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盾构法具有自动化程度高、施工速度快、对地面环境影响较小等特点,是目前城市地铁隧道施工的主要方法之一。尽管盾构法施工已经发展的很成熟,但也不可避免的会对周围土体造成扰动,进而引起地表及邻近结构物受损。近年来,随着城市地铁规模逐渐扩大、线路逐渐增多,地铁线路临近既有结构物施工在所难免,因此而造成的建筑物倾斜、倒塌及既有隧道或管线变形、开裂等事故频频发生。因此,分析盾构施工对临近建筑物的影响规律,采取有效措施将建筑物的损坏程度降到最小,已经成为盾构施工的重点,越来越受到人们的关注。
本文针对我国广东地区普遍存在的复合地层,结合深圳地铁2#线,对复杂地质条件下盾构施工对临近建筑物的影响规律进行分析。主要内容包括:盾构施工引起地层沉降的基本理论和沉降槽的时空效应的分析;采用数值模拟方法建立三维模型,分析不同工况下盾构施工对临近建筑物的影响规律;针对深圳地铁2#线某区间盾构隧道下穿多栋建筑物这一实际工程,通过大量的现场监测资料分析,研究了盾构掘进过程中对横向地表沉降和纵向地表沉降的影响过程;探讨了地层条件、基础型式、近接条件等因素对建筑物变形的影响。本文主要创新工作和观点如下:
1)针对盾构隧道下穿浅基础和桩基两种工况进行模拟分析。分析得出,同等地质条件下,桩基础建筑物比浅基础建筑物倾斜值大;相同地质条件下,盾构与基础临近距离越小,施工对周围地层的受扰动程度以及基础变形越大。
2)在众多因素中地层条件对建筑物的影响较显著。隧道断面内岩层以强风化花岗片麻岩为主时,建筑物最大沉降为44.3mm;断面岩层以微风化花岗片麻岩为主时,建筑物最大沉降为3.84mm;断面内岩层组成较复杂时,建筑物沉降差较大,倾斜值最大为1.69‰。
3)将模拟结果与实测结果比较,两种方法分析所得的沉降变化趋势基本一致,盾构通过建筑物时其沉降变化较剧烈。受现场多种施工因素的影响,实测数据比模拟数据波动大、规律性差。