易定達(dá)，劉 堅(jiān)

(1.中鐵隧道集團(tuán)二處有限公司，河北三河 065201；2.河海大學(xué)巖土研究中心，南京 210098)

0 引言

采用泥水盾構(gòu)法在軟土地區(qū)修筑水底隧道時(shí)，不可避免地要穿越堤防。對(duì)泥水盾構(gòu)穿越堤防的施工技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)分析，闡述堤防拔樁、控制沉降措施及沉降規(guī)律，并結(jié)合南京電纜盾構(gòu)隧道穿越三汊河堤防的工程實(shí)例，驗(yàn)證所述風(fēng)險(xiǎn)控制措施的合理性及可行性。本文對(duì)設(shè)計(jì)階段的地面沉降量、影響范圍進(jìn)行預(yù)測(cè)與對(duì)比，通過(guò)大量實(shí)測(cè)工程數(shù)據(jù)并結(jié)合理論數(shù)值模擬，得出了盾構(gòu)隧道引起的地表沉降變化規(guī)律，以確保堤防結(jié)構(gòu)及施工安全。

1 工程概況

碼頭變電纜隧道位于南京市下關(guān)區(qū)，隧道穿越三汊河河道及其堤防，內(nèi)徑2.44 m、隧道埋深17 m，采用泥水盾構(gòu)施工。盾構(gòu)穿越段堤防的水利工程等級(jí)高、地質(zhì)條件差(主要為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土)，原堤防布設(shè)有鉆孔灌注樁對(duì)其進(jìn)行抗滑加固處理;其中，抗滑樁樁體直徑0.8 m，樁深25 m，樁體自重約50 t。

盾構(gòu)下穿堤防前需拔除已有抗滑樁，設(shè)計(jì)方案采用等強(qiáng)抽換拔樁施工方案。即先對(duì)隧道周邊堤岸土體采用高壓旋噴樁加固，并布置托換鉆孔灌注樁，然后對(duì)已有抗滑樁進(jìn)行拔除。盾構(gòu)穿越大堤時(shí)需嚴(yán)格控制地表沉降，確保堤防穩(wěn)定。

2 堤防拔樁施工

2.1 工程邊界條件

1)三汊河堤防頂部寬3 m且不允許破堤施工，各施工設(shè)備、材料均不能直接從便道進(jìn)入拔樁現(xiàn)場(chǎng);

2)拔樁施工場(chǎng)地狹窄，不能容納大型施工設(shè)備;

3)臨水作業(yè)，安全風(fēng)險(xiǎn)高。

2.2 拔樁施工工藝

2.2.1 場(chǎng)地布設(shè)

1)堤頂布設(shè)1臺(tái)25 t汽車(chē)吊，各設(shè)備、材料均通過(guò)該汽車(chē)吊從附近道路吊入拔樁作業(yè)面，吊車(chē)基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)加寬、加固;

2)拔樁時(shí)搭設(shè)鋼圍堰，鋼圍堰兼作拔樁施工平臺(tái)。

2.2.2 設(shè)備選型

目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)定型的專(zhuān)用拔樁設(shè)備，國(guó)外采用360°全回轉(zhuǎn)套管鉆機(jī)，該設(shè)備的工作原理是:驅(qū)動(dòng)鋼套管進(jìn)行360°回轉(zhuǎn)，并將鋼套管壓入樁體四周(套管起護(hù)壁作用)，然后用液壓沖抓斗將鋼套管內(nèi)棄樁樁體抓出，在套管內(nèi)進(jìn)行清障拔樁作業(yè);清障完成后，進(jìn)行鋼套筒內(nèi)回填水泥土施工。但因該設(shè)備具有自身尺寸大、自重大且施工造價(jià)高等缺點(diǎn)，不適用于本工程。

