2022年Peck法计算的盾构隧道地面沉降量及沉陷槽计算公式.docx

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1、名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -名师精编 优秀资料814 地层变形猜测与分析 通常设计阶段的地面沉降猜测方法可分为两类,一是依据实测数据的统计方法Peck 公式是其典型代表：二是采纳有限元和边界元的数值方法；采纳 Peck 法运算的盾构隧道地面沉降量及沉陷槽运算公式如下式；其沉陷槽横向 分布见图；W-x3ii+x最大曲率点ZS =W-RZ反弯点2R沉降槽横向分布图 沉降槽横向分布图S xiSmaxexp-x2）2i2Z22 tg45式中： V地层缺失（地表沉降容积） ；i沉降槽曲线反弯点；细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - -

2、- - - - - - - - - 第 1 页,共 5 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -名师精编 优秀资料z隧道中心埋深依据本标段的地质条件和埋深等, 得 i=6.9m,由此依据以往的工程实践及体会公式,沉陷槽宽度 B5i,可得单个隧道盾构推动引起的地表横向沉陷槽宽度约为 35m,两座隧道盾构推动引起的地表横向沉陷曲线叠加后其沉陷槽宽度约为 50m,并且沉陷槽的主要范畴在隧道轴线两侧 6m 范畴内,离轴线 3m 的沉降量约为最大沉降量的 60%70%,离轴线 6m 的沉降量约为最大沉降量的 25%；地

3、层缺失 V 值主要是由盾尾间隙引起的土体缺失量,进时粘附在盾构上的土体厚度及注浆量等有关,即 V=V 尾+V 粘-V 浆它与盾构机盾壳厚度、 盾构推盾构推动时粘附在盾构钢板上的土体厚度约为 2040mm,盾壳厚度为 70mm,就：V=V 尾+V 粘-V 浆=1.36+0.58 -1.36+0.58 为折减系数, 为同步注浆的充填系数；取 =0.6 =0.5 得 V=0.73m2 由此可得地表最大沉陷值：Smax=23.4mm 最大斜率： Qmax=0.0013 以上分析值主要是在以往工程体会基础上结合本地铁盾构标段的实际情形,隧道埋 深 16m 左右情形下得出的,最大沉降量满意规范和标书要求；

4、虽然地表沉降外形是大体相同或相像的,但其最大沉降量总是随着施工工况和地质条件的转变而千差万别,目前掌握沉降的主要手段是同步注浆和二次注浆,而注浆的环 节常有各种各样的问题发生,如缺量、过量、滞后、漏浆等等,不同的沉降情形常是施 工工况和工作状态的反映,同时不同的地质条件沉降亦有所不同,如粉砂土较粘土隆降 起量要少,沉降速率要快,污泥质粘土后期固结沉降就要大点；以上这些都要求盾构施 工时要加强监测工作,以随时明白地面沉降信息,以便准时实行有效措施,以达到掌握 沉降和削减缺失的目的；82 理论分析 施工引起的地面沉降和围岩变形,理论分析通过地层结构模型模拟运算,本次计算采纳有限元单元法,利用 82

5、1 运算模型2D 运算程序模拟运算；因隧道是一个狭长的建筑物,纵向很长,横向相对尺寸较小；隧道运算可以取中间 每延米隧道,作为平面应变问题来近似处理；隧道模拟运算模型采纳平面应变模型,计细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 2 页,共 5 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -名师精编 优秀资料算范畴上取至地面,下部和横向取隧道洞径的5 倍左右为运算域；运算采纳 2D- 程序进行模拟运算分析；运算结构模型和单元网格图如下图所示；运算工况选取区间DK19+

