工学lecture10地下工程施工环境影响与保护.ppt

圭枕直芍肆尿序恩旗临租梆巧椒疥殆嫉唁几辽叁涎院观砰乏掩肯通敢亚铬[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护地地 下下 工工 程程 设设 计计 原原 理理第10章 地下工程施工环境影响与保护 主讲教师主讲教师 ：胡敏云：胡敏云怪瀑吧瓤尽坐障绽蜂套趣淬辛址摈浅硝毫梯醛恶填热聘刁将溯怀埋相侣皇[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护浙江工业大学建筑工程学院主要内容主要内容n基坑开挖工程的环境土工问题基坑开挖工程的环境土工问题n地下水对环境的影响地下水对环境的影响n盾构掘进对环境的影响盾构掘进对环境的影响字定腋坊俗躁蒙应糕诚掺铺佬女臭邢奠齿筷揭坟策抚榴访眨吮氮便柿甩冯[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护浙江工业大学建筑工程学院1. 1. 软土深、大基坑工程及其环境土工问题软土深、大基坑工程及其环境土工问题n地表沉降与土层位移地表沉降与土层位移（（1 1）墙体弹性变位；）墙体弹性变位；（（2 2）基坑卸载回弹、塑性隆起、降水不当引起的管涌、翻砂；）基坑卸载回弹、塑性隆起、降水不当引起的管涌、翻砂；（（3 3）墙外土层固结沉降；）墙外土层固结沉降；（（4 4）井点或深井降水带走土砂；）井点或深井降水带走土砂；（（5 5）墙段接头处土砂漏失；）墙段接头处土砂漏失；（（6 6）槽壁开挖，地层向槽内变形。

槽壁开挖，地层向槽内变形一、基坑开挖工程的环境土工问题一、基坑开挖工程的环境土工问题坑壁围护结构坑壁围护结构:地下连续墙地下连续墙水泥土搅拌加灌注式排桩水泥土搅拌加灌注式排桩（（1 1））~ ~（（3 3）主要造成了墙后土）主要造成了墙后土层位移和地表沉降；层位移和地表沉降； （（4 4））~ ~（（6 6）则应从施工技术、）则应从施工技术、经验与管理上加以控制，使之减经验与管理上加以控制，使之减低到最小的允许限度低到最小的允许限度 锨舍礁噬菊继絮估斥咒株宣她柔待熏篮屿羚镊滔尸疫画驴骸程瑶轻奥升寂[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护浙江工业大学建筑工程学院n 基坑变形控制的环保等级标准基坑变形控制的环保等级标准保保 护护等等 级级地面最大沉降量及地面最大沉降量及围护结构水平位移控制要求围护结构水平位移控制要求环境保护要求环境保护要求特级特级1.1.地面最大沉降量地面最大沉降量0.1%H0.1%H2.2.围护墙最大水平位移围护墙最大水平位移0.14%H0.14%H3.Ks3.Ks≥≥2.22.2基坑周围基坑周围10m10m范围内设有地铁、共范围内设有地铁、共同沟、煤气管、大型压力总水管等同沟、煤气管、大型压力总水管等重要建筑及设施、必须确保安全重要建筑及设施、必须确保安全一级一级1.1.地面最大沉降量地面最大沉降量0.2%H0.2%H2.2.围护墙最大水平位移围护墙最大水平位移0.3%H0.3%H3.Ks3.Ks≥≥2.02.0离基坑周围离基坑周围H H范围内设有重要的干范围内设有重要的干线水管、对沉降敏感的大型构筑物、线水管、对沉降敏感的大型构筑物、建筑物建筑物二级二级1.1.地面最大沉降量地面最大沉降量0.5%H0.5%H2.2.围护墙最大水平位移围护墙最大水平位移0.7%H0.7%H3.Ks3.Ks≥≥1.51.5离基坑周围离基坑周围H H范围内设有较重要支范围内设有较重要支线管道和建筑物、地下设施线管道和建筑物、地下设施三级三级1.1.地面最大沉降量地面最大沉降量1%H1%H2.2.围护墙最大水平位移围护墙最大水平位移0.7%H0.7%H3.Ks3.Ks≥≥1.21.2离基填坑周围离基填坑周围30m30m范围内设有需保范围内设有需保护的建筑设施和构筑物、地下管线护的建筑设施和构筑物、地下管线统舱吧岳筏巴碘储掏戈填冰留告童讳豆哭儒搐砾啸谅阴渠杀斡琐冬船副牵[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护浙江工业大学建筑工程学院n 基坑施工的时空效应问题基坑施工的时空效应问题（（1）基坑施工稳定和变形）基坑施工稳定和变形①①基底土方基底土方每步开挖的空间尺寸每步开挖的空间尺寸（平面大小和每步挖深）。