在考察黃海機(jī)械廠(chǎng)生產(chǎn)的正循環(huán)GM—20型工程鉆機(jī)設(shè)備參數(shù)后，改裝該鉆機(jī)作為拔樁設(shè)備，其傳遞動(dòng)力的“鉆桿”是自制的大口徑鋼質(zhì)中空套管。施工工藝原理為:套管套住樁體、正循環(huán)帶漿沿棄樁鉆進(jìn)，實(shí)現(xiàn)棄樁與周邊土體隔離，消除拔樁過(guò)程中樁側(cè)土體對(duì)棄樁的摩阻，利用孔內(nèi)泥漿對(duì)棄樁樁體的浮力以降低棄樁樁體自重，在汽車(chē)吊的提吊作用下分節(jié)拔出棄樁、分節(jié)截?cái)?，待樁體全部拔除后，再往樁孔內(nèi)灌注水泥砂漿封孔。

2.2.3 施工工藝

1)搭設(shè)鋼圍堰(作業(yè)平臺(tái))。采用型鋼、鋼板及方木搭設(shè)鋼圍堰，鋼圍堰兼做拔樁作業(yè)平臺(tái)。見(jiàn)圖1和圖2。

2)鑿除樁頂承臺(tái)、人工挖孔揭露原有樁基。采用人工、風(fēng)鎬鑿除擬拔樁的樁頂承臺(tái)，并人工挖孔埋設(shè)φ2 m、長(zhǎng)2～3 m的鋼護(hù)筒，使原樁基被揭露一定長(zhǎng)度。

3)成孔。用套管套住擬拔棄樁，采用正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆及泥漿護(hù)壁法，通過(guò)逐節(jié)接長(zhǎng)套管沿棄樁鉆進(jìn)，鉆頭鉆進(jìn)中切削下的土體、套管與棄樁間的土體經(jīng)鉆頭攪拌后絕大部分形成泥漿，剩余的鉆碴被泥漿攜帶沿鉆孔上升，從護(hù)筒頂部排漿孔排入沉淀池，從而實(shí)現(xiàn)棄樁與套管隔離、套管與棄樁周邊土體隔離的目的。見(jiàn)圖3和圖4。

4)樁體拔除與截?cái)?。成孔后，逐?jié)取出孔內(nèi)全部套管，用鋼絲繩套住樁頭，用鉆孔樁機(jī)配合25 t汽車(chē)吊把棄樁分節(jié)拔出地面并固定樁體，人工、風(fēng)鎬截?cái)喟纬龅臉扼w。見(jiàn)圖5和圖6。

5)回填。采用灌注水下混凝土的方法往拔樁孔內(nèi)填筑M5.0砂漿。

6)孔內(nèi)殘留鐵件處理。在原樁體吊出后，采用強(qiáng)力磁鐵打撈孔內(nèi)殘留鋼筋，防止掘進(jìn)時(shí)鋼筋損傷盾構(gòu)設(shè)備。

圖5 棄樁拔除Fig.5 Obsolete pile pulling

圖6 截?cái)喟纬鰳扼wFig.6 Pile cutting

2.3 施工中存在的問(wèn)題及解決措施

1)棄樁樁體出現(xiàn)傾斜、擴(kuò)孔現(xiàn)象。遇到障礙樁傾斜、擴(kuò)孔嚴(yán)重時(shí)，下鉆要慢，一旦鉆進(jìn)困難或鉆不下去時(shí)，將套管取出并檢查套管刀具，及時(shí)更換破損的刀具，利用刀具強(qiáng)行切割樁體擴(kuò)孔后的混凝土進(jìn)行鉆進(jìn)。

2)拔樁過(guò)程中，樁體出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。斷裂原因:棄樁樁身為二元結(jié)構(gòu)，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)與素混凝土結(jié)構(gòu)的界面附近為應(yīng)力集中區(qū)，該部位易出現(xiàn)樁體斷裂現(xiàn)象。

處理措施:利用多次套拔法多次重復(fù)進(jìn)行棄樁的套、拔作業(yè)，直至斷樁全部拔出。

2.4 實(shí)施效果

堤防拔樁工序從2010年11月1日開(kāi)工至12月15日施工結(jié)束，共計(jì)45 d，拔除φ 1.2 m樁體共50 m、φ 1 m樁體共260 m、φ 0.8 m樁體共210 m。盾構(gòu)機(jī)穿越堤防時(shí)，未遇到地下障礙物。

