缓解城市公路交通压力，越来越多的地铁正在被建设，而建设地铁的难度较大，常表现在建造时常会伴随地面沉降等问题，如何预防和处理问题的发生，对地铁建设有重要意义，本文旨在对地面沉降进行原因分析和讨论解决方法，以促进城市化发展，特别是最近几年，广泛引起各界关注和思考。 1、地面沉降地面沉降分区域性下沉和局部下沉两种沉降类型。一般来说，发生地面沉降常会使建筑物倾斜或倒塌，还会破坏地基的稳定性等等，特别的，若在滨海城市发生地面沉浸，除了会出现上述问题，还会造成海水倒灌，极大地增加了社会损失。建筑倒塌造成的人员伤亡，电线毁坏，海水倒灌等问题都给人们的生产和生活带来很大影响。据研究，引起地面沉降的原因有很多，如地壳运动、海平面上升等都会引起地面沉降，其中还包括有城市地铁隧道施工，城市地铁隧道施工也是引起城市地面沉降的主要原因，據统计，世界各国，出现地面沉降的城市多为正在建造地铁或刚建成地铁不久的城市，其事故的源头多为地下隧道施工，21世纪地铁得到快速发展的今天，如何解决事故源头，减少地面沉降，探索有效施工方法，是我们需要仔细深入研究的课题。 2.地面沉降原理分析 2.1盾构法隧道施工引起的地面沉降机理盾构法施工是一种普遍用于修建地下遂道的施工方法。主要步骤为先确定开挖位置，然后在确定的位置开始挖掘，又用千斤顶用力推进到已开挖的位置，继续下一步挖掘，边挖边推进，边推进边挖，要确保挖掘和推进同时进行，节奏一致，而且要确保在缩回千斤顶的同时，使用液压举重拼装器一段段地再向前挖掘，直到整条遂道施工结束。由盾构法引起的地面沉降

盾构隧道工程事故案例分析1

盾构法隧道工程事故案例分析及风险控制上海市土木工程学会傅德明盾构法隧道已经发展到十分先进和安全的技术,但是由于地质水文条件的复杂性,或由于施工操作的错误,还存在许多风险,近年来,我国的盾构隧道工程也出现一些工程故事,因此, 隧道工程的安全和风险控制十分重要. 1、盾构法隧道工程事故分析和风险控制 1.1 南京地铁盾构进洞事故事故描述： 1.工程概况南京某区间隧道为单圆盾构施工，采用1台土压平衡式盾构从区间右线始发，到站后吊出转运至始发站，从该站左线二次始发，到站后吊出、解体，完成区间盾构施工。该区间属长江低漫滩地貌，地势较为平坦，场地地层呈二元结构，上部主要以淤泥质粉质粘土为主，下部以粉土和粉细砂为主，赋存于粘性土中的地下水类型为空隙潜水，赋存于砂性土中的地下水具一定的承压性，深部承压含水层中的地下水与长江及外秦淮河有一定的水力联系。到达端盾构穿越地层主要为中密、局部稍密粉土，上部局部为流塑状淤泥质粉质粘土，端头井6m采用高压旋喷桩配合三轴搅拌桩加固土体。 2. 事故经过在盾构进洞即将到站时，盾构刀盘顶上地连墙外侧，人工开始破除钢筋，操作人员转动刀盘，方便割除钢筋，下部保护层破碎，刀盘下部突然出现较大的漏水漏砂点，并且迅速发展、扩大，瞬时涌水涌砂量约为260m3/h，十分钟后盾尾急剧沉降，隧道内局部管片角部及螺栓部位产生裂缝，洞内作业人员迅速调集方木及木楔，