平面大小和每步挖深）②②开挖顺序开挖顺序③③无支撑情况下，每步开挖土体的无支撑情况下，每步开挖土体的暴露时间暴露时间tr④④围护结构围护结构水平位移水平位移⑤⑤基底基底抗隆起的稳定性抗隆起的稳定性Ks 2）基坑施工的时空效应）基坑施工的时空效应①①开挖一支撑原则：开挖一支撑原则：分段、分层、分步（分块）、对称、平衡、限时；分段、分层、分步（分块）、对称、平衡、限时；②②对分段、分部捣筑的现浇钢筋混凝土框架支撑，注意对分段、分部捣筑的现浇钢筋混凝土框架支撑，注意局部平衡局部平衡 ；；③③理论导向，量测定量，经验判断理论导向，量测定量，经验判断 ；；④④摈弃以大量人工加固基坑来控制其变形的传统作法摈弃以大量人工加固基坑来控制其变形的传统作法3）围护结构内、外主动与被动土压力的取值）围护结构内、外主动与被动土压力的取值基坑保基坑保护等等级土性土性侧压力系数力系数K基坑保基坑保护等等级土性土性侧压力系数力系数K特特级软粘土粘土硬粘土硬粘土0.75~0.550.55.~0.40二二级软粘土粘土硬粘土硬粘土0.60~0.450.40~0.30一一级软粘土粘土硬粘土硬粘土0.70~0.500.45~0.35三三级软粘土粘土硬粘土硬粘土0.60~0.400.40~0.20谓简妓例讲鹃褒猫熬剁莫周俏梦叁蟹诫划猖乾沁阎鄂硬嗓傣梆霓竭活主韭[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护浙江工业大学建筑工程学院n 地铁车站深大基坑的施工技术要求地铁车站深大基坑的施工技术要求(1)先撑后挖，留土堤；先撑后挖，留土堤；(2) 对支撑施加设计轴力对支撑施加设计轴力(30%~70%)的预应力；的预应力；(3) 每步开挖及支撑的时限每步开挖及支撑的时限tr≤24h；；(4) 坑内井点降水以固结土体、改善土性，减少土的流变发展。

坑内井点降水以固结土体、改善土性，减少土的流变发展基坑分段、分层、分步开挖一支撑施工示意基坑分段、分层、分步开挖一支撑施工示意粳恋肆埃胎娥号箩墙易遇剐卉吓惕多煌筏冕没皑符诉葵坟罐搽绿喻咋跑贱[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护浙江工业大学建筑工程学院n 变形监控变形监控(1)施工工况实施情况跟踪观察；施工工况实施情况跟踪观察；(2)日夜不中断的现场监测与险情及时预测和预报；日夜不中断的现场监测与险情及时预测和预报； (3)定量反馈分析，信息化设计施工；定量反馈分析，信息化设计施工；(4) 及时修改、调整施工工艺参数；及时修改、调整施工工艺参数；(5) 及时提出、检验、改进设计施工技术措施及时提出、检验、改进设计施工技术措施游旗飞铬凶祈毯汹癸翻南刃版墩褪湍味渤簇舞苛盐馆哇晨秀帘疗谣纤晦睹[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护浙江工业大学建筑工程学院2. 深基坑周围地表沉降分析深基坑周围地表沉降分析1)1)支护结构变位引起地表沉降估算方法支护结构变位引起地表沉降估算方法①①地表沉降曲线为正态分布：地表沉降曲线为正态分布：②②地表沉降范围为：地表沉降范围为：③③墙体水平位移墙体水平位移y ymaxmax为墙后地表沉降为墙后地表沉降δδmaxmax的的1.41.4倍倍 ④④沉降曲线包络面积沉降曲线包络面积FsFs与支护结构变位曲线包括面积与支护结构变位曲线包括面积FwFw之比为：之比为：巡毕粉棉采伟森好仔氯桑肇相涧锌娩吠嗓雀劳询伞篮五先络锋晚核艘簧益[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护浙江工业大学建筑工程学院基坑开挖引起支护结构侧移和地表沉降基坑开挖引起支护结构侧移和地表沉降 眨直梅捂待俏盔兑再荒益奶皖席启菲货财蛔褂输傻倒辆槐柔低哟男吝邻返[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护浙江工业大学建筑工程学院2）减少沉降的措施）减少沉降的措施使使δ≤[δ]。

具体措施为：具体措施为：（（1 1）采取刚度较大的地下连续结构；）采取刚度较大的地下连续结构；（（2 2）分层分段开挖，并设置支撑；）分层分段开挖，并设置支撑；（（3 3）基底土加固；）基底土加固；（（4 4）坑外注浆加固；）坑外注浆加固；（（5 5）增加维护结构入土深度和墙外围幕；）增加维护结构入土深度和墙外围幕；（（6 6）尽量缩短基坑施工时间；）尽量缩短基坑施工时间；（（7 7）降水时，应合理选用井点类型，优选滤网，适当放缓降水漏斗线）降水时，应合理选用井点类型，优选滤网，适当放缓降水漏斗线坡度，设置隔水帷幕；坡度，设置隔水帷幕；（（8 8）在保护区内设回灌系统；）在保护区内设回灌系统；（（9 9）尽量减少降水次数尽量减少降水次数喜吠雨沽剧童唇纪客夷恍侯别雨抵偿徘聋雏列展脚湾闯符积晚占悦拢邮鸽[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护浙江工业大学建筑工程学院3 .深基坑开挖引起临近地下管线的位移分析深基坑开挖引起临近地下管线的位移分析地下管线位移计算可按竖向和水平两个方向的位移分别计算地下管线位移计算可按竖向和水平两个方向的位移分别计算。

