一級建造師市政公程備考：盾構施工與地層變形控制

更新時間：2011-07-18 14:32:12 來源：|0

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　　二、盾構施工與地層變形控制$lesson$

　　(一)地層變形原因

　　1.地層變形的主要原因大致分為條件因素和直接原因兩類。條件因素主要有：覆土厚度、盾構直徑、隧道線形、襯砌背后間隙、襯砌種類等。

　　2.直接原因由盾構掘進引發，主要有開挖面失穩、地下水位降低、推力過大、頻繁糾偏、洞體土層失穩、盾體與洞體的摩擦力、襯砌背后產生間隙、注漿壓力、襯砌變形、襯砌漏水等。雖然地層變形的直接原因有很多，但大體可分為以下4類：

　　(1)地層應力釋放產生的彈塑性變形，導致地層反力降低I

　　(2)土壓增大產生的壓縮變形，導致垂直土壓增大或地層反力降低;‘

　　(3)附加土壓產生的彈塑性變形，導致作用土壓增大;

　　(4)伴隨土的物理性能變化產生的彈塑性變形以及徐變變形，導致地層承載能力降低。

　　(二)地層變形機理、

　　1.盾構掘進通過某一斷面的地層變形時間曲線與盾構掘進過程中所處位置相關。如圖1K413034-2所示，某一斷面地層變形的變形一時間曲線劃分為5個階段，各階段變形原因不同，變形機理各異。

　　2.某一斷面地層變形的第1階段：發生在盾構到達該斷面之前，主耍表現為地下水位降低產生固結沉降。第2階段：盾構通過該斷面前，若盾構控制土壓(泥水壓)不足或過大，則開挖面正前方土體彈塑性變形引起地層沉降或隆起。笫3階段：發生在盾構通過該斷面時，由于超挖、糾偏、盾構外周與周圍土體的摩擦等原因而發生地層沉降或隆起。第4階段：盾構通過該斷面后產生的彈塑性變形;若襯砌背后與洞體的空隙填充不及時，造成地層應力釋放，則土體的彈塑性變形引起地層沉降;若襯砌背后的填充注漿壓力過高，則附加土壓引發地層隆起。第5階段：盾構通過該斷面后長時間地發生后續沉降，主要由于盾構掘進造成的地層擾動、松弛等引起，在軟弱黏性土地層中施工表現最為明顯，而在砂性土或密實的硬黏性土中施工基本不發生。(三)既有結構物變形與變位1.盾構掘進產生地層變形的同時，既有結構物的外力條件或承載能力發生變化。

　　2.外力條件或承載能力的變化使得既有結構物發生沉降、傾斜、斷面變形等變位與變形現象，其變位與變形的程度取決于工程條件、地質條件與既有結構物構造特征。這里，工程條件主要是指隧道線形、近接施工區間的長度、是否采取隔離措施等;地質條件是指既有結構物構與隧道之間地層的物理力學參數;既有結構物構造特征主要包括斷面形狀、強度、變形特性。

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