对车架与管片紧邻部位进行加固，控制管片进一步变形。仅不到一小时，到达段地表产生陷坑，随之继续沉陷。所幸无人员伤亡，抢险小组决定采取封堵洞门方案。3．处理措施抢险小组利用应急抽水泵排除积水，同时确定采取封闭两端洞门的方案，在该车站端头外层钢筋侧放置竹胶板，采用编织袋装砂土及袋装水泥封堵，迅速调集吊车及注浆设备进场，采用钢板封堵洞门；始发站洞内积极抢险，利用方木对车架与管片进行支顶，在无法控制抢险的情况下安全撤出作业人员，在洞内进行袋装水泥挡墙施工，共用水泥90t，码砌过程中有局部渗水，为确保挡墙稳固，决定在始发站洞口堵封，之后开始拆除洞口钢轨。第二天，盾构到达车站端头继续洞门钢板封堵，并及时浇筑混凝土34m3,在钢板背面架设工字钢作为斜支撑；根据地表沉降情况，调集设备进行地表注浆加固。始发站洞口施工袋装水泥挡墙，利用管片小车用龙门吊吊运到井下，人工码砌并开始加工钢筋网片及模板。第三天，接收车站端头2根型钢支撑已全部架好，继续向已封堵好的钢环内浇灌混凝土。但钢环下部又出现漏水、漏砂现象，现场组织人员用袋装水泥、棉被堵漏，并增加水泵抽水，晚上安装2根钢支撑，井下立模浇筑右线盾构井2m高范围内混凝土。之后几天，始发站水泥挡墙施工完成，安装钢筋网片及模板，纵横向设置型钢支撑。端头井两侧继续钻孔并注双液浆，右线端头浇筑混凝土，地表沉陷处土方回填，端头井左侧立模。后向洞内注水，注水速度为51m3/h，并用聚氨酯堵漏。事故发生10日后，接收车站端头部位继续浇筑混凝土，险情得到有效控制。

探析南京河西地区地铁盾构隧道不均匀沉降问题

探析南京河西地区地铁盾构隧道不均匀沉降问题发表时间：2018-04-02T16:14:19.563Z 来源：《基层建设》2017年第36期作者：田为波王丹丹 [导读] 通过构建的盾构隧道沉降计算公式及典型案例，解释了盾构隧道不均匀沉降是由不均匀分布的下卧软土与外部影响因素共同作用所造成，明确了地下水位的下降对盾构隧道沉降影响最为显著，外部基坑施工影响次之，地表堆载影响较少。江苏建科工程咨询有限公司江苏南京 210000 摘要：依托实测资料，发现南京河西地区某盾构隧道已经形成多个不均匀沉降槽、地面沉降主要发生在软土层、②－4土体地下水位具有呈现正弦函数规律的季节性波动，通过构建的盾构隧道沉降计算公式及典型案例，解释了盾构隧道不均匀沉降是由不均匀分布的下卧软土与外部影响因素共同作用所造成，明确了地下水位的下降对盾构隧道沉降影响最为显著，外部基坑施工影响次之，地表堆载影响较少。关键词：城市轨道交通；隧道沉降；下卧层软土；地下水位；外部施工 1河西地区盾构隧道 1.1盾构隧道设计参数隧道外径6.2m，内径5.5m，壁厚0.35m，环宽为1.2m，管片的环与环、块与块间均以机械性能等级为5.6级的M30弯螺栓连接错缝拼装，管片混凝土强度等级为C50，抗渗等级为P12。 1.2沿线地质概况河西地区某盾构隧道地层自上而下大致可分为①－1及①－2b填土层、②－1b2－3漫滩硬壳层、②－2b4漫滩淤泥质粉质黏土、②－3b3－4漫滩淤泥质粉质黏土、②－3c2－3漫滩冲积粉质黏土、②－3d2－3漫滩冲积粉细砂、②－4d2－1漫滩冲积粉细砂，局部存在断层。盾构隧道主要坐落于②－3及②－4土层中，详见图1。图1运营盾构隧道地质剖面 2河西地区监测成果 2.1盾构隧道长期沉降监测盾构区间通车运营以来，每3个月观测1次，截至2015年12月，隧道已经实施长期沉降监测20期，考虑隧道上下行线中心线相距约 17m，上下行线隧道沉降变化规律基本一致，文中仅以下行线隧道沉降作为分析对象，隧道不同时段沉降曲线见图2。从图2可以清晰明显看出，盾构隧道已经形成了11个沉降槽，沉降曲线与隧道下卧软土层分布曲线相似，其中6个沉降槽周边现在或曾经存在物业开发，截至数据统计节点，其中8个沉降槽不均匀沉降已经超出规范控制值。