根据需要自学根据需要自学梳柔勇咳蹦沥肤步外潜猾间铆变那刃灿抬慈拣岂置旷搐化怀眩迷况哥监咱[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护浙江工业大学建筑工程学院（（1）） 地表沉陷范围地表沉陷范围①①地表沉陷范围地表沉陷范围设沉陷区长度取基坑边长的设沉陷区长度取基坑边长的2 2倍，宽度倍，宽度ωω取为：取为：②②纵向沉陷曲面纵向沉陷曲面: : 纵向沉陷曲面取为抛物面，顶点位于纵向沉陷曲面取为抛物面，顶点位于00’00’线（中轴线）上，线（中轴线）上，AA’AA’、、BB’BB’上总的沉陷值为零上总的沉陷值为零西踪丁肪跨壬儿截阿谅慈盛卑顺钢捧绽人酝一铸歇力渴期碳拐牧蝴渠肌稠[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护浙江工业大学建筑工程学院（（2）地下管线竖向位移计算）地下管线竖向位移计算地下管线位移曲线地下管线位移曲线(a)(a)铰支座情况铰支座情况 (b) (b)固定支座情况固定支座情况搞妙襟试诞拉日驱细哨逊赡压氟芋助浴渝普瘁毡丢赌外沮辅客贮搏拽虽斯[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护浙江工业大学建筑工程学院沉陷曲线沉陷曲线n地面超载传至地下管线顶部的竖向荷载为地面超载传至地下管线顶部的竖向荷载为q1：：匪官蓑赖爹枢吃杆畔枪鼠迫宾仕疲暗悯糟诞靶服帐屑友釉挪等蔷屿崎符诗[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护浙江工业大学建筑工程学院I区（沉陷区）的竖向位移方程区（沉陷区）的竖向位移方程y(x)：：II区（非沉陷区）区（非沉陷区） y’(x)：：克雷洛夫函数克雷洛夫函数 应根据边界条件，确定地下管线竖向位移方程中的常系数，边界条件不应根据边界条件，确定地下管线竖向位移方程中的常系数，边界条件不同，求得的常系数亦不同，从而得到不同的位移方程。

同，求得的常系数亦不同，从而得到不同的位移方程账凡裳寂莽策汁如隘脾庙敞毁蚜歉级巾拿淬用汞抬绝炬讽违垒涩京婴他蟹[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护浙江工业大学建筑工程学院（（3）地下管线水平位移微分方程的求解）地下管线水平位移微分方程的求解n地下管线水平位移方程地下管线水平位移方程n其中其中晤疆筛山翰慰础湍供甸霉雁纺祝酗驶就家堑代匪系医奥狙汹肖涡佰指嘿檬[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护浙江工业大学建筑工程学院（（4）地下管线合理计算模型分析）地下管线合理计算模型分析 进行地下管线竖向位移分析时，进行地下管线竖向位移分析时，按固定支座的弹性地基梁按固定支座的弹性地基梁分析是能满足实际要求的，是较合理计算模型分析是能满足实际要求的，是较合理计算模型 奈宗坛微撞扦泌洋拒式抱戮天劈厚俗掷棠济拾完哨落捌熄于粘浪斑怎熟维[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护浙江工业大学建筑工程学院二、地下水对环境的影响二、地下水对环境的影响1. 地下水位变化引起的环境岩土工程问题地下水位变化引起的环境岩土工程问题1）地下水位上升的情况）地下水位上升的情况（（1）浅基础地基承载力降低）浅基础地基承载力降低;（（2）砂土地震液化加剧；）砂土地震液化加剧；（（3）建筑物震陷加剧）建筑物震陷加剧（（4）土壤沼泽化、盐渍化；）土壤沼泽化、盐渍化；（（5）岩土体产生变形、滑移、崩塌失稳等不良地质现象；）岩土体产生变形、滑移、崩塌失稳等不良地质现象；（（6）地下水位的冻胀作用的影响；）地下水位的冻胀作用的影响；（（7）对建筑物的影响；）对建筑物的影响；（（8）对湿陷性黄土、崩解性岩土、盐渍岩土的影响；）对湿陷性黄土、崩解性岩土、盐渍岩土的影响；（（9）膨胀性岩土产生胀缩变形。

膨胀性岩土产生胀缩变形 2）） 地下水位下降的情况地下水位下降的情况 地下水位下降地下水位下降往往会引起地表塌陷、地面沉降、海水入侵，地裂缝的产生和复活以及往往会引起地表塌陷、地面沉降、海水入侵，地裂缝的产生和复活以及地下水源枯竭，水质恶化等一系列不良地质问题，并将对建筑物产生不良的影响地下水源枯竭，水质恶化等一系列不良地质问题，并将对建筑物产生不良的影响宁伯运啤滋聘榴摇檄繁吱砷崭巨羚鸣靶此审美朋商莎隘绪从茸等窘高初贫[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护浙江工业大学建筑工程学院鬃锅纹决神湿帘店勾岩生绞踞忱暑管计拢诈狼拼予榨妆渡留玻扦浑僻迹诡[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护浙江工业大学建筑工程学院2. 地下水位与地面沉降地下水位与地面沉降n在天然条件和人为因素的影响之下，区域性地面标高的降低，称为在天然条件和人为因素的影响之下，区域性地面标高的降低，称为地地面沉降面沉降 n主要影响因素，可以分为主要影响因素，可以分为天然影响因素及人为影响因素天然影响因素及人为影响因素，其中，地下，其中，地下水位波动对地面沉降具有重要的影响。

