大直徑泥水盾構(gòu)掘進(jìn)土體豎向位移監(jiān)測分析

(1.華南理工大學(xué) 廣東 廣州 510641；2.保利華南實(shí)業(yè)有限公司 廣東 佛山 528299)

一、引言

國內(nèi)外對盾構(gòu)掘進(jìn)過程中周邊土體擾動(dòng)的研究主要有現(xiàn)場監(jiān)測、數(shù)值分析等方法。賈勇等[1-5]通過監(jiān)測隧道盾構(gòu)掘進(jìn)過程中周邊土體的分層沉降和深層水平位移，分析土層的變化率。王占生等[6]在R.J.Mair等[7]工作的基礎(chǔ)上提出了中小直徑盾構(gòu)施工引起的地表下土體的水平變位和沉降變位的預(yù)測評估方法，并與監(jiān)測數(shù)據(jù)做了對比分析，證明了該方法的可行性。

本文選取某軟土地區(qū)大直徑泥水平衡盾構(gòu)隧道工程，為揭示隧道土體擾動(dòng)情況，監(jiān)測測點(diǎn)于隧道周圍埋設(shè)，實(shí)測所得隧道鄰近地表土體豎向位移數(shù)據(jù)，淺談其土體變形機(jī)制，為分析評價(jià)大直徑泥水平衡盾構(gòu)施工對周圍土體的擾動(dòng)及鄰近建筑物、地下設(shè)施的安全提供參考。

二、工程概況及監(jiān)測方案

該工程位于某軟土地區(qū)，盾構(gòu)機(jī)刀盤直徑為11.71m，盾體外徑為11.66m，機(jī)身長度為12.4m，隧道管片外徑為11.3m。本工程選取區(qū)間中直線區(qū)段進(jìn)行現(xiàn)場科研測試。

(一)地質(zhì)概況

盾構(gòu)區(qū)間覆土厚度為11.5～17.0m，沿途主要經(jīng)過道路、住宅小區(qū)、魚塘，主要穿越地層為淤泥層、淤泥質(zhì)土層、粉質(zhì)黏土層、全風(fēng)化花崗巖層。

該監(jiān)測斷面所在地層縱向地層剖面如圖1所示。測斷面選于淤泥層較厚處，該處隧道軸線埋深20.4m，盾構(gòu)上覆土層厚14.5m。

圖1 監(jiān)測斷面地層縱剖面(單位：m)

圖2 地表沉降測點(diǎn)分布圖(單位：m)

(二)監(jiān)測方案

1.斷面監(jiān)測方案

該斷面現(xiàn)場監(jiān)測點(diǎn)設(shè)計(jì)布置平面圖如圖2所示。測點(diǎn)符號DB代表地表豎向位移測點(diǎn)。

三、土體地表沉降監(jiān)測

監(jiān)測斷面空間地表沉降與盾構(gòu)機(jī)刀盤至監(jiān)測斷面距離的關(guān)系如圖3所示。縱軸為地表豎向位移值，正值表示土體隆起，負(fù)值表示土體沉降。刀盤距監(jiān)測斷面的距離，正值表示刀盤通過試驗(yàn)斷面，負(fù)值表示盾構(gòu)刀盤還未到達(dá)試驗(yàn)斷面。測點(diǎn)距盾構(gòu)軸線距離，正值表示盾構(gòu)掘進(jìn)軸線方向右側(cè)，負(fù)值表示盾構(gòu)掘進(jìn)軸線方向左側(cè)。

監(jiān)測斷面地表豎向位移的時(shí)間變化曲線如圖4所示。縱軸為地表沉降量，正值表示土體隆起，負(fù)值表示土體沉降。刀盤距監(jiān)測斷面的距離，正值表示刀盤通過試驗(yàn)斷面，負(fù)值表示盾構(gòu)刀盤還未到達(dá)試驗(yàn)斷面。定義刀盤恰好到達(dá)斷面的時(shí)間為0，正值表示刀盤通過斷面后的時(shí)間，負(fù)值表示刀盤到達(dá)斷面前的時(shí)間。

(一)斷面地表豎向位移監(jiān)測

測點(diǎn)DB1～DB6在刀盤距A斷面-8m至26m區(qū)間隆起量逐漸增加；在刀盤距A斷面26m至800m區(qū)間，隆起量逐漸減少直到土體地表沉降。在此監(jiān)測期間，距隧道軸線最近的DB3測點(diǎn)測得的最終沉降量最大，距隧道軸線最遠(yuǎn)DB7測點(diǎn)測得的最終沉降量最小。

圖3 監(jiān)測斷面空間地表豎向位移

圖4 監(jiān)測斷面地表豎向位移的時(shí)間變化曲線

四、結(jié)論

通過對大直徑泥水盾構(gòu)掘進(jìn)過程進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)測分析，得出以下結(jié)論：在盾構(gòu)掘進(jìn)過程中過程中，土體先急劇隆起再緩慢沉降。距隧道軸線越近的土體最終沉降量(地表沉降與分層沉降)越大，反之，距隧道軸線越近的土體最終沉降量越小。