3 盾構(gòu)過(guò)堤防控制沉降措施及沉降規(guī)律

防洪大堤是三汊河整個(gè)防洪體系的重要組成部分，盾構(gòu)法越江隧道穿越大堤時(shí)，如何控制施工以減少對(duì)大堤的擾動(dòng)，是確保大堤安全的重要問(wèn)題。

3.1 盾構(gòu)穿堤前的準(zhǔn)備工作

1)合理安排施工進(jìn)度，避免在雨季和汛期穿越大堤;

2)對(duì)大堤結(jié)構(gòu)、大堤處隧道開(kāi)挖面及上覆土層進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，委托專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)對(duì)盾構(gòu)穿越大堤可能造成的影響進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)，并有針對(duì)性地提出應(yīng)對(duì)措施;

3)盾構(gòu)始發(fā)前對(duì)盾構(gòu)設(shè)備全面檢修，以保證設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，避免在穿堤時(shí)停機(jī)檢修;

4)準(zhǔn)備必要的應(yīng)急物資和搶險(xiǎn)設(shè)備，一旦出現(xiàn)險(xiǎn)情及時(shí)處理。

3.2 優(yōu)化各施工參數(shù)，使各參數(shù)相匹配

1)嚴(yán)格控制泥水艙壓力、土砂量掘削及泥水指標(biāo)。①泥水壓力。泥水壓力介于“地下水壓力+地層靜止土壓力+地層主動(dòng)土壓力”(0.187 MPa)與“地下水壓力+地層靜止土壓力+地層被動(dòng)土壓力”(0.285 MPa)之間，泥水壓力的增加會(huì)使作用于開(kāi)挖面的有效支撐壓力增加，但不得超過(guò)其上限值。②土砂量掘削控制。用盾構(gòu)理論掘削土砂量(Q1)與送、排漿管內(nèi)的泥漿流量差(Q2)作對(duì)比。當(dāng)Q1＞Q2時(shí)，可以判斷為逸泥狀態(tài)(泥水或泥水中的水滲入地層);當(dāng)Q1＜Q2時(shí)，可以判斷為掘削面涌水狀態(tài)或坍塌狀態(tài)，需立即檢查泥水密度、黏度和切口水壓，在查明原因后應(yīng)及時(shí)調(diào)整有關(guān)參數(shù)，確保開(kāi)挖面穩(wěn)定。③泥水指標(biāo)控制。送泥泥水密度1.05～1.08 g/cm3，排泥泥水密度1.15～1.30 g/cm3。其中泥水密度需與盾構(gòu)掘進(jìn)速度相匹配;漏斗黏度25～35 Pa·s;析水率5%;泥漿pH值8～9。泥漿配合比為膨潤(rùn)土:CMC∶純堿∶水=300∶2.2∶11∶870(質(zhì)量比)。

2)加強(qiáng)同步注漿及二次補(bǔ)強(qiáng)注漿。合理設(shè)定注漿壓力，及時(shí)、同步地注漿;嚴(yán)格控制漿液質(zhì)量，在盾構(gòu)穿堤前反復(fù)試驗(yàn)確定漿液的最佳配比;注漿應(yīng)均勻，注漿量和掘進(jìn)速度相匹配;推進(jìn)時(shí)均勻、同步地壓注盾尾密封油脂，保證盾尾密封的止水效果。在盾構(gòu)通過(guò)后，進(jìn)行二次注漿，進(jìn)一步填充建筑空隙，抑制地層變形的進(jìn)一步發(fā)展。同步注漿配合比為水泥∶粉煤灰∶膨潤(rùn)土∶細(xì)砂∶水 =250∶150∶100∶450∶1125(質(zhì)量比)，二次注漿配合比為水泥∶粉煤灰∶膨潤(rùn)土∶細(xì)∶砂∶水=300∶150∶150∶480∶1155(質(zhì)量比)。