水位波动对地面沉降具有重要的影响n天然影响天然影响因素主要有两类：因素主要有两类：①① 海平面相对上升及土层的天然固结，导致地表沉降；海平面相对上升及土层的天然固结，导致地表沉降；②② 地震的冲击作用，引起地面沉降地震的冲击作用，引起地面沉降n人为影响人为影响因素至少主要有三类：因素至少主要有三类：①①抽汲地下液体及表层排水导致地面沉降的有关因素；抽汲地下液体及表层排水导致地面沉降的有关因素；②②开采地下深处的固体矿藏，也可能引起地面沉降开采地下深处的固体矿藏，也可能引起地面沉降③③岩溶地区，塌陷是导致地面沉降的主要影响因素岩溶地区，塌陷是导致地面沉降的主要影响因素龋膝太噎猩秩仓木迢斗柯羌猩彤睦匆吱饿壶搂萍驰脖走还九摇栏料够句韧[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护浙江工业大学建筑工程学院地面沉降研究现状地面沉降研究现状 （（1）地面沉降）地面沉降机理机理分析分析 抽水引起地层压密而产生地面沉降抽水引起地层压密而产生地面沉降,是有效应力增加的结果是有效应力增加的结果2）地面沉降理论与模型的发展）地面沉降理论与模型的发展 土层产生压缩，一般认为，固结是主土层产生压缩，一般认为，固结是主固结和次固结固结和次固结两部分组成。

两部分组成 ①① 经典弹性地面沉降理论经典弹性地面沉降理论②② 准弹性地面沉降理论准弹性地面沉降理论 取消了关于含水层组的渗透系数取消了关于含水层组的渗透系数K K、比贮水系数、比贮水系数SsSs、压缩系数、压缩系数MvMv视为视为常数的假设，仍采用常数的假设，仍采用TerzaghiTerzaghi的一维竖向固结理论的假设的一维竖向固结理论的假设 ③③ 地面沉降的流变学理论地面沉降的流变学理论 次固结作用对地面沉降的影响次固结作用对地面沉降的影响 、、粘弹性地面沉降理论，弹塑性地面粘弹性地面沉降理论，弹塑性地面沉降理论沉降理论 根据需要自学根据需要自学妓曼蕾遍俩湿畸管隶夜咒庶述麻瞬恬粟毁獭会肛贞娇治嘿丫伊觅衔佳岛彻[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护浙江工业大学建筑工程学院3. 人工回灌与地面回弹人工回灌与地面回弹n对地下含水层（组）进行对地下含水层（组）进行人工回灌人工回灌，则有利于稳定地下水位，并促使，则有利于稳定地下水位，并促使地下水位回升，使土中孔隙水压力增大，土颗粒间的接触应力减小，地下水位回升，使土中孔隙水压力增大，土颗粒间的接触应力减小，土层发生膨胀，从而导致地面回弹，土层发生膨胀，从而导致地面回弹，减缓地面沉降减缓地面沉降。

n地面回弹模型的建立与求解是一个非常复杂地面回弹模型的建立与求解是一个非常复杂 的系统课题的系统课题宽肋受允伟蹦象衫正莫狡拙淬蟹碎弃泥垦泳衍伺漆棘绪瑶钳锡札歇披燕牺[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护浙江工业大学建筑工程学院4. 控制地面沉降的措施控制地面沉降的措施1）统一制定经济发展规划；）统一制定经济发展规划；(绿色绿色GDP)2）制定各种政策，合理控制开采地下水；）制定各种政策，合理控制开采地下水；(经济杠杆经济杠杆)3）人工补给地下水（技术手段））人工补给地下水（技术手段）4）治理措施（滨海、滨江地段））治理措施（滨海、滨江地段）5）岩溶塌陷导致地面沉降的防治措施（以防为主，并结合填充））岩溶塌陷导致地面沉降的防治措施（以防为主，并结合填充）哪些地下工程施工会对地下水位哪些地下工程施工会对地下水位的变化产生影响？的变化产生影响？哪些产生的地下水位变化影响是哪些产生的地下水位变化影响是永久性的？哪些是临时性的？永久性的？哪些是临时性的？泉要矛鳞遏历呀剥芋酷菲芬吻遂悟小日泊逛龄汽最汽笛苍铲花械粤涧淋一[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护浙江工业大学建筑工程学院三、三、 盾构掘进对环境影响的理论与预测盾构掘进对环境影响的理论与预测1. 1. 盾构掘进中的环境问题盾构掘进中的环境问题2. 2. 盾构掘进的扰动机理盾构掘进的扰动机理1）水和泥浆的扰动 地下水含量和紊流运动状态的改变，泥水盾构大量泥浆外排回灌。

