【關(guān)鍵詞】地鐵隧道施工；沉降及變形；測量 　　 

 

　　盾構(gòu)法隧道施工技術(shù)經(jīng)過一百多年的發(fā)展，已經(jīng)有了很大的進(jìn)步，由于盾構(gòu)施工引起的周圍建筑物的損壞也在減輕，但是盾構(gòu)施工還是會(huì)不可避免地引起地層的擾動(dòng)，引起地層變形以及地面的沉降及變形。地層擾動(dòng)導(dǎo)

致的土體強(qiáng)度和壓縮模量的降低將會(huì)引起長時(shí)間內(nèi)的固結(jié)和次固結(jié)沉降及變形。當(dāng)?shù)貙幼冃纬�過一定范圍時(shí)，就會(huì)危及到鄰近建筑物和地下管網(wǎng)的安全，進(jìn)而引起一系列的巖土環(huán)境問題。由此可見，研究盾構(gòu)施工產(chǎn)生地表

沉降及變形的機(jī)理具有重大的意義。 

 

 

　　雖然不同學(xué)者基于各自的出發(fā)點(diǎn)提出了不同的盾構(gòu)施工引起地表沉降及變形的機(jī)理，但是不可否認(rèn)的一點(diǎn)就是土體位移源于開挖引起的擾動(dòng)及由此產(chǎn)生的地層損失和擾動(dòng)土的重新固結(jié)。

 

1）地層損失。所謂地層損失是盾構(gòu)施工中實(shí)際開挖土體體積和理論計(jì)算的排土體積之差。地層損失率以地層損失體積占盾構(gòu)理論排土體積的百分比來表示。地層損失一般包括盾構(gòu)開挖面的地層損失、盾構(gòu)糾偏產(chǎn)生的地層損失、盾構(gòu)沿曲線推進(jìn)時(shí)產(chǎn)生的地層損失以及盾殼外徑和管片直徑之間空隙引起的地層損失。

 

引起地層損失的施工及其他主要因素有：盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)，開挖面土體受到的水平支護(hù)應(yīng)力小于原始側(cè)向應(yīng)力，則開挖面土體向盾構(gòu)內(nèi)移動(dòng)，引起地層損失而導(dǎo)致盾構(gòu)上方地面沉降及變形；當(dāng)盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)如作用在正面土體的推應(yīng)力大于原始側(cè)向應(yīng)力，則正面土體向上向前移動(dòng)，引起地層損失(欠挖)而導(dǎo)致盾構(gòu)前上方土體隆起。

 

2）在盾構(gòu)暫停推進(jìn)時(shí)，由于盾構(gòu)推進(jìn)千斤頂漏油回縮，可能引起盾構(gòu)后退，使開挖面土體塌落或松動(dòng)，造成地層損失。

 

3）由于向盾尾后面、隧道外圍建筑空隙中壓漿不及時(shí)、壓漿量不足或壓力不適當(dāng)，使盾尾后坑道周邊土體失去原始三向平衡狀態(tài)，而向盾尾空隙中移動(dòng)，引起地層損失。在含水不穩(wěn)定地層中，這往往是引起地層損失的主要因素。

 

4）盾構(gòu)在曲線中推進(jìn)、糾偏、抬頭或叩頭推進(jìn)以及實(shí)際開挖斷面不是圓形而是橢圓形而易引起地層損失。盾構(gòu)軸線與隧道軸線的偏角越大，則對土體擾動(dòng)超挖程度及引起的地層損失也越大，當(dāng)盾構(gòu)機(jī)曲線推進(jìn)時(shí)，由于對土體擾動(dòng)加劇，地面最大沉降及變形量要大于正常推進(jìn)時(shí)地面最大沉降及變形量，靠近盾構(gòu)機(jī)位置的橫斷面上地表面處的變形出現(xiàn)不對稱；當(dāng)盾構(gòu)機(jī)抬頭推進(jìn)時(shí)，地面最大沉降及變形量要大于正常推進(jìn)時(shí)地面最大沉降及變形量。與正常推進(jìn)時(shí)的變形比較可以發(fā)現(xiàn)，除了隧道下沉量增加外，在工作面處地表面的變形由正常推進(jìn)的沉陷變?yōu)榇藭r(shí)的隆起，隧道工作面前方有

較大的隆起。

 

5）隨盾構(gòu)推進(jìn)而移動(dòng)的盾構(gòu)正面障礙物，使地層在盾構(gòu)通過后產(chǎn)生空隙而又無法及時(shí)壓漿填充。

 

6）盾殼移動(dòng)對地層的摩擦和剪切。

 

7）在土壓力作用下，隧道襯砌產(chǎn)生的變形也會(huì)引起少量的地層損失。隧道襯砌沉降及變形較大時(shí)，會(huì)引起不可忽略的地層損失。 

 

 

　　沉降觀測按部位可分為表層沉降觀測、深層(分層)沉降觀測和斷面沉降觀測。經(jīng)過多年的發(fā)展，沉降觀測方法不斷完善，觀測儀器類型也越來越多，但不同的觀測方法和觀測儀器適用于不同的工程地質(zhì)條件。目前，沉

降監(jiān)測常用的方法有:監(jiān)測樁、沉降杯、沉降板、磁環(huán)沉降儀、水壓式剖面沉降儀和水平測斜儀等。接下來，將對以上這些方法做一個(gè)簡單的介紹。 

 

