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内容摘要：【提要】：地铁隧道发生的过量不均匀纵向沉降对隧道结构内力、变形、接头防水、以及隧道正常运营的影响已不容忽视。
因此研究地铁盾构隧道的纵向结构性能和变形性态，是非常必要而且迫切的。
本文分析了地铁隧道纵向沉降的影响因素和作用机理；改进了隧道等效连续化的计算方法，对地铁盾构隧道纵向结构性能进行了讨论。
【提要】：地铁隧道发生的过量不均匀纵向沉降对隧道结构内力、变形、接头防水、以及隧道正常运营的影响已不容忽视。
因此研究地铁盾构隧道的纵向结构性能和变形性态，是非常必要而且迫切的。
本文分析了地铁隧道纵向沉降的影响因素和作用机理；改进了隧道等效连续化的计算方法，对地铁盾构隧道纵向结构性能进行了讨论。
1 引言随着我国城市化程度迅速提高，国内许多大城市都竞相发展以地铁为主干线的快速轨道运输系统（rts）。
北京、上海、广州、南京、深圳等地相继开展大规模的地铁建设。
随着盾构施工技术和施工工艺的发展成熟，盾构施工法以其对城市地面环境影响小的特点，成为城市环境下地铁隧道的主要施工方法。
由此也发现，在饱和、灵敏度高的软土地区，盾构隧道经常发生较大的不均匀纵向沉降，其对隧道纵横向的内力、变形、接头防水、及隧道正常运营的影响已不容忽视。
因此研究盾构隧道的纵向结构性能和变形性能，分析隧道纵向沉降的影响因素，是非常必要而且迫切的［1］［2］。
国际隧道协会（ita）在2000年盾构法隧道设计指导中提出在必要时将隧道纵向沉降的影响列入荷载种类的其他荷载项予以考虑［3］。
上海市地基基础设计规范对盾构隧道设计的规定中也提出必要时尤其在隧道下卧土层土性变化处应考虑隧道纵向不均匀沉降对隧道内力的影响［4］。
这表明隧道纵向沉降尤其是不均匀沉降对隧道的影响已经引起国内外工程界的重视，但以上二者都没有明确提出具体应该如何考虑隧道纵向沉降的影响和隧道的纵向结构性能，需要进行进一步的深入研究。
2 隧道纵向沉降影响因素分析2.1 施工期间的影响施工期间隧道沉降主要是由于盾构推进时对周围土体的扰动，以及注浆等施工活动引起的；主要包括以下几个方面的因素：①开挖面底下的土体扰动；②盾尾后压浆不及时不充分；③盾构在曲线推进或纠偏推进中造成超挖；④盾壳对周围土体的摩擦和剪切造成隧道周围土层的扰动；⑤盾构挤压推进对土体的扰动。
地铁隧道盾构法施工中的地面沉降问题分析张志斌发布时间：2021-08-05T18:13:13.134Z 来源：《基层建设》2021年第21期作者：张志斌[导读] 摘要：随着时代不断发展，地铁交通已经成为人们出行的重要方式，相比于传统方式更具有优势，促使人们享受便捷的服务。
粤水电轨道交通建设有限公司摘要：随着时代不断发展，地铁交通已经成为人们出行的重要方式，相比于传统方式更具有优势，促使人们享受便捷的服务。
地铁工程的不断增加促使人们对其施工的安全性、稳定性以及先进性提出全新的要求。
因此，灵活应用先进的盾构法施工，可以有效的解决地面沉降问题，提升地面建筑结构的安全性，为人们提供优质的服务。
关键词：地铁隧道；盾构法；地面沉降一、盾构法引起的地面沉降原因隧道盾构法施工中引起地面沉降的主要原因就是由于隧道开挖使得地层损失以及土体受扰动后固结性降低这两种原因造成的。