2）对不良土层的影响 流砂，引起局部土体坍塌 3）周围土体应力状态的变化 原状土经历了挤压、剪切、扭曲等复杂的应力路径 城交鬼桶拎档谰朱翰偷像逃婉祸磕击淬席神桓婿馁肇匈恳戏暂玫穗琶娘膝[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护浙江工业大学建筑工程学院 盾构推进前方土体分区图盾构推进前方土体分区图 n其中其中①①区区土体应力状态未发土体应力状态未发生变化，土体的水平、垂直生变化，土体的水平、垂直应力分别为应力分别为σh，，σvn由于推力引起土体挤压加载由于推力引起土体挤压加载△△σp，，②②区和区和④④区土体承受区土体承受很大的挤压变形，很大的挤压变形，②②区区△△σh、、σv均有增加；均有增加；④④区区只有只有σh变变化n③③区区土体受到大刀盘切削搅土体受到大刀盘切削搅拌的影响，处于十分复杂的拌的影响，处于十分复杂的应力状态应力状态 康瘁撵非油吏浆钳扁酿钎疤钢嘛荐望此告卢藏九缴官抑纺碱鉴吕皋满搅除[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护浙江工业大学建筑工程学院盾构推进对土体的扰动是不可避免的：盾构推进对土体的扰动是不可避免的： Pz+Pw≤Pj褪昔玉锁萨贸讨观缩渗酋刹尊蓬尸孩幻穗妖世似概凉绍鲤喝摊筐县浴今恍[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护浙江工业大学建筑工程学院4）土体性质的变化）土体性质的变化n扰动后土体的本构关系、物理力学参数的必然变化。

扰动后土体的本构关系、物理力学参数的必然变化n覆土层出现附加的覆土层出现附加的间隙或裂缝间隙或裂缝，隧道纠偏时，隧道纠偏时加载加载不均匀5）土体的位移影响）土体的位移影响n盾构机前后、左右、上下各部位土体的位移的状态不同盾构机前后、左右、上下各部位土体的位移的状态不同 n刀盘前部刀盘前部0.5D范围内土体表现为范围内土体表现为向下、向刀盘开口内移动向下、向刀盘开口内移动，，（（0.5~1.5））D范围内深层土表现为范围内深层土表现为向推进方向移动，表层土向上向向推进方向移动，表层土向上向前前移动 n盾构机后盾构机后的土体表层土表现为垂直的的土体表层土表现为垂直的下沉下沉，深层土随盾壳拖带，深层土随盾壳拖带向前向前的水平移动，土体和浆液固结次固结沉降都使土体产生的水平移动，土体和浆液固结次固结沉降都使土体产生向下向下的位移的位移变形饰粤由箱菇钩坦湾乎漓绎辑逐胺侈帮粹帖净妄灿菲猿涤驯紊峦娠蛾荆琳勺[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护浙江工业大学建筑工程学院3. 土体受盾构掘进扰动的特点土体受盾构掘进扰动的特点1）盾构周边土体因开挖而卸荷变形）盾构周边土体因开挖而卸荷变形（（1）盾构掘进时，按收敛）盾构掘进时，按收敛~约束曲线绘制的约束曲线绘制的p-u-t关系关系 黄场抨军肚慰肾戈烫旷宰枯掺现凿葡在匆串唉嘘互叹饭曝键舵输吧辙诅采[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护浙江工业大学建筑工程学院（（2）土体应力释放与隧洞支护的关系）土体应力释放与隧洞支护的关系夜沥嗅手吕抄祭甄擞翱孔桨张泥妨病甜匪盈麦甄娘捎泪牟炙湘焙展城俘精[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护浙江工业大学建筑工程学院2）盾构掘进时周边上体超孔隙水压力分布及其变化）盾构掘进时周边上体超孔隙水压力分布及其变化酣捞低以超枯蚕那组丁口庚婿嫩菠所科浦碟扭记距脚杆袜撩新娃胰史辗氓[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护浙江工业大学建筑工程学院3）盾构掘进时土体受施工扰动的变形与地表沉降浪亨扎唬滑它乖扇抬遗壤储树算患敞湛呼匆烹壳斥疏揽戏朋京俩礁剥鹤威[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护浙江工业大学建筑工程学院盾构掘进施工引起的土体沉降机理盾构掘进施工引起的土体沉降机理沉降沉降类型型原原 因因应力力扰动变形机理形机理ⅠⅠ初始沉降初始沉降土体受土体受挤压面面压密密孔隙水孔隙水压力减小，力减小，有效有效应力增加力增加孔隙比减小，孔隙比减小，土体固土体固结ⅡⅡ盾构工作面前盾构工作面前方的沉降方的沉降( (土体土体隆起隆起) )工作面工作面处施加的土施加的土压力力过大：上隆，大：上隆，过小：沉降小：沉降孔隙水孔隙水压力增加，力增加，总应力增加力增加土体土体压缩，，产生生弹塑性塑性变形形ⅢⅢ盾构通盾构通过的沉的沉降降土体施工土体施工扰动，盾构与土，盾构与土体体间剪剪错，出土量，出土量过多多土体土体应力力释放放弹塑性塑性变形形ⅣⅣ盾尾空隙的沉盾尾空隙的沉降降 土体失去盾构支撑，管片土体失去盾构支撑，管片后背注后背注浆不及不及时土体土体应力力释放放弹塑性塑性变形形ⅤⅤ土体次固土体次固结沉沉降降土体后土体后续时效效变形形(土体后土体后期蠕期蠕变)土体土体应力松力松驰蠕蠕变变形形辟摈荤徊浓撞荷仅哪驭蔚甜影乞挠彭拴失滔保樟郊撤氧元皿蔬诡映杯飞省[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护浙江工业大学建筑工程学院n周围土体变形位移主要是周围土体变形位移主要是主固结压缩、弹塑性剪切以及粘性时效蠕变主固结压缩、弹塑性剪切以及粘性时效蠕变三者之间的叠加与组合。

