某地铁隧道工后沉降稳定性判断研究

第２８卷第３期　２０ｌ４年６月　Ｖｌｏ１．２８　Ｎｏ．３　Ｊｕｎ．２０ｌ４　某地铁隧道工后沉降稳定性判断研究　陈　星　（中铁四院集团西南勘察设计有限公司，昆明　６５０２００）　摘要：地铁隧道建设规模不断扩大，工程建设期间经常需要判定工后沉降是否稳定，其关系到后期设备安装等工　期计划。工程实践中常采用理式法、经验推算预测法及数值分析等方法。根据某地铁明挖隧道实例，采用上　述三种方法判断研究工后沉降稳定问题，为合理安排工程筹划提供参考。　关键词：地铁隧道；＿Ｔ后沉降；理式法；经验推算预测法；数值分析法　中图分类号：ＴＵ４４３　文献标识码：Ａ　文章编号：１００４—３１５２（２０１４）０３　０１０３—０３　下卧软弱层，承载力有较大提高，满足主体结构对承　１　引言　在地铁建设中。无论采用哪种工法建造隧道，都　载力的要求。为降低不良地质引起主体结构不均匀　沉降的影响，本段明挖隧道变形缝间距调整为３０　ｍ；　同时考虑软弱地层整体沉降影响，将主体结构净空　增加５　ｃｍ。根据建设方工程筹划要求，因隧道土建　工程滞后完成，轨道铺轨整改工作需提前进行。由　会引起不同程度的土体位移。Ｈｕｌｍｅ　Ｌ１］通过对实测　数据分析认为隧道修建过程中，工后沉降在总沉降　中占很大的比例。Ｓｈｉｒｌａｗ＿２ｊ在研究大量隧道长期　沉降实测数据的基础上发现：在正常情况下，隧道工　后长期沉降占总沉降量的３０　～９０　。工后沉降　第三方监测数据可知，前期隧道沉降较大，后期隧道　沉降逐渐减小。轨道铺轨整改工作的前提条件是隧　道主体结构沉降趋于稳定。现阶段隧道主体结构沉　降的稳定判断可为铺轨整改工作提供智力支持。　作为工程建设中必然问题，判断工后沉降是否稳定　不仅关系到后期地铁正常运营，而且对工程建设过　程中设备安装等工程筹划影响甚大。采用理式　法、经验推算预测法及数值分析等方法对某地铁隧　道的工后沉降稳定性进行判定研究。　目前，关于隧道沉降分析一般采用理式法、　沉降经验推算预测及数值分析法等　］。采用三种方　法相互印证的思路对出入段线明挖隧道沉降进行分　析，为后期轨道铺设整改工作提供技术支持。　２　工程概述　某区间线路位于在建公路东侧约１２Ｏ．ＯＯ～　２３０．００　１ＴＩ，沿线主要为小山坡、少量低层房屋及部　分人工填土区和挖土区，地内地势起伏较大，地表高　差最大达到近３０　ｒｆｌ。出入段线左右线间距为５～　３理式法　用分层总和法计算地基沉降，概念比较明确，计　算参数容易获得，因而在工程中得到了广泛的应用。　由于明挖隧道变形为回弹再压缩过程，计算参考《建　筑地基基础设计规范》（ＧＢ　５０００７—２０１１）Ｌ５　条文５．　３．１０～５．３．１１。　５．００４　ｍ，出入段线两侧各有一条牵出线，与邻近出　入段线间距分别为５～７．０７４　ｍ和７．０１０～９　ｒｎ。区　间出入段线隧道明挖段（含出人段线和牵出线），人段　线明挖段长２８９．５７９　ｍ，出段线明挖段长２８５．３１４　ｒｎ。　选取出段线ＣＤＫ０＋９６、ＣＤＫ０＋４３４．２０５两个断　面计算。断面ＣＤＫ０＋９６结构底板埋深为２５．５６　ｒｎ，　结构底板宽为１０．９　ｍ，顶板上原土层为（１）１、（４）４，　后期覆土３．５１５　１１１，底板下卧土层为（４）４、（４）５、（４）　１、（４）４与（４）５。由式１可得，回弹量为３６．４１　ｍｍ，　由式２可得，回弹再压缩量为２４．７２　ｍｍ。断面　该段明挖隧道为软土区域，采用方桩进行加固处理。　根据《建筑地基处理技术规范》ｃ＿３］７．１．５条文中有粘结　强度增强体复合地基公式计算可得Ｒ一１４３．６８　ｋＰａ，　一１７７．３８　ｋＰａ。由计算结果可知，采用方桩处理　收稿日期：２Ｏ１３－１０　２４　作者简介：陈星（１　９８７一），助理工程师，研究方向为隧道设计及科研。　ＣＤＫ０＋４３４．２０５结构底板埋深为３Ｏ．５６　ｒｎ，结构底　第３期　陈星：某地铁隧道工后沉降稳定性判断研究　１Ｏ５　后期实测验证。数值分析法是在各种工况及边界条　一般为１　ＣＩＴＩ内。　件简化前提下进行的，计算精度需要结合预测及经　验共同确定。沉降结果取三种计算方法最大值。　参考　文　献　表１　出入段线ＣＤＫ０＋９６、ＣＤＫ０＋４３４．２０５断面沉降计算表　［１］Ｈｕｌｍｅ　Ｔ　Ｗ，Ｓｈｉｒｌａｗ　Ｊ　Ｎ，Ｈｗａｎｇ　Ｒ　Ｎ．Ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔｓ　Ｄｕｒｉｎｇ　Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｓｉｎｇａｐｏｒｅ　ＭＲＴ［ｃ］／／Ｐｒｏ—　ｃｅｅｄｉｎｇ　１０　Ｓｏｕｔｈｅａｓｔ　Ａｓｉａｎ　Ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ．Ｔａｉｐｅｉ：　Ｓｐｅｃｉａｌ　Ｔａｉｗａｎ　Ｓｅｓｓｉｏｎ，１９９０：５２１　５２６．　［２３　Ｓｈｉｒｌａｗ　Ｊ　Ｎ．Ｏｂｓｅｒｖｅｄ　ａｎｄ　Ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ　Ｐｏｒｅ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ａｎｄ　Ｄｅ—　ｆｏｒｍａｔｉｏｎｓ　Ｉｎｄｕｃｅｄ　ｂｙ　ａｎ　Ｅａｒｔｈ　Ｂａｌａｎｃｅ　Ｓｈｉｅｌｄ：Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ［Ｊ￣．　Ｃａｎａｄｉａｎ　Ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｊｏｕｒｎａｌ，１　９９５，３２：１８１．　考虑现阶段工况，可认为沉降基本稳定，若后期　［３］　中华人民共和国住房和城乡建设部．建筑地基处理技术规范　由于规划道路施工等外部环境改变，隧道主体结构　（ＪＧＪ７９—２０１２）ＩＳ］．北京：中国建筑工业出版社，２０１２．　［４３［日］地盘工学会．盾构法的调查．设计．施工［Ｍ］．北京：中国建　沉降需做重新评估。鉴于列车荷载动力特性，目前　筑工业出版社，２００８．　无法做出精确的定量分析。根据上海、广州等地经　Ｅ５３　中华人民共和国住房和城乡建设部．建筑地基基础设计规范　验，经年动车荷载对隧道基底土层产生的附加沉降　（ＧＢ５０００７—２０１１）ＥｓＪ．北京：中国建筑工业出版社，２０１１．　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｔｈｅ　Ｐｏｓｔ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ａ　Ｍｅｔｒｏ　Ｔｕｎｎｅｌ　ＣＨＥＮ　Ｘｉｎｇ　（Ｃｈｉｎａ　Ｒａｉｌｗａｙ　Ｓｉｙｕａｎ　Ｇｒｏｕｐ　Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ　Ｓｕｒｖｅｙ　ａｎｄ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｋｕｎｍｉｎｇ，６５０２００）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｉｎ　ｔｈｅ　ｍｅｔｒｏ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｐｒａｃｔｉｃｅ，ｉｔ　ｉｓ　ｏｆｔｅｎ　ｒｅｑｕｉｒｅｄ　ｔＯ　ｐｒｅｄｉｃｔ　ｔｈｅ　ｐｏｓｔ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ　ｍａｇｎｉｔｕｄｅ　ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．