3)盾構(gòu)掘進(jìn)速度及姿態(tài)控制。在保證開(kāi)挖面穩(wěn)定的前提下，盡可能快速地通過(guò)大堤，并避免盾構(gòu)較長(zhǎng)時(shí)間的擱置;每環(huán)正常掘進(jìn)過(guò)程中，掘進(jìn)速度值需盡量保持恒定，減少波動(dòng)，以保證切口水壓穩(wěn)定和送排漿管的暢通。推進(jìn)軸線(xiàn)盡量與隧道軸線(xiàn)保持一致，減少糾偏量，減輕盾構(gòu)與周?chē)翆又g的摩擦，防止偏挖，減少盾構(gòu)機(jī)俯仰、偏轉(zhuǎn)及橫向偏移。

4)管片拼裝質(zhì)量控制。提高管片拼裝精度和拼裝質(zhì)量;加強(qiáng)螺栓連接，在盾構(gòu)通過(guò)一段距離后應(yīng)再對(duì)其復(fù)緊，避免襯砌變形過(guò)大引起大堤沉降。

5)監(jiān)測(cè)控制。在大堤上布置合理的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，加大監(jiān)測(cè)頻率，密切關(guān)注大堤沉降情況;根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果實(shí)時(shí)優(yōu)化切口環(huán)泥水壓力、推力及掘進(jìn)速度等掘進(jìn)參數(shù)。

6)穿越期間持續(xù)降雨的處理。持續(xù)降雨時(shí)，考慮到雨水入滲使土體重量增加，應(yīng)將泥水艙壓力適當(dāng)提高0.01～0.02 MPa。對(duì)堤頂和坡面出現(xiàn)的張拉裂縫立即采取防滲措施，防止雨水入滲。

7)盾構(gòu)穿堤后的處置。在盾構(gòu)穿越后，仍需長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，掌握大堤的沉降狀況，出現(xiàn)情況及時(shí)處理，大堤沉降監(jiān)測(cè)應(yīng)持續(xù)到沉降穩(wěn)定為止。

3.3 盾構(gòu)穿大堤沉降規(guī)律

3.3.1 沉降機(jī)理和特點(diǎn)

盾構(gòu)推進(jìn)引起的堤防沉降按沉降變化可分為初期沉降、開(kāi)挖面沉降(或隆起)、尾部沉降、尾部空隙沉降和長(zhǎng)期延續(xù)沉降5個(gè)階段;從隧道橫剖看，沉降槽曲線(xiàn)似正態(tài)分布曲線(xiàn)。

3.3.2 堤防沉降理論分析

地面沉降量及影響范圍的預(yù)測(cè)可以分為設(shè)計(jì)階段預(yù)測(cè)和施工階段預(yù)測(cè)。設(shè)計(jì)階段的預(yù)測(cè)方法主要以Peck法為代表的經(jīng)驗(yàn)公式法，施工階段的沉降又可分為上述5個(gè)階段，各階段地層移動(dòng)的預(yù)測(cè)可以用彈性理論、固結(jié)理論等分別求解。本文僅對(duì)設(shè)計(jì)階段的地面沉降量、影響范圍進(jìn)行預(yù)測(cè)與對(duì)比。

1)Peck公式。1969年，Peck教授根據(jù)當(dāng)時(shí)大量隧道開(kāi)挖引起的地表沉降實(shí)測(cè)資料，提出了地層損失的概念和預(yù)測(cè)隧道開(kāi)挖引起地表沉降的實(shí)用方法，即Peck公式。他認(rèn)為:在不排水情況下，隧道開(kāi)挖所形成的地表沉降槽的體積應(yīng)等于地層損失的體積。他假定地層損失在整個(gè)隧道長(zhǎng)度上均勻分布，隧道施工產(chǎn)生的地表沉降橫向近似為正態(tài)分布曲線(xiàn)，如圖7所示，并提出地表沉降的預(yù)測(cè)公式:

圖7 Peck沉降槽的正態(tài)分布曲線(xiàn)Fig.7 Normal school of Peck settlemtnt groovy

式中:S(x)為距隧道中心線(xiàn)x處的地表沉降;Smax為隧道中心線(xiàn)上的地表沉降;i為地表沉降槽寬度系數(shù);Vs為單位長(zhǎng)度地表沉降槽體積;Vl為地層損失(1% ～3%);D為隧道直徑;R為隧道半徑;Z0為隧道埋深。

2)鏡像解析法。采用鏡像法原理，推導(dǎo)了非均勻位移收斂模式下的地層位移計(jì)算公式，對(duì)解析公式中的泊松比進(jìn)行了分析，將地層沉降槽寬度參數(shù)引入解析公式，并對(duì)其推導(dǎo)的解析公式進(jìn)行了修正。采用非均勻收縮位移模式，忽略襯砌影響的地表總沉降。

3)隨機(jī)介質(zhì)法。隨機(jī)介質(zhì)理論要綜合考慮施工因素和地層條件，可以很好地預(yù)測(cè)地表沉降及變形，對(duì)隨機(jī)介質(zhì)法預(yù)測(cè)地層位移的過(guò)程進(jìn)行了簡(jiǎn)化:采用非均勻收縮位移模式的地表總沉降。

式中:W(x)為距隧道中心線(xiàn)x處的地表沉降;R為隧道半徑;g為間隙參數(shù)(查閱相應(yīng)表格);β為地層影響角(查閱地勘資料);H為隧道埋深。

腎上腺為腹膜后位器官，毗鄰器官較多，左腎上腺根據(jù)其前方在不同的斷面毗鄰器官，分別為胃底、胰體、降結(jié)腸、脾及其動(dòng)靜脈等。毗鄰腎上腺的結(jié)構(gòu)發(fā)生病變形成類(lèi)似囊實(shí)性腫物時(shí)，在影像學(xué)容易表現(xiàn)為左腎上腺來(lái)源的腫物。故CT讀片時(shí)未引起注意而易誤診為腎上腺腫瘤或囊腫[4-5]。

3.3.3 堤防沉降監(jiān)測(cè)情況

1)測(cè)點(diǎn)布設(shè)情況。在北岸、南岸大堤上垂直隧道軸線(xiàn)各布置一排沉降監(jiān)測(cè)斷面，北岸監(jiān)測(cè)點(diǎn)編號(hào)為R16～D24，南岸監(jiān)測(cè)點(diǎn)編號(hào)為R25～R33，布置情況如圖8所示。

圖8 測(cè)點(diǎn)布置圖Fig.8 Layout of monitoring points

2)大堤沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

①同一斷面不同工況地表沉降。圖9和圖10為在不同工況下，斷面A和斷面B處各測(cè)點(diǎn)的地表沉降。從圖中可以看出:地表橫斷面各測(cè)點(diǎn)表現(xiàn)為先正位移后負(fù)位移，即地表先隆起后下大隆起和下沉均發(fā)生在隧道軸線(xiàn)位置，其他各值以軸線(xiàn)為中心、對(duì)稱(chēng)分布，近似于正態(tài)曲線(xiàn);離軸線(xiàn)越沉，遠(yuǎn)沉降值越小，距最軸線(xiàn)15 m以外，地表沉降幾乎不受隧道掘進(jìn)過(guò)程影響;隨著盾構(gòu)機(jī)不斷接近測(cè)量斷面，隧道軸線(xiàn)處隆起值逐漸達(dá)到最大，主要因?yàn)榇藭r(shí)開(kāi)挖面距測(cè)量斷面的測(cè)點(diǎn)只有5 m左右(也就是約5環(huán)的距離)，與此前的規(guī)律相吻合。