三者之间的叠加与组合n土体受扰动的土层厚度土体受扰动的土层厚度△△r与隧道壁径向位移与隧道壁径向位移δw间的关系为：间的关系为：挪陌魏罚锦辞尤诬歼智策盯绎芬迈蜒死析袜弟运盆彭胀疗醒鹿镇毙鉴尺扑[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护浙江工业大学建筑工程学院盾构轴线上方地表中心沉降与土体受施工扰动范围的关系盾构轴线上方地表中心沉降与土体受施工扰动范围的关系操驮署暂趴泌蹬楼鱼肠晨比眶叶静鸥莹铁称胸冒之慰洼备逼菩惧凭堕轴宦[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护浙江工业大学建筑工程学院地表沉降与施工条件的关系地表沉降与施工条件的关系 戏胎恃窒酉趋决师抖番懂伺听胯工入盂疽柔忠辉抹允据施孺寞篙评结创厚[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护浙江工业大学建筑工程学院谊卞努峦哼奄少禄如朝荔诲冷趾净括惠府枯从僧灭假做谣陈椽窿镁碱恫袋[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护浙江工业大学建筑工程学院地表中心总沉降与覆盖土层厚度地表中心总沉降与覆盖土层厚度/隧道外径（隧道外径（H/D）及土层性质的关系）及土层性质的关系硅件靠狱收暮克李威烤弗植傅施交臼毖钦弧圃东淘钳趣晕嘲响纬犀媳孰擅[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护浙江工业大学建筑工程学院4. 盾构掘进对土体的影响范围盾构掘进对土体的影响范围n盾构掘进过程可以看成是柱孔扩盾构掘进过程可以看成是柱孔扩张过程。

张过程na为隧道半径为隧道半径;nR为塑性区外半径为塑性区外半径;np为扩张压力为扩张压力n盾构周围土体可以分为两个变形盾构周围土体可以分为两个变形区，即塑性变形区区，即塑性变形区Dp和弹性变形和弹性变形有区有区De，塑性区的大小（即外半，塑性区的大小（即外半径径R）取决于扩张压力）取决于扩张压力p和隧道半和隧道半径径a柱孔扩张示意图 法跪茵佩鲤丢饺圈熔佛反啥闻伟钙勇铝拘藻锭彰旺蛇夷匿匹汝俘粒赐材蘑[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护浙江工业大学建筑工程学院内压力内压力p与塑性区外半径与塑性区外半径R、隧道半径、隧道半径a的关系式：的关系式： 蛛绳勃扼卢皂骡签牌尚杨歪赌掺肉子忆醉彬记凄窍用逆立锗汀樊冰燕惫虹[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护浙江工业大学建筑工程学院5. 盾构掘进对土体扰动的变形控制盾构掘进对土体扰动的变形控制1 1）维护）维护盾构开挖面的稳定盾构开挖面的稳定及其控制方法及其控制方法对对土压平衡盾构土压平衡盾构而言，而言，n控制舱压使与前方自然水土压力相平衡；控制舱压使与前方自然水土压力相平衡；n控制排土量和掘进速度，以维护开挖面的稳定；控制排土量和掘进速度，以维护开挖面的稳定；n减少前方土体挤压（欠挖时）与松动（超挖时），防止前方土体减少前方土体挤压（欠挖时）与松动（超挖时），防止前方土体塑性破坏和塌方。

塑性破坏和塌方蠢宙啼厕扯瞻垢想依临尉疡硼些避拷鲤驹篱卞旨刃病噪单锈修办末夫喳墒[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护浙江工业大学建筑工程学院（（1）控制方法一）控制方法一n按软土地区土压力平衡盾构的施工经验，取：按软土地区土压力平衡盾构的施工经验，取：n 应控制在应控制在≤0.03MPa ≤0.03MPa n尚需满足隧道开挖面的稳定条件（尚需满足隧道开挖面的稳定条件（Broms,1989Broms,1989）；）； 眼闻痈咯笺商汤嫌闸铸锈描颜部潜玄拾仕阂怎叔揩坝嘲嫁挣拜券叠啪乏沫[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护浙江工业大学建筑工程学院（（2）控制方法二）控制方法二n压力差与开挖排土量间呈线性关系变化，则：压力差与开挖排土量间呈线性关系变化，则： M-100=a·(pi-po ) na为斜率系数，为斜率系数，a=50/E；；E为土体弹性模量，对于粘性土可取为土体弹性模量，对于粘性土可取E=100cu。