　　2.1 監(jiān)測樁。用木樁和鋼釬釘入土中，用水準(zhǔn)儀持平，即可測量土體表面的沉降量。一個(gè)監(jiān)測樁只能觀察路面上一點(diǎn)的沉降，若要進(jìn)行整個(gè)斷面的沉降測量，必須埋設(shè)多個(gè)監(jiān)測樁。在不同位置埋設(shè)的監(jiān)測樁的尺寸有著

不同的要求。此方法最簡便，但只能測定建筑物表面的沉降值，無法測試土體內(nèi)部某一位置的沉降，對填土施工有干擾。 

 

　　2.2 沉降水杯測量。監(jiān)測路基內(nèi)部變形最有效、最經(jīng)濟(jì)的手段之一是沉降水杯測量。沉降水杯利用連通器原理，把路基內(nèi)部某一點(diǎn)的高程映射到路基外部，故測量路基外部該映射點(diǎn)的高程即可知道路基內(nèi)部觀測點(diǎn)的高

程。通過一定時(shí)間段監(jiān)測該映射點(diǎn)高程的變化，即可清晰點(diǎn)繪出路基內(nèi)部觀測點(diǎn)的形變歷程。而這些形變歷程是研究路基變形機(jī)理及規(guī)律的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。其優(yōu)點(diǎn)在于觀測方法原理簡單、淺顯易懂、造價(jià)低廉。缺點(diǎn)是根管的埋

設(shè)要求比較高，如果埋設(shè)不平順，容易形成氣泡阻塞水管，使測試無法進(jìn)行;在比較寒冷的地區(qū)也不適應(yīng);直接目測觀測水杯讀取液面刻度值，精度較低(士1mm)。該方法用于室內(nèi)試驗(yàn)觀測比較容易，用于實(shí)際工程觀測時(shí)，由于現(xiàn)場條件復(fù)雜、天氣變化異常、實(shí)際操作比較困難，一般較少使用。 

 

　　2.3 沉降板。沉降板一般用于觀測軟土地基總沉降，測試地基面在不同處理措施、不同荷載條件下地基面的沉降分布。沉降板作為沉降動(dòng)態(tài)觀測的方法之一，以其代價(jià)低、設(shè)置方法簡單、易觀測被廣泛采用，取代了一

些地區(qū)使用儀器觀測，但數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和精確性容易受影口向。沉降板底座隨著路基沉降，通過與底座相連的測桿，可以測得底座埋設(shè)處的路基沉降值。 

 

　　2.4 磁環(huán)沉降儀。磁環(huán)沉降儀[5]是分層沉降儀中運(yùn)用最為廣泛的一種。磁環(huán)沉降儀的工作原理磁環(huán)沉降儀所用傳感器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理設(shè)計(jì)，將磁感應(yīng)沉降環(huán)(沉降標(biāo))預(yù)先通過鉆孔方式埋入地下待測的各點(diǎn)位置，當(dāng)

傳感器通過磁感應(yīng)環(huán)時(shí)，產(chǎn)生電磁感應(yīng)信號送至地面儀表顯示，同時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警(一般是蜂鳴器發(fā)出信號)。讀取孔口標(biāo)記點(diǎn)上對應(yīng)鋼尺的刻度數(shù)值，即為沉降環(huán)的深度。一般每次測量值與前次測值相減即為該測點(diǎn)的沉降

量。但是實(shí)際測量中可以根據(jù)條件，選擇孔口標(biāo)高或最底層沉降標(biāo)位置作為監(jiān)測基準(zhǔn)點(diǎn)，通過對不同時(shí)期測量結(jié)果的對比分析，可以確定各土層的沉降(或隆起)結(jié)果。 

 

　　2.5 PVC管測斜儀。PVC管測斜儀(也稱測斜儀)是一種測定鉆孔傾角和方位角的原位監(jiān)測儀器。PVC管沉降儀按使用方式不同，可分為滑動(dòng)式測斜儀和固定式測斜儀。固定式是將測斜儀測頭固定在土體內(nèi)某點(diǎn)位移的位

置，用傳輸信號電纜引出地面進(jìn)行觀測。采用固定式測斜儀觀測的測點(diǎn)，一般用于活動(dòng)式測斜儀難以做到觀測的測點(diǎn)，其費(fèi)用高，測頭損壞難以維修，目前采用甚少�；顒�(dòng)式測斜儀探頭便于維修，并可進(jìn)行多點(diǎn)連續(xù)觀測，

應(yīng)用十分廣泛。若按敏感元件不同則可分為伺服加速度計(jì)式、電阻應(yīng)變片式、鋼弦式、差動(dòng)電阻式等。由于伺服加速度計(jì)式測斜儀精度高、長期穩(wěn)定性好，現(xiàn)已被廣泛采用。若按儀器測量方向不同則可分為垂向測斜儀(測

量水平位移)、水平測斜儀(測量垂向位移)和斜向測斜儀(測量斜面的法向位移)。 

 

　　3 結(jié)語 

 

　　總之，城市隧道地質(zhì)條件一般很復(fù)雜，一般都處于松散、軟弱土層中，因此對地鐵隧道施工引起的地表沉降及變形的觀測尤為重要，目前沉降及變形的測量的方法諸多，對于實(shí)際工程中某種方法的采用應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情

況來選定地表沉降及變形的測量方法。 

　　 

　　參考文獻(xiàn)： 

 

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