富水砂卵石地層盾構(gòu)施工引起空洞的機(jī)理及對(duì)策研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著國(guó)家對(duì)基礎(chǔ)建設(shè)的大力投入，全國(guó)各大型城市紛紛掀起的“地鐵熱”，而隨著地鐵越來(lái)越多的投入運(yùn)營(yíng)使用，地鐵本身所存在的問(wèn)題也越來(lái)越引起大眾的重視。在地鐵施工中，由于盾構(gòu)機(jī)設(shè)備開(kāi)挖作業(yè)方式不對(duì)、背后注漿壓力不夠等原因極易在襯砌背后留下空洞?？斩词挂r砌受到不均勻的載荷，不能產(chǎn)生充分的地層反力，使原本主要承受壓力的襯砌管片承受彎矩，從而大大影響襯砌結(jié)構(gòu)的承載能力及結(jié)構(gòu)本身的耐久性。這些空洞的存在往往使裂縫產(chǎn)生甚至失穩(wěn)，這對(duì)地鐵這種客流量

2、大的載體產(chǎn)生很大的威脅。
　　 成都地鐵1號(hào)及2號(hào)線盾構(gòu)區(qū)間的修建過(guò)程中及修建完成后，在地表曾經(jīng)發(fā)生多起地面空洞，其中一部分是由于地層本身存在溶洞等薄弱區(qū)域，另一方面是由于盾構(gòu)開(kāi)挖造成的土體損失引發(fā)的土體空洞效應(yīng)。地鐵施工本身所具有的優(yōu)勢(shì)如便捷、快速、經(jīng)濟(jì)等已經(jīng)被其建成后的地面塌陷、房屋開(kāi)裂等“空洞后遺癥”所抵消。如何對(duì)盾構(gòu)施工后留下的空洞進(jìn)行有效判斷，并可靠地進(jìn)行處理，已經(jīng)是擺在相關(guān)專(zhuān)業(yè)人士面前的急切問(wèn)題了。目前，對(duì)巖溶空洞和

3、煤礦采空區(qū)等引發(fā)空洞的研究文獻(xiàn)較多，研究?jī)?nèi)容也比較深入;而針對(duì)盾構(gòu)施工導(dǎo)致的隨機(jī)地層空洞的研究較少，對(duì)地層空洞產(chǎn)生的機(jī)理的認(rèn)識(shí)和研究尚屬起步階段，研究深度仍停留在經(jīng)驗(yàn)類(lèi)比和語(yǔ)言描述水平。本文主要以成都地鐵2號(hào)線為背景，針對(duì)砂卵石地層特性，對(duì)盾構(gòu)施工誘發(fā)的地層空洞的形成及演變機(jī)理進(jìn)行研究，并尋找能夠解決地層空洞的對(duì)策，論文主要完成了以下幾方面的工作:
　　 1.通過(guò)地鐵1、2號(hào)線的施工實(shí)踐以及相關(guān)的地勘報(bào)告，得出了成都地區(qū)富水砂卵

4、石的主要土體特性，并從砂卵石地層的土層特性出發(fā)，結(jié)合地鐵施工實(shí)際，對(duì)盾構(gòu)施工誘發(fā)滯后地層空洞的機(jī)理進(jìn)行研究，得出了盾構(gòu)開(kāi)挖引起地層空洞的主要原因。
　　 2.通過(guò)文獻(xiàn)得出了在不同地質(zhì)條件下空洞形成后的受力機(jī)理，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)學(xué)推導(dǎo)，得出了盾構(gòu)在砂卵石地層中的臨界埋深。
　　 3.采用離散元軟件對(duì)砂卵石條件下不同尺寸、不同埋深的地層空洞的演化變形規(guī)律進(jìn)行了系統(tǒng)分析，得出了空洞的演化變形規(guī)律。
　　 4.提出了地

5、層空洞“預(yù)防為主，治理為輔”的處理原則，在分析盾構(gòu)開(kāi)挖過(guò)程的基礎(chǔ)上提出了在盾構(gòu)開(kāi)挖前、開(kāi)挖過(guò)程中、開(kāi)挖后的預(yù)防控制措施。
　　 5.分析了目前幾種空洞治理措施的不足，找出了地層空洞“久治不愈”的部分原因，并針對(duì)治理措施的不足提出了改良后的治理措施。
　　 6.通過(guò)對(duì)地鐵2號(hào)線某盾構(gòu)區(qū)間監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，提出的Peck公式在成都砂卵石地層的適用性條件，通過(guò)反分析擬合得出成都地鐵砂卵石地層的沉降參數(shù)分布，并提出一種地層損失量的