复合地层土压盾构机施工预防地表建筑物沉降研究.docx

复合地层土压盾构机施工预防地表建筑物沉降研究摘要：当前盾构已广泛应用于城市地下隧道开挖工程中盾构机技术已具先进水平。采用盾构法穿越复合层层时会造成地面建筑物的沉降难以保证地面重要建筑物和设施的安全同时也造成施工成本增加。本文就土压盾构机在复合层中的施工提出降低对地表建筑物影响的措施。关键字：复合地层；土压盾构机；沉降Abstract:Atpresenttheshieldhasbeenwidelyusedinurbanundergroundtunnelingworkstheshieldmachinetechnologywithadvancedlevel.OfShieldthroughthecompositelayerscausedbythesubsidenceoftheground-levelstructuresisdifficulttoguaranteethesafetyofgroundbuildingsandfacilitiesalsocausedbytheincreaseinconstructioncosts.Theearthpressureshieldmachineinthecompositelayerofconstructionproposedmeasurestoreducetheimpactonsurfacebuildings.Keywords:compositestratigraphic;earthpressureshieldmachine;settlement中图分类号：TQ639.2文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）一、盾构施工引起的沉降理论盾构施工必然扰动地层土体引发地层损失、隧道周围受扰动或受剪切破坏这是构成地面沉降的根本原因。在软土地层中用盾构法施工隧道因地层损失和土体扰动必然引起地表变形。表现在盾构机掘进的前方和顶部会产生微量的隆起盾构机部分通过地表开始下沉盾尾脱离后地表下沉加快并形成一定宽度的沉降槽地带下沉的速率随时间而逐渐衰减且与盾构经过的地质施工工况和地表荷载等有密切的关系并表现出相当大的差异性。土体的扰动或扰动土多是针对原状土而言大体是指由于外界机械作用造成的土的应力释放体积、含水量或孔隙水压力的变化特别是土体结构或组构的破坏和变化等。土压平衡式盾构土压平衡式盾构又称削土密封式或泥土加压式盾构。适用于含水的软土、软岩、硬岩及混合地层的隧道掘进。掘进施工可采用土压平衡、气压平衡和敞开三种模式。掘进操作可自动控制、也可半自动控制或手动控制。盾构机配备了自动导向系统可控制和稳定掘进方向具有灵活转向纠偏能力。盾构刀盘结构能满足不同地层的掘进速度要求。盾构配备了同步注浆系统对控制隧道周围土体沉陷及建筑物保护非常有利。盾构配备了泡沫及膨润土注入系统有利于碴良。配备了压缩空气系统有利于防止工作面的渗水及控制地表沉降。三、复合地层的概念在盾构施工的过程中围岩岩土力学、基础地质和工程地质等特征的各向均匀性直接影响盾构机的选型、盾构施工工艺的选择等关键性问题。从这个意义上讲可以宏观地将围岩地层区分为两类一是均一地层一是复合地层。将开挖断面范围内和开挖延伸方向上由两种或两种以上不同地层组成且这些地层的岩土力学、工程地质和水文地质等特征相差悬殊的组合地层定义为复合地层。复合地层的组合方式是非常复杂多样的但总的来说可分为三大类一类是在断面垂直方向上不同地层的组合一类是在水平方向上地层的不同组合另一类是上述两者兼而有之。1、复合地层在垂直方向上的变化。最典型的垂直方向上的复合地层就是所谓“上软下硬”地层。即隧道断面上部是第四系的松软土层而下部是坚硬的岩石地层；或者上部是软弱的岩层而下部是硬岩层；或者是在硬岩层中夹软岩层或软岩层夹硬岩层等等。2、复合地层在水平方向上的变化。在一施工段当中可能分布着不同时代、不同岩性或不同风化程度从而表现出不同岩土性质的地层。比如广州地铁五号线草~陶区间的地层。3、在水平方向和垂直方向两者兼而有之的更为复杂的变化。四、复合地层盾构施工的主要特点1、经常变换盾构施工模式在软土地层或以软土地层为主的“上软下硬”地层施工时一般要采用“闭胸模式”而在以岩石地层特别是自稳性较好的（包括风化程度不一）岩石地层施工时则可采用半开胸式（欠土压平衡模式）或开胸模式；在以砂层或以砂层为主的“上软下硬”地层中采