②不同時(shí)間同一斷面位置地表沉降。圖11為不同工況時(shí)測(cè)點(diǎn)R25，R27和R29的地表沉降。從圖中可以看出:盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中，各測(cè)點(diǎn)地表沉降變化趨勢(shì)一致，即均表現(xiàn)為先隆起后下沉，且最大隆起均發(fā)生在距開(kāi)挖面前方測(cè)點(diǎn)5環(huán)左右的位置，隆起值不等，但最大隆起值控制在10 mm之內(nèi);隨著開(kāi)挖面遠(yuǎn)離測(cè)點(diǎn)，地表由隆起變?yōu)橄鲁粒蚁鲁亮柯龃?但當(dāng)開(kāi)挖面遠(yuǎn)離測(cè)點(diǎn)30 m及以上時(shí)，地表沉降已基本穩(wěn)定且最大沉降控制在30 mm以?xún)?nèi);當(dāng)測(cè)點(diǎn)位于盾構(gòu)機(jī)機(jī)身正上方時(shí)，由于剛度較大的盾殼對(duì)其正上方測(cè)點(diǎn)附近土體起到了暫時(shí)的支撐作用，因此地表沉降值較小。

③不同時(shí)間不同斷面位置地表沉降。圖12為盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中，同一時(shí)間測(cè)點(diǎn) R16，R25，R20和R29的地表沉降。從圖中可以看出:開(kāi)挖面在斷面A，B之間，盾尾剛剛脫離斷面B，故該點(diǎn)處地表有較大沉降;隨著盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)，即慢慢遠(yuǎn)離斷面B，當(dāng)開(kāi)挖面處于斷面A時(shí)，斷面B的測(cè)點(diǎn)已達(dá)到穩(wěn)定;在距開(kāi)挖面前端5 m的距離，地表出現(xiàn)最大隆起。

3.3.4 堤防沉降的理論值與實(shí)測(cè)值比較

本文基于上述工程實(shí)例，進(jìn)行了3種相應(yīng)的理論值與實(shí)測(cè)值的對(duì)比分析。圖13—圖16為斷面A處隧道橫斷面的理論與實(shí)測(cè)曲線(xiàn)，從圖中可以看出:

1)采用Peck公式計(jì)算得出的橫斷面上地表各測(cè)點(diǎn)的理論值與對(duì)應(yīng)的實(shí)測(cè)值相差較大，相差最大位置出現(xiàn)在隧道軸線(xiàn)上，最大相差16 mm;其原因是，在確定沉降槽寬度系數(shù)i時(shí)只考慮了隧道埋深與隧道半徑2個(gè)因素，且沒(méi)有任何修正系數(shù)，使計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生誤差。

圖16 理論值與實(shí)測(cè)值比較Fig.16 Comparison and contrast between theoretical value and measuring data

2)采用鏡像解析法公式計(jì)算地表沉降，發(fā)現(xiàn)運(yùn)用鏡像法除隧道軸線(xiàn)上方對(duì)應(yīng)的地表測(cè)點(diǎn)沉降值較實(shí)測(cè)值偏保守外，橫斷面上其余測(cè)點(diǎn)的地表沉降理論值均大于實(shí)測(cè)值，但相差不多;隨機(jī)介質(zhì)法較鏡像解析法所得地表沉降結(jié)果更接近實(shí)測(cè)值，其原因主要是相關(guān)參數(shù)的選取，在鏡像解析法中沉降槽寬度參數(shù)K的取值主要是通過(guò)經(jīng)驗(yàn)選取，相對(duì)而言，隨機(jī)介質(zhì)法中引入的地層影響角β更具備理論性。

3)在距隧道中心線(xiàn)15 m左右的地表處，理論與實(shí)測(cè)所得沉降值均在10 mm以?xún)?nèi)，說(shuō)明盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)已對(duì)距隧道中心線(xiàn)1倍及以上埋深的地表沉降影響很小。

4 結(jié)論與討論

通過(guò)整理大量實(shí)測(cè)工程數(shù)據(jù)并結(jié)合理論數(shù)值模擬，對(duì)比分析了盾構(gòu)隧道引起的地表沉降變化規(guī)律，得到的以下結(jié)論。