既有运营地铁隧道沉降及治理方法研究

既有运营地铁隧道沉降及治理方法研究地铁以其运行速度快,不受路面交通拥堵的影响等优势,已成为中国大型城市最重要的交通工具。地铁在运营过程中,随着隧道建成年限的增加,由于区域性地面沉降、土层纵向的不均匀性、隧道周边基坑开挖、隧道渗漏、列车荷载等因素的影响,隧道沉降持续增大,严重的不均匀沉降会直接引发安全问题。本文结合北京地铁机场线T2支线西线隧道出现的错台变形问题,通过理论分析、数值模拟、现场监测三个方面的研究,系统地总结分析了工程实例全过程,形成了一套包括理论预测、设计模拟、效果评价的方法体系,对在北京地区乃至全国各地区相似地层的既有运营地铁隧道的沉降问题处理提供了借鉴经验。本文具体的工作和成果如下:(1)定性分析影响地铁隧道结构沉降的因素,确定厚度分布不均一、地下水活动导致出现软卧下卧层及隧道渗漏水和地铁列车振动是隧道产生不均匀沉降的主要影响因素。研究现场实测沉降数据,利用简化双曲线模型对隧道结构长期沉降进行定量预测,拟合得到的沉降值与现阶段监测的沉降值基本吻合。(2)基于对研究区饱和含水黏土、粉土及粉细砂地层发生严重不均匀沉降的地层沉降,构建了一套适用于长期运营地铁沉降的监测技术方法。对施工前的沉降监测、施工期间的动态监测和施工后的长期监测数据,以科学、合理的信息化监测技术作指导,为研究区沉降治理奠定了指导依据。(3)运用三维数值模拟方法,采用虚拟膨胀压力法模拟侧向注浆加固。对比两种模拟方案的沉降特征分析,确定两轮注浆的方案对实现隧道结构和道床抬升的目的较为合理。(4)采用复合注浆技术,将注浆加固过程分为7个阶段,逐一记录分析每个注浆阶段施工后的地层反应特征,对比分析普通硅酸盐水泥和