100-2.8≤M≤100+2.8 n由此可得控制方法二为：由此可得控制方法二为：开挖排土量的允许变化率等于土体开挖体开挖排土量的允许变化率等于土体开挖体积理论值的积理论值的2.8%但是，此值变化幅度小，在实践上较难掌握此值变化幅度小，在实践上较难掌握n上海地区在软粘土中使用局部挤压盾构施工的经验，当排土量控制在理上海地区在软粘土中使用局部挤压盾构施工的经验，当排土量控制在理论土方量的论土方量的80－－90％左右时，地表可不发生隆起现象％左右时，地表可不发生隆起现象愚姓世磺肠缉幻渭麦镑棍注判脊字粟腹嘎陀命疽喧接议垢丫必育岁鞍保列[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护浙江工业大学建筑工程学院2）同步注浆与二次注浆的注浆的时间、浆压和浆量控制）同步注浆与二次注浆的注浆的时间、浆压和浆量控制（（1）同步注浆）同步注浆n同步注浆是指沿盾尾外壳安设多根注浆管的同步注浆系统，属于一种同步注浆是指沿盾尾外壳安设多根注浆管的同步注浆系统，属于一种充填注充填注浆浆<=60min)①①注浆压力注浆压力: 为为1.1~1.2倍静止水、土压力，在上海市通常采用倍静止水、土压力，在上海市通常采用0.3~0.4MPa。

此值略大于隧底土压，而为隧顶土压值的此值略大于隧底土压，而为隧顶土压值的2倍以上②②注浆量注浆量n理论上，注浆量可按下式计算：理论上，注浆量可按下式计算：n由于盾构纠偏、跑浆和浆料的失水收缩等因素，实践上用的注浆量一般取由于盾构纠偏、跑浆和浆料的失水收缩等因素，实践上用的注浆量一般取（（1.4~2.0））Ve≈(2.5~3.5)m32）二次注浆（）二次注浆（压密注浆压密注浆））n在同步注浆之后进行，是在同步注浆之后进行，是进一步控制进一步控制地表沉降的有效地表沉降的有效辅助手段辅助手段锯窑镀气郡配储恕视板闻欺慷塌目绽辰芹薯瑞琐铡北肄尝南般吸蹈树藤捆[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护浙江工业大学建筑工程学院3）隧道轴线）隧道轴线纠偏控制纠偏控制n盾构掘进轴线定位与设计轴线尽可能一致，减小盾构纠偏量，从而盾构掘进轴线定位与设计轴线尽可能一致，减小盾构纠偏量，从而缓和缓和因盾因盾构纠偏对周围土层的剪切挤压扰动，也有利于控制盾尾与管片背间的间隙和构纠偏对周围土层的剪切挤压扰动，也有利于控制盾尾与管片背间的间隙和地层损失地层损失。

n水准仪、经纬仪水准仪、经纬仪——激光和陀螺仪的自动化测量系统激光和陀螺仪的自动化测量系统——测量千斤顶延伸方测量千斤顶延伸方向和量值，配有旋转传感器的导向仪向和量值，配有旋转传感器的导向仪控制盾构机的位置和姿态控制盾构机的位置和姿态产生偏差的原因：产生偏差的原因：①①分组千斤顶推力不均衡；分组千斤顶推力不均衡；②②个别千斤顶漏油失控；个别千斤顶漏油失控；③③开挖面挖土不均衡；开挖面挖土不均衡；④④管片拼装误差；管片拼装误差；⑤⑤管片纵、环向螺栓松紧不对称；管片纵、环向螺栓松紧不对称；⑥⑥沿环圈注浆压力不对称；沿环圈注浆压力不对称；⑦⑦浆液流动性不理想；浆液流动性不理想；⑧⑧工程地质条件出现突变或渐变；工程地质条件出现突变或渐变；⑨⑨盾构掘进速度不正常等等盾构掘进速度不正常等等 隧道实际掘进轴线与设计轴线间的偏差，隧道实际掘进轴线与设计轴线间的偏差，当水平偏差或高程当水平偏差或高程偏差偏差>30mm时，需时，需要进行纠偏要进行纠偏 纠偏措施：纠偏措施：①①调整分组千斤顶推力；调整分组千斤顶推力；②②沿纵缝和环缝，垫贴一定厚度的楔形沿纵缝和环缝，垫贴一定厚度的楔形软木；软木；③③校正定位管片的倾斜度；校正定位管片的倾斜度；④④改进注浆方式和浆液性质；改进注浆方式和浆液性质；⑤⑤减小一次纠偏的幅度等等。

减小一次纠偏的幅度等等炒软捆斤园憋轮拼劲倚兴脚跑闷垛旦尿燥钮工枢起树闹怂柒析管佣弘迄说[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护浙江工业大学建筑工程学院4）施工应急控制）施工应急控制n应急采用的应急采用的“三阶段注浆控制三阶段注浆控制”方法包括：方法包括：n预注浆预注浆和和工后注浆工后注浆n施工被动控制方法施工被动控制方法柄截舒示享循油誊带题瞪截珊志鲜洛桌袖区赠隙曾搏吻能塑庚迟孺帜狭帕[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护浙江工业大学建筑工程学院5）盾构的主要设计、施工参数及变形控制参数与控制要求）盾构的主要设计、施工参数及变形控制参数与控制要求n设计、施工参数设计、施工参数可拟定为：可拟定为：n开挖排土量、超挖开挖排土量、超挖/欠挖量；欠挖量；n掘进速度；掘进速度；n盾构千斤机推力；舱压力；盾构千斤机推力；舱压力；n管片后背同步充填注浆和二次压密注浆和二次压密注浆的浆压和管片后背同步充填注浆和二次压密注浆和二次压密注浆的浆压和浆量；浆量；n盾构每次纠偏量和总的纠偏量等。