1.在隧道开挖过程中，引起地层损失的主要因素有：①由于开挖面土体的水平支护应力小于原始侧向应力引起的土体移动；②千斤顶漏油或回缩引起的盾构后退；③由于压浆量不足、压力不合适或者压浆时间不及时而引起的土体被挤入盾尾空隙中；④由于设计需要进行曲线、抬头以及纠偏推进时推进方向改变而引起的；⑤由于盾构推进中的障碍物移动引起空隙且没有及时填充；⑥在土压以及盾构管片拼装过程中出现变形引起的。
2.在隧道盾构施工中土体受到扰动而在周围产生超孔隙水压力，而在盾构推进中随着土体表面应力的释放而降低此水压力，并将孔隙中的水挤压出来，从而导致地面沉降的发生。
此外，由于挤压或者压浆作用在地层周围形成正值超空隙水压力区，在施工后一段时间后自动复原时会进行地层排水而引起固结变形，造成地面沉降。
二、地铁隧道盾构施工中地面沉降因素1.盾构深埋因素造成地面沉降的主要影响因素就是盾构深埋，在软土隧道开挖施工中，一般盾构埋深应该将深度控制在6~10m比较合适。
在盾构建设的过程中，相关系数通过沉降槽的沉降量的计算为0.976。
地铁盾构隧道纵向结构力学
地铁盾构隧道的纵向结构力学是指该隧道在纵向方向上所受到的力学力和应力的分析和计算。
地铁盾构隧道的纵向结构力学主要涉及以下几个方面：
1. 自重和地表荷载：地铁盾构隧道在纵向方向上受到自身的重量以及地表上的荷载作用，这些力对隧道结构形成的应力进行分布和影响。
2. 水平耐力：地铁盾构隧道通过受到地下水压力的作用，需要具备足够的水平耐力来抵御侧向力和水压力。
3. 温度影响：地铁盾构隧道的纵向结构应考虑到温度的影响，因为隧道工程往往会伴随着温度的变化，这会引起隧道结构形态和应力的改变。
4. 地震力：地铁盾构隧道的纵向结构设计还需要考虑地震力的影响。
地震会对隧道结构产生动力荷载，需要对隧道结构进行抗震设计和计算。
5. 其他各类外力：地铁盾构隧道的纵向结构还需要考虑其他各类外力的影响，如交通载荷、管线移动等。
综上所述，地铁盾构隧道纵向结构力学是一个复杂的工程学科，需要综合考虑多种影响因素，进行分析、计算和设计，以确保隧道的结构安全和稳定。
《地下铁道》7.9 盾构施工引起的地表沉降和隆起隧道与地下工程系7.9 盾构施工引起的地表沉降和隆起◆例如：南京地铁1号线某标在富水粉细砂地层盾构始发时出现两次流沙现象, 地面下陷1.5m。
管线破坏房屋倒塌◆盾构施工引起的地层损失和隧道周围受扰动土体的固结沉降是引起地表沉降的主要原因。
1.地层损失(1)定义：◆地层损失是盾构施工中实际开挖土体体积和竣工隧道体积(包括在隧道外围压注的浆体)之差。
◆地层损失率以占盾构理论排土体积的百分比V l (%)来表示。
则单位长度地层损失为 ◆隧道周围的土体在弥补地层损失的过程中，发生地层移动，引起地面沉降。
200(%) r V V l π⨯=◆第二类：属于不正常的地层损失，是一种由人为因素而引起的本来可以避免的地层损失。
◆第三类：属于灾害性的地层损失，盾构开挖面发生土体急剧流动或暴发性的崩坍，引起灾害性的地面沉降。
1.地层损失(3)引起地层损失的主要因素②盾构后退●在盾构暂停推进中，由于盾构推进千斤顶漏油回缩而可能引起盾构后退，使开挖面土体坍落或松动，造成地层损失。
③土体挤入盾尾空隙●当盾尾离开衬砌时，在衬砌上方形成所谓的“建筑空隙”，由于向建筑空隙中压浆不及时，压浆量不足，压浆压力不适当，使得盾尾后的隧道周边土体失去原始三维平衡状态，而向这一建筑空隙中移动，引起地层损失。
在含水不稳定地层中，这往往是引起地层损失的主要因素。
2.受扰动土体的固结沉降固结沉降分为：主固结沉降和次固结沉降两种。
(1)主固结沉降◆盾构推进中的挤压作用和盾尾的注浆作用会使隧道周围的地层中形成超孔隙水压力，这种压力在盾构施工后的一段时间内就会消失，在此过程中地层发生排水固结变形，引起地表沉降，这种因孔隙水压力变化而产生的沉降，称为主固结沉降。