地铁盾构隧道下穿建筑物沉降规律分析

地铁盾构隧道下穿建筑物沉降规律分析摘要:通过对成都地铁盾构隧道穿越建筑物引起的地表沉降进行动态监测与分析，得出了盾构地铁隧道在穿越建筑物时沉降发生时间及影响范围，并初步制定了用于指导施工的监测数据库，以便为今后类似工程提供参考。关键词:成都地铁2 号线; 盾构隧道; 穿越; 地面建筑物; 沉降监测 1 ．引言随着国家、城市的经济发展，地铁成为交通繁忙、人口密集城市的重要交通工具。在地铁盾构隧道施工期间，不可避免地要近距离地下穿地面建筑物，在穿越期间，由于地层受扰动、超挖引起的地层损失及应力改变等原因都可能造成地面建筑物出现沉降、位移，从而引起建筑物出现裂缝、倾斜甚至倒塌，给人民的财产、安全带来威胁。为掌握盾构施工过程中地面建筑物的状态，在实施加固、保护等施工措施的同时，必须对地面建筑物进行监测，并将监测数据及时反馈到施工中，确保施工安全。本文对成都地铁盾构隧道某栋建筑物的监测成果进行研究分析，以便为今后类似工程提供参考。 2 ．工程及地质概况本工程为成都地铁线2 号线羊西二环路站～白果林站，在里程YCK26 + 332 ～YCK26 + 832 段穿越密集居民建筑群。盾构隧道埋深约14 米，地面建筑物为金琴路南段二巷2 号楼，主体上部为砖混7 层，下部为预制桩基础，基底约2．5m 中砂。该隧道地处川西平原岷江I 级阶地，为侵蚀～堆积阶地地貌，地形平坦。隧道穿越地层主要为砂卵石层，局部夹中砂。第四系孔隙水是段内地下水的主要存在形式，主要赋存于各个时期沉积的卵石土及砂层中，土体透水性强、渗透系数大，水量丰富。场地内地质构造条件简单，未发现有断裂通过，无不良地质作用，在VII度地震作用下，不具备产生滑坡、崩塌、陷落等地震地质灾害的条件，环境工程地质条件较简单。综合判定，本工程场地稳定。 3 ．监测方案设计尽管盾构法施工隧道具有对周围环境影响小、掘进速度快、机械化程度高、施工安全等特点，但仍不可避免地引起地表以及地表建筑物沉降。因此在研究盾构隧道对建筑物沉降的影响，布设了建筑物沉降监测点，用以观测建筑物下沉量，判定建筑物的安全性，以便采取相应的保护措施。 3 ．1 测点布置建筑物沉降监测点位布设在建( 构) 筑物四角的结构柱、建筑物基础分界点( 基础沉降缝) 布设沉降观测点10 个监测点位，见图1。

