盾构隧道不均匀沉降原因分析及应对措施研究

随着城市的发展,地下空间的进一步开发,既有隧道周边复杂的环境会使隧道结构产生变形和沉降,这对隧道结构安全和列车的行车安全都会造成一定的影响。以上海软土地铁盾构隧道和北京地铁机场线的纵向不均匀沉降案例为例,分析了盾构隧道产生纵向不均匀沉降的原因,并根据相应的影响因素提出了应对措施。以期能够对地铁设计和运营人员提供参考。     

穿越软硬突变地层隧道纵向不均匀沉降分析

纵向穿越软硬突变地层的盾构隧道在外部施工因素影响下极易产生不均匀沉降,从而诱发管片环间错台、螺栓剪断和接缝渗漏水等病害。为进一步研究外部因素对其竖向位移的影响,基于Winkler弹性地基梁理论推导任意荷载作用下隧道竖向位移公式,结合Boussinesq解采用两段分析法分析地面堆载大小、尺寸以及隧道埋深对盾构隧道竖向位移规律的影响。以厦门地铁2号线某区间为工程实例,验证理论公式的合理性。研究结果表明:在地面堆载作用下,隧道竖向位移曲线多数服从正态曲线分布,且软土区盾构隧道竖向位移普遍大于硬土区;堆载长度对最大竖向位移的影响有限,当堆载长度超过一定界限时,最大竖向位移不再增大,但其范围会随之扩大;当堆载宽度超过一定限度时,竖向位移曲线基本不再发生变化;当埋深较浅时,软硬土交界处盾构隧道两侧竖向位移差异不大,随着埋深的增大,隧道最大竖向位移逐渐向软土区偏移。研究结果可为纵向穿越软硬突变土层地铁盾构隧道的设计提供参考依据。     

隧道集水廊道底板型衬砌结构排水泄压能力研究

为了进一步优化交通隧道排水系统的设计方案,以贵南高铁九万山隧道为工程依托,基于渗流场和应力场双场耦合理论,以新型集水廊道底板型衬砌、中心排水沟底板型衬砌和传统泄水洞+仰拱型衬砌结构为研究对象,从围岩渗流场分布规律、衬砌结构排水泄压能力以及力学性能等方面综合评价结构的安全性、适用性,并在此基础上研究盲管间距对衬砌结构排水泄压能力的影响。研究结果表明：在60 m水位高度作用下,当环向盲管、泄水孔间距一定时,新型集水廊道底板型衬砌结构拱部、底板所受外水压力为294,158 kPa,其水压降幅比中心排水沟底板型衬砌高出17.5%,12.9%,比泄水洞+仰拱型衬砌高出15.1%,28.6%,可同时达到削弱拱部、底板外水压力的作用,且满足结构安全性的要求。采用新型集水廊道底板型衬砌时,其外水压力分布较为均匀,可避免采用泄水洞时产生类似偏压隧道作用带来的不良影响。