(2)次固结沉降◆土体受到扰动后，土体骨架还会继续发生压缩变形，这是一种蠕变，在这种变形过程中产生的地面沉降称为次固结沉降。
它的持续时间比较长，长的可持续几年以上。
地铁盾构施工中地面沉降原因分析及应对地铁盾构施工是近年来城市地铁建设中常见的一种施工方式。
其具有施工效率高、环境影响小等优点，因此被广泛应用于地铁工程的建设中。
在盾构施工过程中，地面沉降问题一直是工程建设中一个值得重视的问题。
地面沉降不仅会对周边建筑物和地下管线造成影响，还可能引发安全隐患。
在盾构施工过程中，必须对地面沉降进行深入分析，并采取有效措施进行应对，以保障施工安全和周边环境的稳定。
1. 地质条件地下地质条件是盾构施工中地面沉降的一个重要影响因素。
地下岩土的稳定性和承载能力直接决定了盾构施工中地面沉降的大小和范围。
如果地下岩土的稳定性较差，容易发生沉降问题。
如果地下存在较大的地下水位变化或者土壤有较大变形性质，也会对地面沉降造成影响。
2. 盾构施工参数盾构施工参数的选择对地面沉降影响较大。
施工过程中的盾构机开挖速度、土压平衡控制、注浆情况等参数的选择都会对地面沉降造成一定程度的影响。
如果这些参数设定不合理，就会导致地面沉降超出设计范围。
4. 周边建筑物和地下管线盾构施工过程中，周边建筑物和地下管线的存在也会对地面沉降造成影响。
如果周边建筑物和地下管线是老旧或者弱平衡结构，就会对地面沉降产生不利影响。
5. 环境因素环境因素也是地面沉降的重要影响因素。
如气候条件、降雨情况、地下水位变化等，都会对地面沉降产生一定的影响。
二、应对地铁盾构施工中地面沉降的措施1. 严密的监测和预警系统在盾构施工过程中，必须建立严密的地面沉降监测和预警系统。
通过实时监测地面沉降情况，一旦发现地面沉降超出预期，就能及时采取应急措施，以减少对周边环境和建筑物的影响。
2. 合理的施工方案在盾构施工过程中，必须采用合理的施工方案，包括盾构机的开挖速度、土压平衡控制、注浆情况等参数的合理设定，以减少地面沉降的可能性。
3. 加强支护和加固措施在盾构施工过程中，必须加强支护和加固措施，以减少地面沉降的风险。
包括合理设置盾构机的开挖方式、支护结构的设置等，以保障周边建筑物和地下管线的稳定。
地铁盾构施工中地面沉降原因分析及应对1. 引言1.1 引言地铁盾构施工是一种常见的地下工程施工方式，通过盾构机在地下开挖隧道，是城市地铁建设的重要工艺之一。
在地铁盾构施工过程中，地面沉降是一个不可避免的问题，会给周围环境和建筑物带来一定的影响。
对地面沉降原因进行分析并有效应对是非常重要的。
在本文中，我们将针对地铁盾构施工中地面沉降的原因进行深入探讨，并介绍地下水位变化、地下土层变动、盾构施工技术以及沉降监测与控制这几个方面的内容。
通过深入分析这些因素，可以帮助我们更好地理解地铁盾构施工中地面沉降的机理，从而采取有效措施来减少地面沉降对周围环境和建筑物的影响，保障施工过程的安全和顺利进行。
部分是整篇文章的开端，只有充分了解地铁盾构施工中地面沉降的原因，才能更好地理解后续部分的内容。
接下来我们将对地面沉降的原因进行详细分析。
2. 正文2.1 地面沉降原因分析地面沉降在地铁盾构施工过程中是一个常见的问题，主要原因可以归纳为地下水位变化、地下土层变动和盾构施工技术等因素。
地下水位变化是导致地面沉降的重要原因之一。
在盾构施工过程中，地下水位的变化会影响周围土层的稳定性，导致土层松动和沉降。
