软土地层中盾构法开挖引起的地表沉降研究

• 作 者: 卢瑾
• 发表日期: 2007年01期
• 关键词: 盾构法 软土 地表沉降 三维有限元法 镜像法

在软土地层中，对城市地铁隧道采用盾构法施工时，在盾构机的推进过程中一般会引起隧道上方地表沉降，并且在隧道施工阶段和运营阶段还会产生隧道沉降，直接影响周围的地面建筑和地下设施的正常使用。如何减少施工对周围土体的扰动程度，研究地表沉降的特征以及分析地表沉降的原因是盾构法施工中的一个很重要的问题，具有实际的工程意义。本文以广州市轨道交通四号线南延段盾构法施工为研究背景，用两种方法分析并预测了盾构法施工引起的地表沉降：第一种方法是根据非线性有限元法的基本原理，利用大型非线性有限元软件ADINA建立软土地层中盾构法开挖地铁隧道的三维模型，计算得到盾构法开挖引起的地表沉降曲线，分析并预测地表沉降特点；第二种方法是根据Sagaseta提出来的镜像法原理以及姜忻良等推倒出的镜像法计算土体位移的公式，编制程序计算盾构推进后地表土体沉降的分布规律，预测软土地层中盾构法开挖引起的地表沉降。从分析结果可以得知，地表土体产生沉降最主要的原因是盾构开挖过程中引起的地层损失，只有考虑施工过程以及不同地区的土质情况才可以较为准确地预测地表沉降。以上两种方法计算得出的地表沉降结果基本一致，沉降最大值都在90mm左右，对土体扰动引起地表沉降的横向沉降槽曲线与Peck、Attewell、Woodman分别计算得出的横向沉降槽正态分布曲线的形态基本一致。