【硕士】北京地铁盾构隧道施工引起的地表沉降及建（构）筑物的变形控制标准研究【2008】

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内容简介

　　学科专业：地下工程　　授予学位：工学硕士　　学位授予单位：北京交通大学　　学位年度： 2008年　　北京地铁十号线、四号线及机场线进行了大量的盾构隧道设计与施工实践。本文通过对这些工程的地质条件、平纵断面、环境条件、盾构推进参数及所引起的地表沉降及建(构)筑物构的变形进行了分析总结，系统地开展了对地铁盾构隧道施工引起的地面沉降及建(构)筑物的变形控制标准进行研究，结论如下：　　第一，将北京地铁盾构隧道所穿越的地质条件分为两类：一般地质条件和困难地质条件。　　第二，一般地质条件、困难地质条件及近接穿越条件时盾构机的合理推进参数。　　1．一般地质条件、困难地质条件时盾构推进参数　　1)一般地质条件：平均推进速度30mm／min，峰值不超过50mm／min。刀盘旋转速度一般为1．5-2．Orpm，初始掘进时暂时调到尽量低，维持在1．7rpm左右。盾构机前点和后点的坐标差值应控制在30mm以内为宜，最高不可超过50mm。　　2)困难地质条件：推进速度一般控制在15～20mm／min。刀盘的旋转速度一般为0．7～1．2rpm，尽量维持在1．0 rpm左右。　　2．近接穿越情况时的盾构推进参数　　1)近接穿越桥桩：合理土仓的压力控制在1．0～1．5bar左右，掘进推力控制在800--1000t：刀盘转数在1．5-2．Orpm；泡沫剂用量为20-25L／环，根据碴土性状酌情加水；每环出碴量控制在3-3．5车以内；每环注浆量要保证不少于4．5立方米(不同情况时可以适当调节)以确保充分填充管片背后间隙，尽量减小对桥墩桩基周围土体的扰动。　　2)盾构法施工穿越河流：平均掘进速度控制在30mm／min以内；土压力为1．0～1．5bar：确保穿越河流时盾构及河流的安全性，平均掘进速度应控制在10～15mm／min以内；掘进推力控制在700～1000t：刀盘转数在1．7～1．9rpm。　　3)近接穿越地面铁路：正常掘进时速度控制在40～50mm／min以内，穿越前后应当控制在20～30mm／min以内，穿越时应当控制在15-25mm／min的范围内以减少开挖扰动；严格控制出土量，每环控制在40立方米-45立方米内，可以根据实际情况适当调整；推力一般控制在2500--3000t内，刀盘扭矩一般控制在3000～3500kNm范围内，根据环境情况适当调整；同步注浆注入压力大小通常选择为地层土压力加上0．1-0．2MPa的和。　　4)穿越地面建筑物：正常推进速度控制在30-40mm／min，推进时速度应当控制在50mm／min以内。穿越时的推进速度控制在10-15 mm／min。掘进推力控制在800-1000t；刀盘转数在1．5-2．Orpm，尽量减小对所经区域土体的扰动。　　第三，提出了一般地质条件下、困难地质条件下盾构隧道施工引起的地表沉降合理控制标准值：　　1．一般地质条件：根据一般地质条件下地铁盾构隧道的地表变形控制值，设置地表沉降控制标准值的范围为+5～15mm。　　2．困难地质条件：根据困难地质条件下地铁盾构隧道施工引起的地表实际沉降数值，我们设定合理的地表沉降控制范围应当为+lO-20mm。　　第四，提出了地铁盾构隧道在近接穿越情况下因盾构隧道施工所引起的建(构)筑物变形控制标准值：　　1．近接穿越桥桩：桥桩地面处水平位移值应控制在O-3mm内；简支梁桥相邻桥墩差异沉降控制在20mm内(纵向)；同一盖梁各墩台之间不均匀沉降控制值为5mm(纵向)；允许横桥向相邻墩柱之间不均匀沉降控制值为2mm以保证桥面的倾斜度。　　2．穿越地面铁路：轨道整体沉降应控制在10mm以内；轨道差异沉降应控制在5mm以内；轨道结构整体沉降控制在lO-15mm的范围内；轨道结构差异沉降应小于5mm。　　3．穿越地面建筑物：盾构隧道穿越建筑物时，建筑物所允许地表最大沉降值不应大于10mm。　　本文所提出的盾构隧道施工引起的地面沉降及建(构)筑物变形的控制标准，将为今后北京地区地铁盾构技术的设计和施工提供依据。　　

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