特别是在地下水位波动较大的地区，地面沉降问题更为突出。
地下土层变动也会引起地面沉降。
盾构施工过程中，土层受到挖掘和开挖等操作的影响，可能会导致土层紧密度的改变，进而引起地面沉降。
地下土层的物理性质和结构也会对地面沉降产生影响。
盾构施工技术的不当使用也可能导致地面沉降。
如果施工工艺不合理或操作不当，可能会对周围土层造成不可逆的破坏，进而引发地面沉降问题。
地面沉降是一个综合性问题，需要综合考虑地下水位变化、地下土层变动和盾构施工技术等多个因素。
只有对这些因素进行全面分析和有效控制，才能有效应对地面沉降问题。
在下文中，我们将进一步讨论如何有效监测和控制地面沉降。
2.2 地下水位变化地下水位变化是导致地铁盾构施工中地面沉降的重要原因之一。
浅析地铁隧道结构的沉降原因摘要：地铁隧道发生的过量不均匀纵向沉降对隧道结构内力、变形、接头防水、以及隧道正常运营的影响已不容忽视。
因此研究地铁盾构隧道的纵向结构性能和变形性态，是非常必要而且迫切的。
本文分析了地铁隧道沉降的影响因素和作用机理。
关键词：地铁隧道；沉降；原因分析1 原因分析1.1 下卧土层的不均匀性下卧土层的不均匀性是隧道产生纵向不均匀变形的基本原因。
实际工程中，沿隧道纵向分布的各土层性质不同而且分层情况、土层过渡情况、隧道埋深也随时在变化。
由于土性不同而决定的土层的扰动、回弹量、固结和次固结沉降量、沉降速率、沉降达到稳定时间等都有不同程度的差别，导致隧道发生不均匀沉降。
一般情况下，隧道下卧土层类别变化处正是隧道发生较大不均匀沉降的地方。
上海打浦路越江隧道在长期使用的16年中，下卧土层为接近砂性土的隧道段，沉降增量只有40-50mm；而下卧土层为松软的淤泥质粉质粘土的隧道段，其沉降增量大于100mm；两者相差接近一倍。
1.2 隧道上方地面承受较大荷载上方地面承受较大荷载也将导致隧道产生较大沉降。
特别是当加载面积较大、压缩土层较厚时，在附加应力的作用下，隧道沉降量会大幅增加。
由于隧道下部土体的反力总小于未修建隧道前此处土的自重应力，隧道下卧土层压缩模量比修建隧道以前有所降低，而且受施工扰动的隧道下卧土层的长期次固结在地面加载时依然在继续。
地铁隧道一般都要穿越城市闹市区，市中心建筑密度大，高楼林立。
这样大面积的建筑物尤其是高层建筑沿地铁隧道沿线排列，其建筑载荷产生的附加应力对地层沉降的影响是相当大的。
1.3 地铁隧道邻近周边的施工影响1.3.1 地铁临近的建筑载荷地铁隧道一般都要穿越城市闹市区，市中心建筑密度大，高楼林立。
这样大面积的建筑物尤其是高层建筑沿地铁隧道沿线排列，其建筑载荷产生的附加应力对地层沉降的影响是相当大的。
而且地铁隧道下部土层的性质和压缩土层的厚度也在变化，不同性质、厚度的土层对附加应力的固结作用的反应有很大的差异，从而导致隧道产生纵向不均匀沉降。
地铁隧道盾构法施工中的地面沉降问题及处治措施摘要：近年来，我国的地铁隧道工程建设越来越多，地铁隧道建设环境错综复杂，在应用盾构法期间易发生地面沉降问题，阻碍正常施工，甚至诱发安全事故。
文章首先探讨盾构法施工阶段发生地面沉降的主要成因，提出适应的处治措施。
关键词：地铁隧道；盾构法；地面沉降引言地铁交通当前已经成为了各大城市中非常重要的交通工具，随着地铁交通的发展，地铁工程也在不断的增加，在地铁隧道施工中盾构技术的先进性和安全性使得其应用的范围越来越广泛。
地铁的修建一般都是在城市的中心，地下的管线以及地面的建筑都比较多，在隧道的开挖中势必会影响到地层稳定，造成地表的沉降。
