第3卷第7期2007年12月地下空间与工程学报ChineseJournalofUndergroundSpaceandEngineeringV01．3Dee．200r7黄土地区隧道盾构法施工引起的地表沉降分析‘刘银利(西安建筑科技大学建筑设计研究院西安710055)摘要：盾构法施工在城市地下工程建设中有着广泛的应用前景。选取西安地铁二号线隧道，建立了盾构施工三维有限元模型，分析了隧道盾构法施工引起的地表沉降，并对影响地表沉降的有关因素进行了研究。所得到的结论对地铁隧道盾构施工具有一定的指导意义。关键词：黄土；隧道；盾构法；地表沉降；数值模拟中图分类号：TU471文献标识码：A文章编号：1673-0836(2007)07．1224-04AnalysisonGroundSurfaceSubsidenceofMetroTunnelInducedbyShieldConstructioninLoessLIUYin—．1i(舭概删脑切Inaiz砒-瓜’矾UnlversilyofArch胁andTechnology-Xi’∞710055-China)Abstract：Shieldtunnelisartattractiveexcavationmethodintheconstructionofmunicipalundersround伽|gi-neerins．AtunnelinthelineNo．2ofXi’ansubwayw∞takenasexampleand3DFEMmodelwa9usedtOanalyzetheground蜘—h∞subsidence．ThecondusionsdrawnfromtheanalysiscanprovidevaluableI彘ren∞fortheprac-rice．Keywords：loess；tunnel；shield—driven；ground8ud如subsidence；numericalsimulation1引言盾构法施工引起的地表沉降成为值得关注的问题之一，围绕这一问题已做了不少研究工作【1．5】。盾构法在黄土地区修建隧道尚属首次，本文以西安地铁二号线某区间地质资料为例，研究了地基土压缩模量、内摩擦角、粘聚力、覆土厚度、隧道直径、开挖面压力、盾尾空隙填充率、注浆压力、盾构机推力、开挖步长等因素对地表沉降的影响，可为类似工程施工提供参考。2计算模型的建立西安地铁二号线隧道盾构法施工的基本情况为：盾构机长8．0m，外径6．35m，管片宽lm，厚35cm，衬砌为通缝拼装，盾尾空隙宽7cm，盾构刀盘外径比盾构壳外径大1cm。地基土主要由填土、黄土及古土壤层组成，粉粒含量一般在60％以上，富含碳酸盐，垂直节理发育。地下水位5．5m，隧道轴线埋深12m，各土层厚度及有关物理力学参数见图1。3地表沉降影响因素分析3．1隧道覆土厚度和外径的影响覆土厚度分别取H=12．0m、15．0m、20．0m、25．0m、30．0m，对于每种覆土厚度，盾构外径分别取为D=4．0m、6．0m、8．0m、10．0m、12．0m进行计算。不同覆土厚度(此时隧道直径取为4．0m)情况下，地表最大沉降与隧道覆土厚度H的关系如图2所示。不同覆土厚度情况下地表沉降都随着盾构外径的增加而增加，也基本呈线形关系，这说明在相同地层损失情况下隧道覆土厚度越大，沉降槽范围越大，最大地表沉降就会越小。·收稿日期：2007-08—10(修改稿)。+作者简介：刘银利(1970．)，女，陕西渭南人，工程师，主要从事建筑结构设计工作。2007年第7期刘银利，等：黄土地区隧道盾构法施工引起的地表沉降分析Y=16kg／mt上覆层黄土E=7．1Mpau=0．3o墨o膏土、古壤土Y--_17．8kg／E=14Mpav=0．3Y=19kg／w古壤土E=[4Mpav=0．3图1地层剖面及隧道位置Fig．1Profile0fthesoftandtunnel图2地表最大沉降与盾构外径的关系Fig．2Therelationbe晰嘲S—andD不同隧道外径(此时覆土厚度为10．0m)情况下，地表最大沉降与隧道外径D的关系如图3所示。不同盾构外径情况下地表沉降都随覆土厚度的增加而减小，且基本呈线性关系，这说明在相同覆土厚度情况下沉降槽宽度不变，盾构隧道外径越大由盾构施工引起的单位长度的地层损失就越大，在相同沉降槽宽度的情况下最大地表沉降也越大。图3地表最大沉降与覆土厚度的关系Fig．3TherelationbetweenS。andH最大沉降和覆土厚度与盾构外径之比H／D的关系如图4所示。可以看出，地表最大沉降随覆土厚度与盾构外径之比H／D增加而减小。隧道覆土厚度和隧道盾构机外径对地表沉降的影响非常大，可以看出在地层条件允许的情况下，隧道设计时增加隧道埋深是减小地表沉降的有效途径。图4地表最大沉降与H／D的关系图Fig．4TherelationDetweeltS。andH／D3．2黄土粘聚力C的影响盾构半径r=2．0m，覆土厚度H=12．0m时，地表最大沉降与地基土粘聚力的关系如图5所示。可以看出...
