1、 第l章緒論第1章緒論1.1引言自從19世紀(jì)60年代英國倫敦地鐵投入運(yùn)營以來,地鐵被世界各大城市所接受并得到快速發(fā)展。截至到20世紀(jì),地鐵已經(jīng)在一百多個(gè)國家中運(yùn)行并且成為大城市地下交通的樞紐。無疑,地鐵在緩解城市交通和改善交通環(huán)境方面對(duì)城市建設(shè)的發(fā)展起到了積極有效的作用。我國自20世紀(jì)70年代北京地鐵投入運(yùn)營以來,至今已有北京、天津、香港、上海、廣州、臺(tái)北、深圳、南京等多個(gè)城市的地鐵投入使用,另外還有武漢、杭州、沈陽、成都等多個(gè)城市的地鐵建設(shè)正在積極籌備和規(guī)劃之中。地鐵建設(shè)已經(jīng)成為城市建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要部分,尤其是盾構(gòu)法隧道技術(shù)的發(fā)展,對(duì)城市隧道和地鐵建設(shè)的發(fā)展起到了積極的推動(dòng)作用。以上海為

2、例,自50年代起使用盾構(gòu)法修建隧道以來,已經(jīng)建成了幾十條直徑2-15m的隧道,如打浦路越江隧道、延安東路越江隧道、復(fù)興路越江隧道、上海地鐵一、二、六、八號(hào)線等,另一方面,來自上海市城市軌道交通系統(tǒng)規(guī)劃方案表明,上海的遠(yuǎn)期線網(wǎng)總長(zhǎng)度將達(dá)到785km,共有17條線路,430座車站(其中換乘站186座。 圖1.1上海軌道交通建設(shè)遠(yuǎn)期規(guī)劃圖第1章緒論然而,隨著城市地鐵的大量投入使用,地鐵沿線的房產(chǎn)開發(fā)也掀起熱潮,由此帶來的地下工程施工層出不窮,再加上隧道建設(shè)過程中的盾構(gòu)施工,隧道周圍地層受到了較大程度的擾動(dòng),而擾動(dòng)地層再固結(jié)的過程中必然引起地鐵隧道的長(zhǎng)期沉降問題。多年來,由于缺乏實(shí)測(cè)資料以及長(zhǎng)期沉降影

3、響因素的復(fù)雜性,有關(guān)隧道長(zhǎng)期沉降的研究一直受到定制約。而且目前對(duì)地鐵隧道長(zhǎng)期沉降的觀測(cè)還是以地面沉降為主,但對(duì)于隧道下臥擾動(dòng)地層的再固結(jié)引起的長(zhǎng)期沉降的有關(guān)方面研究甚少。而根據(jù)地鐵隧道長(zhǎng)期沉降的分析可知Il】,下臥擾動(dòng)地層的再固結(jié)引起的沉降在地鐵隧道總沉降中占的比例是很可觀的,更為嚴(yán)重的是,這一部分沉降沿隧道縱向上是不均勻的,這對(duì)地鐵結(jié)構(gòu)、車站和隧道都可能產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞作用,以上海地鐵l號(hào)線為側(cè),自1995年4月正式建成投入運(yùn)營以來,已經(jīng)出現(xiàn)了較嚴(yán)重的縱向沉降問題,最大累計(jì)沉降量超過20cm,年度最大差異沉降量可達(dá)3cm,由于長(zhǎng)期沉降的發(fā)展引起隧道局部較大差異沉降,進(jìn)而引起道床和隧道管片之間的

4、開裂,開裂的持續(xù)進(jìn)一步發(fā)展對(duì)行車安全是一極大的隱患,并且,沉降的發(fā)展還會(huì)引發(fā)隧道和車站的滲漏水問題,漏水點(diǎn)主要集中在環(huán)縫、手孔、封頂塊相連的“十字縫”處及聯(lián)通道旁,隧道的滲漏水不僅影響隧道本身的使用和安全,而且對(duì)周圍的環(huán)境也產(chǎn)生極大的負(fù)面影響。 圖1-2上海地鐵一號(hào)線隧道管片破損照片因此,如何更好地分析計(jì)算以及控制擾動(dòng)地層再固結(jié)引起的地鐵隧道的長(zhǎng)期沉降是一個(gè)迫切需要解決的問題。2 第2竄隧道弱麗魂簇鮑撬工箍魂斌中,p一為盾構(gòu)機(jī)總重。開挖面阻力F5夔霾梅懿滋,刃盤幫銹秘囂壓緊未羿挖±體,挖廄上的被動(dòng)點(diǎn)壓力。一幫+D25-T。pp 蘸避遴程孛要?dú)て百貉稍谒?2.19式中:pP=,群t92

5、4r+罨l。/其它各項(xiàng)阻力,需根據(jù)鷹構(gòu)施工時(shí)的具體情況加以考慮迭加后組成盾構(gòu)推避辯熬慧阻力。由于這些計(jì)算都是近議的,一般情況下,確定總阻力對(duì)應(yīng)采焉1.52.0的蜜全系數(shù)。國外在盾構(gòu)施工的實(shí)踐中,提嫩用如下的經(jīng)駿公式計(jì)算盾構(gòu)總推力:p=(7001000.孚(媸(2-20當(dāng)千斤頂慈推力眨r,l+糙+局+只+鷓等,盾構(gòu)前方土體經(jīng)歷擠壓加載(Act。,并產(chǎn)生彈塑性變形。土體受到擠壓影響的范圍如圖2.1中廉線所圍的藏圓錐體。其中,區(qū)土體嫩力狀態(tài)來發(fā)嶷變?cè)?土體瓣水平、垂意成力分剮為%、tr,賚予攉力季l踅主體擠壓熱載A拶。;區(qū)窺囂±俸承受綴大筋菸壓變形,區(qū)吼、吒均有增加,區(qū)只有%變化;區(qū)土體受到大刀擻切削攪拌的影響,處于十分復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài),如支攆不及時(shí),開挖面應(yīng)力松弛,水平應(yīng)力減少(嚷一矗嚷,反之墩力增熱。蘑橡法