盾构施工中引起的地面沉降情况会更加严重，甚至直接威胁到地面上的建筑结构安全。
1盾构法引起的地面沉降原理在地铁隧道盾构施工过程中，会在一定程度上影响施工现场周围土层的稳定性，进而导致地面沉降发生，尤其在一些软土地铁隧道施工中地面沉降时有发生（图1）。
图1地面横向沉降槽示意1.1地面沉降的发展过程其中，在地铁隧道施工过程中，盾构施工技术在施工中的运用会引发地面沉降，其施工沉降可以划分为以下5个主要阶段（表1）。
表1盾构施工地表沉降形成原因1.2隧道开挖使得地层损失在地铁隧道盾构施工中，我们要兼顾多个方面的影响因素，盾构施工包含了多个操作环节，在对地层进行开挖的过程中，受外部作用力的影响，隧道外层的物质会随着内部向心力涌入到隧道中，彼此相互挤压移动，对地层的稳定性影响较大。
隧道开挖后，地表土体结构会发生改变，特别是在使用盾构法施工中，对应力的把控是比较严格的，如果应力波动幅度过大，那么随着地层的移动和土体的缺失，地层就会呈现一个不稳定波动，出现较多的土体隆起。
土体被挤入盾尾的空隙中，隧道向外扩充，如果压降量没有达到预期的标准，就会使得压浆压力出现范围性波动，导致盾尾坑道土体失衡，尤其是在水体含量不稳的地层，更容易出现地面大幅度波动沉降问题。
摘要近年来，国内外几次强烈的地震，对地下结构造成不同程度的影响。
包括地铁盾构隧道在内的地下结构抗震性能问题，已引起人们的普遍关注。
随着对世界各地积累的大量震害资料分析工作的不断深入，人们也逐渐认识到：使用传统的静力和拟静力方法，分析地下结构的抗震问题具有较大的局限性；相比而言，使用计算机进行辅助计算和分析的动力有限元方法，对地下结构进行地震反应分析显示出了明显的技术优势。
本文以广东地区的地层条件为依托，利用通用商业有限元软件ADINA，对地铁盾构隧道结构的横向与纵向的地震响应问题，进行系统地分析和研究，具体包括：盾构隧道结构参数、地震波强度参数、激振形式参数、衬砌强度参数以及地层条件参数等因素，对地铁盾构隧道结构的地震响应产生的影响，以期为工程抗震设计提供参考和依据。
本文的主要工作概括如下：(1) 在前人工作的基础上，着重对地下结构物的地震响应特征、抗震分析方法两方面的专业文献，进行了较系统的归纳与分析，指出了本文研究工作的意义所在。
(2) 从土的动力本构、地层的动力响应、土和结构的动力相互作用和Newmark-β求解方法等关键内容入手，对土-结构动力分析有限元的理论及其实现方法，进行了阐述和分析，为本文地铁盾构隧道结构地震响应的数值分析奠定了基础。
(3) 系统地介绍了结构动力有限元分析的粘弹性人工边界的实质及其实现方式。
(4) 以位于单一地层盾构隧道与位于复合地层盾构隧道的赋存条件不同为主要影响因素，通过对盾构隧道横向地震双向激励进行动力有限元对比分析，得出了盾构隧道结构的水平向与竖向位移，都没有随地震波加速度衰减变弱，而是继续保持有一定周期的较稳定的震动模态；在双向地震波激励作用下，一个地震波作用持时内，盾构隧道结构的竖向振动频率高于水平向振动频率；位于单一土层隧道主体结构的振动频率和最大位移差都低于隧道主体结构位于复合土层。
(5) 建立了盾构隧道与周围土层的三维有限元模型，分析不同条件下盾构隧道的地震响应，得出了在整体上，隧道地震响应位移普遍在2-3cm以下，相比较于地上结构，地下结构在地震作用下的变形相对较小；在软弱地层、或地层条件变化、或赋层复杂的情况下，隧道衬砌结构可能产生异常的动应力集中，不同力学性能地层分界面上的应力计算结果比单一土层中的计算结构提高了10%~13%。
