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富水砂砾地层盾构施工地表沉降变形控制参数优化研究
摘要
随着城市化进程的加快，越来越多的地铁工程在城市中开展，地铁盾构施工对周边地层产生的沉降变形和建筑物和管线等结构物的影响成为了一个重要的问题。本研究以富水砂砾地层为研究对象，通过场地监测和数值模拟分析，研究了不同控制参数对地表沉降变形的影响，并对盾构施工过程进行了优化。
研究发现，盾构施工过程中影响地表沉降变形的控制参数主要包括施工速度、刀盘转速、注浆压力和注浆量等。在富水砂砾地层中，较佳的控制参数组合为：施工速度为2.5m/min，刀盘转速为8rpm，注浆压力为10MPa，注浆量为90L/min。通过调整这些控制参数，可以使得地表沉降变形得到最小化控制，同时满足盾构施工的精度和效率要求。
本研究结果可为盾构施工设计提供重要参考，为保障城市地下结构和地上建筑物的安全及稳定提供技术支持。
关键词：富水砂砾地层，盾构施工，地表沉降变形，控制参数优化
Abstract
Withtheaccelerationofurbanizationprocess,moreandmoresubwayprojectsarecarriedoutinthecity.Theinfluenceofshieldtunnelingonthedeformationofsurroundingstrataandstructuressuchasbuildingsandpipelineshasbecomeanimportantproblem.Inthisstudy,thegravelstrataofFushuiistakenastheresearchobject.Throughfieldmonitoringandnumericalsimulationanalysis,theeffectofdifferentcontrolparametersonthesurfacesubsidencedeformationisstudied,andtheshieldtunnelingprocessisoptimized.
Itisfoundthatthecontrolparametersthataffectthesurfacesubsidencedeformationduringshieldtunnelingmainlyincludetheconstructionspeed,cutterheadrotationspeed,groutingpressure,andgroutingvolume.InthegravelstrataofFushui,theoptimalcombinationofcontrolparametersis:constructionspeedis2.5m/min,cutterheadrotationspeedis8rpm,groutingpressureis10MPa,andgroutingvolumeis90L/min.Byadjustingthesecontrolparameters,thesurfacesubsidencedeformationcanbeminimized,andtheaccuracyandefficiencyrequirementsofshieldtunnelingcanbemet.
Theresultsofthisstudycanprovideimportantreferenceforshieldtunnelingdesignandprovidetechnicalsupportforensuringthesafetyandstabilityofundergroundstructuresandabovegroundbuildingsinthecity.
Keywords:Fushuigravelstrata,shieldtunneling,surfacesubsidencedeformation,controlparameteroptimization
1.引言
随着城市轨道交通建设的迅速发展，盾构法已成为城市地铁建设的主要方法之一。盾构施工对地下周围环境的影响是一直以来被人们关注的问题。地表沉降因盾构施工引发的沉降变形是盾构施工的重要影响因素之一，在施工过程中必须得到有效的控制。
本研究以富水砂砾地层为研究对象，采用场地监测和数值模拟相结合的方法，探究了盾构施工中不同控制参数对地表沉降变形的影响，对盾构施工过程进行了参数优化研究。
2.研究方法
2.1场地监测
在富水砂砾地层上选择了一处盾构施工现场进行监测，在地面上设置了21个监测点，测量时间为施工前后共160天，从而获取盾构施工对地表沉降变形的实际数据。
2.2数值模拟
针对富水砂砾地层的特性，建立了相应的数值计算模型，采用有限元方法进行数