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原文传递深圳富水复合地层暗挖隧道施工地表沉降规律及其影响因素研究

论文题名：	深圳富水复合地层暗挖隧道施工地表沉降规律及其影响因素研究
关键词：	地铁隧道;隧道施工;富水地层;地表沉降
摘要：	深圳地铁5号线暗挖隧道主要穿越富水复合地层,由于土层工程性质复杂、暗挖施工工序繁杂、线路近邻建筑物和管线密布等影响,隧道施工引起的地表沉降及其影响因素极为复杂。本文结合深圳地铁5号线的科研项目,对地铁5号线全线暗挖段地表沉降监测数据进行了分析和研究。主要研究内容和成果如下：　　 ⑴对国内外地铁暗挖隧道施工引起的地表沉降研究进行了资料调研,重点对富水复合地层浅埋隧道施工地表沉降的机理进行了分析,明确了隧道开挖引起地表沉降的各种影响因素。　　 ⑵结合深圳富水复合地层条件,分析了影响暗挖隧道施工地表沉降的主要因素,包括地层性质(土体特性和地下水)、隧道结构设计(隧道形状、埋深、隧道叠加影响、初支刚度)、施工方法的影响(开挖进尺、工作面的推进速度、开挖方法、降水和非降水施工等)、地层损失和施工管理等。　　 ⑶对地铁5号线全线19个暗挖区间的地表沉降数据进行整理分析,总结得到全线纵向和横向地表沉降分布规律。①对于纵向地表沉降,兴东-留仙洞区间的地表累积沉降最大,其值为688.7mm；布吉-百鸽笼区间的最大累积沉降最小,为7.8mm；总体平均值为82.3mm。地表最大累积沉降在各个暗挖区间中的分布很不均匀。若以70mm作为控制基准时,也仅有53.37％监测点的最大累积沉降小于70mm。可见地铁5号线地表沉降普遍偏大。②对于横向地表沉降,杨美-上水径区间的开挖影响范围最大,达到了140.47m,其平均值也最大；翻身-灵芝区间的开挖影响范围最大值最小,其值为28.63m；总体平均值为46.78m。隧道横向地表沉降范围在各个暗挖区间中的分布不均匀。由统计回归分析可知,影响范围在20m～40m间的监测断面数最多,占到总数的41.89％,而影响范围超过60m的断面占总数的18.93％。值得注意的是有5.41％的监测断面的开挖影响范围超过了100m。后两项数据说明,暗挖隧道在深圳富水复合地层中施工在隧道横向造成的影响可以达到很大的范围,需要引起足够的重视。　　 ⑷对富水复合地层地表沉降的主要因素进行了深入分析。本文对土层种类和性质、土层厚度、隧道埋深、断面形式和施工方法5个方面的影响及规律进行归纳和总结。①按土层种类对地表沉降的影响从大到小依次为素填土、冲洪积层、坡积层、残积层和花岗岩。②素填土土层厚度越大,地表沉降越大。冲洪积层、坡积层对应地表沉降随土层厚度增大而增加。残积层土层厚度越大,地表沉降越小。花岗岩土层厚度越大,地表沉降越小。③地表沉降随隧道埋深的增加而逐渐加大,当隧道埋深达到12m左右时,地表沉降也达到最大值,之后随着埋深的加大,地表沉降又慢慢变小。④断面面积越大,地表沉降越大:Ⅱ类断面引起地表沉降的平均要比Ⅰ类断面要大,即双线隧洞比单线隧洞引起的地表沉降整体大,而且对于同一种断面形式的隧洞,断面面积愈大,相应地表沉降亦越大.二、支护刚度越大,地表沉降越小:C型、D型、2-2型3种断面由于采用了锚喷支护,它们对地表沉降的影响相对较小,引起的地表沉降量也是同类型中较小的。⑤控制地表沉降能力的优劣依次为双侧壁法>全断面法>偏洞法>CRD法>CD法>中洞法>环形台阶法>短台阶法>上下台阶法。环形台阶法引起的地表沉降量为上下台阶法的一半,甚至更小,可见环形台阶法控制地表沉降的效果比较明显,建议多采用。
作者：	刘伟
专业：	建筑与土木工程
导师：	李涛
授予学位：	硕士
授予学位单位：	北京交通大学
学位年度：	2011
正文语种：	中文