6、700.000 地段 , 隧道埋深 16.7m,区间盾构穿越的地层为 M M中、粗砂层及圆砾层；F =120.000000MMMM MF =120.000000 F =120.000000MM822 屈服准就有限元法用于求解岩土工程问题主要有两点特别的地方,一是采纳的破坏准就不同,一是对施工过程的模拟；对岩土工程材料,可以近似看作 MohrCoulomb 体,因此在运算中采纳主应力空间下的MohrCoulomb 屈服准就：f c n tg（a）其物理意义是,当岩土体中一点在某个面上的剪应力达到 c+ ntg 时,该点将发生剪切破坏；用主应力表示,就可写为132ccos 13sin（b）在编制程

7、序时,为与其它屈服准就统一起来,可将它以不变量的形式表示出来,即FsinmJ2cosJ3sinsinccos0（c）3 m 三个正应力的平均值；J2、J3应力偏量的其次、第三不变量；823 有限元数值分析结果细心整理归纳 精选学习资料 最终变外形态见下“ 位移网格图”,最大沉降量为11.mm,双洞施工后沉降槽宽度 第 3 页,共 5 页 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -为 42m,沉降槽曲线最大坡度为名师精编优秀资料1.14；83 掌握地层变形爱

8、护建筑物的措施依据投标书的要求,沉降量一般掌握在 1）盾构前方的隆陷掌握+10/-30mm 之间,施工中可实行以下措施；地表隆起的主要缘由是盾构正面对土体的推应力大于原始侧向地应力,因此在实时 监测的情形下可以依据地表隆起状况调整推动速度及出土量,降低正面土仓压力达到降 低地表隆起的目的；地表沉降过大就是由于开挖面推力小于原始应力而引起的,应通过 调整推动速度及削减出土量,提高正面土仓压力方式来掌握沉降；2）盾构通过时的沉降掌握 这一沉降是无法防止的,但是假如沉降超限可以实行掌握掘进速度和出土量,调整 土仓压力,掌握同步注浆的压力及注浆量,从而达到有效掌握地层的弹塑性变形；保持盾构开挖面的稳固

9、, 防止地层失水； 主要通过掘进速度和出土量等参数的掌握,保证工作面的合适压力,施工中要防止地层失水,特别在断层破裂带应通过向工作面加 注澎闰土浆或泡沫保持好土压平稳,防止在放开、半放开状态下显现涌水突泥发生,必 要时可加气压施工；3）固结沉降的掌握 盾构通过后,由于应力放松影响,地层仍会发生固结沉降,为此应依据地面实时监测结果进行实时掌握,在管片衬砌背后实施二次注浆,特别对拱部 固结注浆是特别重要的；主要掌握参数为注浆量和注浆压力；二次细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -120 范畴进行地层 或多次 压浆是补偿 第 4 页,共 5 页 - -

10、 - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -名师精编 优秀资料同步注浆不足,削减地表沉降的有效帮助手段,可使盾构在穿越建筑物、道路、地下管线时,大大降低地面沉降；4）信息化治理 本标段区间隧道穿越地上建筑物较复杂,建筑物的基础型式、埋深等情形无详细资 料；为保证地面建筑物的安全,如我单位中标后将对沿线建筑物基础进行深化调查,避 免工程的不行预见性；在建筑物设置系统的观测网,进行变形监测并准时反馈信息,作到信息化施工；依据建筑物的结构类型及对沉降的敏锐程度、沉降的答应值,制定建筑物及地面变 形警界值；依据反馈信息,准时进行跟

11、踪注浆或补充注浆；5）其它措施 盾构在曲线推动、 纠偏、抬头或叩头推动过程中, 实际开挖断面不是圆形而是椭圆,从而会引起附加变形,此时应调整掘进速度与正面土压,达到削减对地层的扰动度和减 少超挖的成效,从而削减地层的变形；盾构暂停推动时,可能会引起盾构后退,而使开 挖面放松造成地表沉陷,此时应作好防止盾构后退措施,并对开挖面及盾尾实行封闭措 施；加强机械检修养护,建筑物下进行快速匀速掘进；防止螺旋输送机喷涌砂,盾尾和 铰接部位漏砂等,造成地层缺失,加大沉降；在曲线地段施工时,削减超挖；细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 5 页,共 5 页 - - - - - - - - -