地铁隧道结构变形监测控制网及其数据处理

地铁隧道结构变形监测控制网及其数据处理发表时间：2017-10-30T09:25:06.667Z 来源：《基层建设》2017年第20期作者：汪英宏王守横 [导读] 摘要：地铁隧道结构复杂，在长期使用过程中会受到各种因素的影响，因此，做好变形监测非常重要。上海市机械施工集团有限公司大连地铁216标段项目经理部辽宁大连 116037 摘要：地铁隧道结构复杂，在长期使用过程中会受到各种因素的影响，因此，做好变形监测非常重要。本文将进行分析，以供参考。关键词：地铁隧道；变形监测；原因；措施 1.前言对于地铁隧道结构变形的监测，不能采用传统的变形监测控制网布设方法，在施工过程中根据施工要求对工艺参数进行控制，为保证结果的准确度，必须进行基准点的稳定性检验。 2.地铁隧道变形原因 2.1轨道结构变形地铁隧道变形包括轨道结构变形和隧道结构变形两种形式。其中轨道结构变形的主要原因是列车荷载长期对轨道产生反复作用，使轨道发生几何偏差进而影响轨道的平整性和顺畅性。除列车荷载作用外，隧道周边建设施工的卸载、负荷、加载也会引起道床的不均匀沉降。这种沉降同样会影响轨道的平整度及顺畅。对于铁路来说，地铁运行车辆重量较轻、速度低，轨道和车辆行走部分的变形一般不会引起地铁事故，但轨道变形造成的不平顺可能会导致列车发生不正常振动。这会降低列车运行的稳定性，减少用户的舒适度，更重要的是会加快轨道结构部件的损坏速度，从而间接影响列车的行车安全。 2.2隧道结构变形地铁隧道结构变形发生在施工阶段和运营阶段，在施工阶段，地铁暗挖隧道工程是在岩土体内部进行的。在开挖过程中对地下岩土的扰动是不可避免的，这就破坏了地下岩土体原有的平衡条件。隧道开挖时地层初期受到的影响较小，发生的也是微型形变，随着开挖的不断深入，变形会极剧增大然后又趋于缓慢。因此，在隧道开挖过程中应对隧道的拱顶下沉量和地表的下沉量进行监测，以便于对隧道结构的稳定性和开挖工程的安全性提供分析依据。地铁隧道开挖引起的地层变形是一个漫长而缓慢的过程，无论是浅埋暗挖法还是盾构法在工程完工投入使用后都会不同程度的发生整体下沉的现象，尤其是工程处于软土层中时下沉现象更加明显。 3.地铁隧道变形监测技术 3.1传统监测技术传统监测技术是利用水准测量仪的检测功能对隧道结构的变形情况进行监测，主要对隧道变形区域的断面进行监测。该法在实际使用过程中存在一系列不足：首先，该法无法使用先进的远程测量技术。在监测过程中不得不打断监测区内的列车运行。其次，地铁隧道内可视性差，空间受到限制，运行环境复杂，给监测的安全性和监测质量造成了不利影响。最后，监测点数量受限，若设置监测点过多，不仅会增大工作量还会延长监测周期的长度，无法准确的反映出变形的真实情况；若设置监测点过少，无法根据有限的数据得到较为精准的变形趋势，这对后期的隧道结构的变形负荷分析是极为不利的。传统的监测技术已经无法适应现代社会的需求新型的监测技术急需被研发使用。 3.2高程监测控制网在地铁进行跨河水准测量、测量机器人三角高程法测量、GPS 测高三种方法进行施测。 3.2.1跨河水准测量跨河水准观测采用威特 N3 及配套的铟瓦水准尺，施测前仪器 i 角检校为+1.2s。跨河水准测量严格按《国家一、二等水准测量规范》要求选定与布设场地，使仪器及标尺点构成平行四边形。作业方法、视线距水面的高度、时间段数、测回数、组数及仪器检查等按规范要求执行。按二等跨河水准观测精度施测 8个测回，高差中数中误差为±1.48mm。 3.2.2 测量机器人三角高程法测量采用徕卡 TCA2003 机器人完成，在 b1、b2 设置仪器，对向观测 12 个测回，测回间隔 5min。每测回量取 2 次仪高和棱镜高，量取至毫米。高差中数中误差为±1.00mm。 3.2.3 GPS 高程测量b1、b2大地四边形进行 GPS 联测，GPS 网解算的 b1、b2大地高的高差为-0.3403。 3.2.4 三种方法的成果比较高程监测控制网采用跨河水准测量、测量机器人三角高程法测量、GPS 测高三种方法进行施测结果进行对比。 4.基于组合后验方差检验法的灵敏度 4.1灵敏度的概念及其目的通常情况下对基准点的稳定性进行判断是在测量结束后的内业处理过程中，删除一些不稳定的点带来人力物力和时间的浪费，在当今世界寻求的应是高效节能的方法，若是在观测现场测量人员或者测量机器人根据观测数据能感知到基准点的不稳定性，就可以给外业监测提供指导，提前对基准点进行筛选，甚至给基准网的布设提供意见，使得地铁隧道结构变形监测网和后期数据处理得到优化。然而对同一个点的多次观测结果存在差异可能是误差影响也可能是基准点不稳定引起，要是知道到底出现多大的变动时可以认为是基准点发生了移动，那进行现场监测时就能对基准点的稳定性进行判断，不需要等到进行完内业处理才能得到答案。当观测值出现一定程度变化的时候，这种方法就能够有效的检测出结果。 4.2组合后验方差检验法灵敏度的探测为模拟基准点的变动，对观测数据进行人为的改动。从众多基准点中任意选取3个，分别对方位角、天顶距和距离三个观测量进行测试，当角度偏差大于3秒小于6秒时对该点的稳定性应持怀疑态度，而大于6秒时该点稳定性就一定不可靠，当距离的测量偏差大于5ｍｍ时该点的稳定性同样不可靠。计算所得的组合后验方差检验法的灵敏度在实际工程实例中可以作为重要的比较参考值，通过比较监测数值间的差值，实现监测现场简单、快速判定基准点的稳定性。 5.隧道变形监控的系统建立 5.1系统数据库结构变形监测数据库用于存储监测点属性、监测成果等数据信息，是数据管理系统的基础。因此，合理的数据库结构不仅是数据库设计的