盾构每次纠偏量和总的纠偏量等n变形控制的各有关参数变形控制的各有关参数为：为：n地表总沉降（隆起）量；地表总沉降（隆起）量；n差异沉降；差异沉降；n地层内土体竖向位移、沿盾构周向土体位移、盾构侧向土体水平地层内土体竖向位移、沿盾构周向土体位移、盾构侧向土体水平移；移；n管片变形与走动（移位）等等管片变形与走动（移位）等等n变形控制的要求变形控制的要求为：为：n预测、预报预测、预报工程险情与环境土工危害及其严重程度；工程险情与环境土工危害及其严重程度；n确定确定是否需要是否需要在下一施工步序对上述若干施工参数作出必要的在下一施工步序对上述若干施工参数作出必要的调调整整，并能，并能定量化定量化各参数调整后的各参数调整后的修正值修正值将狄省膊瓣增钠叛脑携物蘑坏答忠端酥曲侄托俏壬嘲炒甘腋排蒲痊顾哟赶[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护浙江工业大学建筑工程学院6）盾构掘进时邻近建（构）筑物的保护）盾构掘进时邻近建（构）筑物的保护（（1）邻近的已建）邻近的已建/已运营地铁区间：已运营地铁区间：①①在地铁工程（外边线）两侧在地铁工程（外边线）两侧3m3m距离内不能进行建筑施工。

距离内不能进行建筑施工②②地铁结构的绝对沉降量及水平位移量均应地铁结构的绝对沉降量及水平位移量均应≤20mm≤20mm，地铁隧道产生纵，地铁隧道产生纵向位移引起圆形管片衬砌结构的径向变形应向位移引起圆形管片衬砌结构的径向变形应≤10mm≤10mm；；③③隧道水平和竖向变形曲线的曲率半径隧道水平和竖向变形曲线的曲率半径R R应应≤1/15000m≤1/15000m；；④④隧道相对弯曲应隧道相对弯曲应1≤25001≤2500；；⑤⑤由于建筑物垂直荷载（包括基础地下室）以及降水、注浆等施工因由于建筑物垂直荷载（包括基础地下室）以及降水、注浆等施工因素引起地铁隧道外壁的附加荷载应素引起地铁隧道外壁的附加荷载应≤20kPa≤20kPa；；⑥⑥由于打桩振动、工程爆破等产生的振动，对地铁隧道引起的峰值振由于打桩振动、工程爆破等产生的振动，对地铁隧道引起的峰值振动速度应动速度应≤2.5cm/s≤2.5cm/s2）邻近的建（构）筑物；）邻近的建（构）筑物；（（3）地下管线（特别是煤气管、污水干管、动力照明电缆与光缆等）；）地下管线（特别是煤气管、污水干管、动力照明电缆与光缆等）；（（4）上部及其附近的道路路面、路基；）上部及其附近的道路路面、路基；（（5）邻近的城市立交桥、高架道路；）邻近的城市立交桥、高架道路；（（6）相邻的同步施工的工程等。

相邻的同步施工的工程等墒跟凶呕辖苹抚斋吊捎述跃拽金谆饶含熊脂寇幼练屑挥翻件漆唁捧宙光夹[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护浙江工业大学建筑工程学院保护方法保护方法A 基础托换法基础托换法n广州地铁广州地铁1号线在中山七路时，盾构穿越楼房，切断桩基础，下承时托换；号线在中山七路时，盾构穿越楼房，切断桩基础，下承时托换；n上海延安东路越江隧道，穿越江西路时，架设钢吊梁，悬挂地下管线上海延安东路越江隧道，穿越江西路时，架设钢吊梁，悬挂地下管线B地基加固地基加固n注浆、树根桩、旋喷桩、深层搅拌桩注浆、树根桩、旋喷桩、深层搅拌桩C 隔断法隔断法n设置隔断墙（钢板桩、地下连续墙）设置隔断墙（钢板桩、地下连续墙）顺癌杭盯摹骚锣免雾署棕凶花处掇莱基欺淮乎谆弥辫候抗秩彼摩可胁藩荫[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护浙江工业大学建筑工程学院本章要点本章要点n基坑开挖引起的地基变形包括哪些内容？有何影响？如何控制？基坑开挖引起的地基变形包括哪些内容？有何影响？如何控制？n地下水位变化对环境有何影响？施工中的地下水位变化情况如何地下水位变化对环境有何影响？施工中的地下水位变化情况如何分析？分析？n盾构施工对环境有何影响？如何预防这些不利影响盾构施工对环境有何影响？如何预防这些不利影响? ?n如何实现盾构设计和施工的变形控制？如何实现盾构设计和施工的变形控制？人涎大乐畦裔捣乓蟹术她讹料桂卡舔淋仲昼鸵哑液秋寨曰菌满汾畸驰勺锻[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护浙江工业大学建筑工程学院离袱纲扔篡梨交城箱窗俏沫权玉银身枪里秆币红拽乖也蚊溢宫吟户廉惕什[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护[工学]lecture10地下工程施工环境影响与保护。