1)盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中，地表縱斷面沉降變化趨勢(shì)一致，均為先隆起后下沉，且最大隆起發(fā)生在距開(kāi)挖面前方5環(huán)左右的位置，但隆起程度不等，最大隆起值在10 mm之內(nèi)。開(kāi)挖面前方10環(huán)以外地表幾乎沒(méi)有豎向位移，位于盾構(gòu)機(jī)身正上方的地表沉降值小，隨著開(kāi)挖面逐漸遠(yuǎn)離，盾尾后方的地表沉降慢慢增大，但沉降速率減小;當(dāng)開(kāi)挖面遠(yuǎn)離測(cè)點(diǎn)30環(huán)及以上時(shí)，地表沉降已基本穩(wěn)定，且最大沉降在30 mm以?xún)?nèi)，地表橫斷面表現(xiàn)為先隆起后下沉，最大隆起和下沉均發(fā)生在隧道軸線(xiàn)上方位置，并以軸線(xiàn)為中心對(duì)稱(chēng)分布，近似于正態(tài)曲線(xiàn);離軸線(xiàn)越遠(yuǎn)沉降值越小，距軸線(xiàn)約1倍埋深以外，地表沉降幾乎不受隧道掘進(jìn)的影響。

2)盾構(gòu)隧道軸線(xiàn)正上方地表豎向位移最敏感，隨著盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)，其沉降逐漸增大;遠(yuǎn)離盾構(gòu)隧道軸線(xiàn)的地表沉降逐漸減緩，在距離盾構(gòu)軸線(xiàn)約1.2倍埋深的位置地表沉降很小，隧道開(kāi)挖時(shí)可忽略對(duì)該點(diǎn)及更遠(yuǎn)處地表沉降的影響，隨著盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)，地表縱向?qū)l(fā)生不同程度的沉降，越遠(yuǎn)離盾尾沉降越明顯，當(dāng)遠(yuǎn)離盾尾1.2倍埋深后，地表沉降速率減緩，沉降趨于穩(wěn)定。

3)采用Peck公式計(jì)算得出的橫斷面上地表各測(cè)點(diǎn)的理論值與對(duì)應(yīng)的實(shí)測(cè)值相差較大，相差最大位置出現(xiàn)在隧道軸線(xiàn)上。采用鏡像解析法公式計(jì)算地表沉降，除隧道軸線(xiàn)上方對(duì)應(yīng)的地表沉降值較實(shí)測(cè)值偏保守外，橫斷面上其余位置地表沉降理論值均大于實(shí)測(cè)值，但相差不多;隨機(jī)介質(zhì)法較鏡像解析法所得地表沉降值更接近實(shí)測(cè)值。

4)通過(guò)理論分析，論述了地鐵盾構(gòu)施工導(dǎo)致地表沉降的機(jī)理與主要影響因素，分別以彈性模型和彈塑性模型分析了隧道開(kāi)挖導(dǎo)致的應(yīng)力變化規(guī)律，分析了隧道內(nèi)壁的變形情況，并指出:地表沉降是隧道內(nèi)壁變形擴(kuò)展到地表的反映;引起盾構(gòu)隧道地表沉降的主要原因是地層損失;地表沉降量與隧道所處地層條件、地層應(yīng)力、引起地層應(yīng)力的外載、隧道開(kāi)挖半徑以及隧道壁后注漿效果等密切相關(guān)。

在實(shí)際工程中，隧道網(wǎng)絡(luò)交織復(fù)雜多變，因此，針對(duì)隧道之間相互位置的多變性以及隧道各項(xiàng)參數(shù)選取的多樣性仍需進(jìn)行更多的研究分析;地下工程土體情況極其復(fù)雜而且區(qū)域性明顯，采用更貼近實(shí)際的本構(gòu)模型把孔隙水壓和土的固結(jié)、蠕變等效應(yīng)考慮在內(nèi)進(jìn)行更全面的分析也是有必要的。

［1］ Peck R B.Deep Excavations and tunneling in soft ground［C］//Proceeding of 7th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering.Mexico City，1969.

［2］ Nanuel M，Luis M，Jose N R.Prediction and analysis of subsidence induced by shield tunneling in the Madrid Metro extension［J］.J.Can Geoteeh，2002，39:26 －35.

［3］ J Litwiniszyn.The theories and modeler search of movements of ground masses［J］.Proeeedings of EuroPean Congress Ground Movement，Leeds，UK，1957，203 －209.