蔡 卫 兵

(镇江索普建筑安装工程有限责任公司，江苏 镇江 212024)

近距侧穿地铁车站时盾构对土体的扰动分析

蔡 卫 兵

(镇江索普建筑安装工程有限责任公司，江苏 镇江 212024)

以上海地铁7号线某侧穿地下连续墙的区间隧道工程为背景，对隧道周围的孔隙水压力、土体水平位移现场监测数据进行了分析，得出了盾构掘进对周围土层的影响规律，可为今后类似工程施工提供重要的技术参考与借鉴。

近接施工，盾构掘进，现场监测

盾构法是暗挖隧道的专用机械在地面以下建造隧道的一种施工方法[1]。盾构法在国内通过若干年的实践，在施工技术上的不断改进，机械化程度越来越强，对地层的适应性也越来越好。盾构法尤其是在建筑公用设施密集，交通繁忙的城市市区，建设城市地下铁道、上下水道、电力通讯、市政公用设施等各种隧道具有明显优点。

盾构施工对土体不可避免地造成扰动。土的扰动是指由于外界机械作用造成的土的应力释放，体积、含水量或孔隙水压力的变化，特别是土体结构的破坏和变化[2-4]。目前城市地铁工程建设所面临的周围环境越来越复杂，穿越障碍物或近距离通过既有建(构)筑物的情况也越来越多。盾构掘进是通过扰动周围土体，改变地层位移场、应力场，对已有建(构)筑物产生影响。在周围复杂环境下，掌握和认识盾构掘进引起的周围土体的扰动规律，既能有效确保工程的安全顺利进行，又能降低对周边环境的影响。

1 工程概况

上海轨道交通7号线区一区间隧道采用土压平衡盾构法施工，一台盾构机从某工作井进洞，沿着隧道轴线往前掘进，至白杨路站出洞。本文研究对象是靠近白杨路站接受井前的一段掘进距离，如图1所示。掘进线路旁存在一段已建地铁车站的地下连续墙，隧道与连续墙的最近距离只有3.8 m。隧道主要通过的土层为：第④1层饱和软粘性土(局部为第⑤1层)。均属高含水量、高压缩性、低强度、低渗透性的饱和粘性土。

2 测点布置

在距离白杨路站地下连续墙20 m范围内布设四个测点，测点的平面位置如图2所示。其中，G1，G2测点用来观测土体深层水平位移，通过钻孔埋设的直径为70 mm测斜管观测，测斜管底部距地表29 m；K1,K2测点用来观测土体孔隙水压，采用钻孔埋设的孔隙水压计观测，孔隙水压计埋设在对应隧道轴线处，K1,K2的标高分别为-12 m,-12.2 m。

3 监测结果及分析

3.1 孔隙水压力

图3，图4分别表示了推进过程中盾构机头与K1，K2不同距离时测得的孔隙水压计数值变化的情况。横坐标表示盾构机头距离测点的距离，纵坐标表示不同距离的孔隙水压，这里的孔隙水压是扣除初始孔隙水压后由于盾构推进挤压而产生的超孔隙水压。

1)K1。图3是盾构推过K1前后孔隙水压值变化的情况，K1的值基本呈正态分布变化，在D=+12 m～-12 m范围内，K1变化比较显著。在盾构通过K1前后其值达到最大，最大孔隙水压变化值为77.8 kPa，盾构推进速度的减小有效缓解了孔隙水压积聚的情况。盾构完全出洞后K1变化值为31 kPa，60 d后，超孔隙水压已基本完全消散，稳定在20 kPa左右。

2)K2。图4是盾构推过K2前后孔隙水压值变化的情况，同样，K2的值基本呈正态分布变化，在D=+13 m～-12 m范围内，K2变化比较显著。K2的最大孔隙水压变化值为69.7 kPa，在盾构通过K2前后其值达到最大。盾构完全出洞60 d后测得K2变化值稳定在10 kPa左右。

3.2 土体深层水平位移

图5,图6分别表示测点G1,G2处深层土体位移随盾构推进距离变化的情况。图中D表示盾构机头与相应测点的距离，正值表示沿盾构机头掘进方向未经过该测点前的距离，负值表示经过该测点后的距离。两图中的横坐标是不同距离处测得的土体深层水平位移，大于零的位移表示偏向地铁车站方向，小于零的位移表示偏向正在掘进的隧道方向。

1)G1。图5表示了推进过程中，盾构机头与G1三种不同距离时的土体深层水平位移值。由图5可看出，三条位移曲线的整体趋势是测斜管口附近向地下连续墙方向偏移，隧道轴线附近的位移往盾构推进一侧偏移。盾构推进对此处土体扰动程度较轻，管口和轴线处的最大位移值都发生在D=-14.4 m处，管口处的最大值约为10 mm，轴线处的最大值约为5 mm。

2)G2。图6表示了推进过程中，盾构机头与G2三种不同距离时的土体深层水平位移值。由图6可看出，盾构推过测点G2前后，该处的土体受到的扰动较大。三条位移曲线表现出了不同的变化规律，D=14.4 m时，位移曲线整体都往地下连续墙方向偏移，最大位移发生在管口附近，约为20 mm；而D=0 m及D=-12 m的位移曲线整体是往盾构推进一侧偏移，最大位移发生在隧道轴线附近，约为15 mm。

4 结语

1)随着盾构与孔压计距离的接近，K1,K2值基本呈正态分布变化，在D=+13 m～-12 m范围内变化比较显著，在盾构通过孔隙水压计前后其值达到最大，K1与K2的最大值分别为77.8 kPa，69.7 kPa。另外，盾构推进速度对孔隙水压影响较大。

2)盾构掘进对G1处位移影响较小，最大位移发生在管口处，约为10 mm，G2测点处深层土体位移影响较大，在通过测点G2前后，土体水平位移产生了往复的波动，波动的最大绝对值为25 mm。G1及G2处土体位移与之间D的无明显变化规律可遵循。

3)由于邻近地下连续墙的存在，盾构 掘进对周围土体的扰动程度随着隧道轴线与连续墙距离的减小而增大。

[1] 刘建航,侯学渊.盾构隧道[M].北京:中国铁道出版社,1991.

[2] 易宏伟,孙 钧.盾构施工对软粘土的扰动机理分析[J].同济大学学报,2000,28(3):277-281.

[3] 张 云,殷宗泽,徐永福.盾构法隧道引起的地表变形分析[J].岩石力学与工程学报,2002,21(3):388-392.

[4] 蒋洪胜,侯学渊.盾构掘进对隧道周围土层扰动的理论与实测分析[J].岩土力学与工程学报,2003,22(9):514-520.

On perturbation analysis of shielding on soil of low coverage side-crossing at subway stations

Cai Weibing

(ZhenjiangSuopuArchitecturalInstallationEngineeringCo.,Ltd,Zhenjiang212024,China)

Taking the section tunnel project of some side-crossing underground continuous walls along No.7 Shanghai Subway as the background, the paper analyzes the site inspection data of surrounding pore water pressure of tunnels and the soil horizontal displacement, and concludes the influential law of shielding on surrounding soil layers, so as to provide important technical reference for similar projects.

approach excavation, shield jacking, site inspection

2015-02-27

蔡卫兵(1967- )，男，工程师

1009-6825(2015)13-0190-03

U445.43

A