Ａ　ｓｔａｂｌｅ　ｐｏｓｔ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ　ｉｓ　ｃｒｉｔｉｃａｌ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒｓ．　Ｔｈｒｅｅ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ａｒｅ　ｏｆｔｅｎ　ｕｓｅｄ：ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　ｍｅｔｈｏｄ；ｅｍｐｉｒｉｃａｌ　ｍｅｔｈｏｄ；ａｎｄ　ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｐｒｅｓｅｎｔｓ　ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　ａｌｌ　ｔｈｒｅｅ　ｍｅｔｈｏｄｓ．Ａ　ｄｅｃｉｓｉｏｎ　ｏｆ　ｗｈｅｔｈｅｒ　ａ　ｓｔａｂｌｅ　ｐｏｓｔ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ　ｃａｎ　ｂｅ　ｏｂｔａｉｎｅｄ　ｗａｓ　ｍａｄｅ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｒｅｅ　ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ　ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ　ｒｅｓｕｌｔｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　Ｍｅｔｒｏ　Ｔｕｎｎｅｌ；Ｐｏｓｔ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ；Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　Ｍｅｔｈｏｄ，Ｅｍｐｉｒｉｃａｌ　Ｍｅｔｈｏｄ；Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　—ｒ—丫—丫　—ｒ—丫—丫—丫—丫—丫—ｒ　Ｔ　（上接第９３页）　Ｔｈｅ　Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　Ｋａｒｓｔ　Ｆａｃｔｏｒｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｓｔｒｅｓｓ　ａｎｄ　Ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ａ　Ｒａｆｔ　Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ＨＥ　Ｍｉｎｒｕ　，ＴＡＮ　Ｙｉｐｉｎｇ　（１．Ｔｈｅ　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ　Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ，５１００１０　２．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｃｉｖｉｌ＆Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ，５１０００６）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｋａｒｓｔ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｔｒｅｓｓ　ａｎｄ　ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒａｆｔ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ａ　ｔｈｒｅｅ　ｄｉｍｅｎ—　ｓｉｏｎａｌ　ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ＡＮＳＹＳ　ｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｃｏｎｓｉｄｅｒｓ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ｓｕｐｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ　ａｎｄ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｓ．Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｋａｒｓｔ　ｃａｖｉｔｙ　ｄｅｐｔｈ，ｒａｄｉｕｓ，ｓｈａｐｅ，ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ，Ｐｏｉｓｓｏｎ＇ｓ　ｒａｔｉｏ　ａｎｄ　ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ　ａｒｅ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ　ａｎｄ　ｔｈｅｉｒ　ｉｎ　ｆｌｕｅｎｃｅｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｔｒｅｓｓ　ａｎｄ　ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｒａｆｔ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ａｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　Ｋａｒｓｔ　Ｃａｖｉｔｉｅｓ；Ｓｕｐｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ；Ｒａｆｔ　Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｓ；Ｆｉｎｉｔｅ　Ｅｌｅｍｅｎｔ　Ａｎａｌｙｓｉｓ