確定地面沉降對地鐵隧道沉降影響及保護隧道結構的方法
【技術領域】
[0001] 本次發(fā)明涉及的是一種建筑工程技術領域中的技術方法，具體是一種確定地面沉 降對地鐵隧道沉降影響及保護隧道結構的方法。
【背景技術】
[0002] 我國沿海軟土地層中地鐵隧道通常采用盾構法施工，其襯砌是由管片拼接而 成。由于沿海軟土靈敏度高、壓縮性大，隧道在長期使用過程中極易產(chǎn)生隧道沉降和縱向 變形，導致隧道滲漏水、襯砌裂縫、軌道扭曲，嚴重時甚至威脅行車安全。Shen等于2014 年在《Tunnelling and Underground Space Technology》（隧道和地下空間技術）發(fā)表 的〈〈Long-term settlement behavior of the metro tunnel in the soft deposits of Shanghai》（上海軟土地層隧道長期沉降現(xiàn)狀）指出，軟土盾構隧道長期沉降是由區(qū)域地面 沉降、鄰近隧道施工、隧道滲漏水、隧道開挖、列車荷載等共同作用引起的，但各個因素的影 響大小仍難以區(qū)分。為了有針對性地控制隧道沉降及變形，有必要明確各個因素對隧道沉 降量的影響。
[0003] 地鐵隧道的抗縱向變形弱，埋藏于地層當中，不可避免會受到區(qū)域地面沉降的"拖 拽"作用而發(fā)生變形。陳基煒和詹龍喜于2000年在《城市地質》發(fā)表的《上海市地鐵一號 線變形測量及規(guī)律分析》一文中對比了 1999年上海地鐵1號線隧道沉降與沿線區(qū)域地面沉 降的監(jiān)測值，發(fā)現(xiàn)凡是地面沉降大的區(qū)域隧道沉降量也較大。葉耀東等于2007在《地下空 間與工程學報》發(fā)表的《軟土地鐵運營隧道病害現(xiàn)狀及成因分析》一文中對比了上海人民廣 場某地鐵監(jiān)測點沉降歷時曲線與地面沉降歷時曲線，發(fā)現(xiàn)二者趨勢一致。盡管區(qū)域地面沉 降與地鐵隧道沉降在空間上和時間上的相關性已經(jīng)普遍被認可，地面沉降與地鐵隧道沉降 之間的定量化關系仍不明確。事實上，地面沉降引起的隧道沉降與隧道底板以上的地層壓 縮變形無關，而與隧道以下地層壓縮有關，地面沉降監(jiān)測結果尚不能反映其對地鐵隧道的 影響。為了明確區(qū)域地面沉降對地鐵隧道沉降的影響，有必要采取手段確定隧道下方地層 由區(qū)域地面沉降引起的沉降量。
[0004] 經(jīng)對現(xiàn)有技術文獻檢索發(fā)現(xiàn)，目前地面以下地層沉降主要通過分層沉降監(jiān)測技術 獲得。該技術將埋設在不同深度土層的分層標點與基巖標聯(lián)測獲得不同土層的壓縮、膨脹 量，從而測算出不同土層的沉降量。若采用該技術對隧道下方地層進行沉降監(jiān)測，需要在隧 道沿線設立永久性分層沉降標點。當前，分層沉降標由于其安裝過程復雜、成本昂貴在城市 僅有少數(shù)分布且大多與地鐵隧道相距甚遠。因此，分層沉降監(jiān)測技術尚且無法用于隧道下 方地層沉降的監(jiān)測。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明針對現(xiàn)有技術存在的上述不足，提供一種確定地面沉降對地鐵隧道沉降影 響及保護隧道結構的方法。
[0006] 本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：通過水準測量確定地鐵隧道及車站沉降量， 以車站沉降量為型值點、利用三次樣條插值擬合確定由區(qū)域地面沉降引起的地鐵隧道沿線 沉降量曲線，從而確定地面沉降對地鐵隧道沉降的影響，通過調查影響大的區(qū)域地面沉降 的原因并加以控制，進而達到保護隧道結構的目的。
[0007] 本發(fā)明所述確定地面沉降對地鐵隧道沉降影響的方法，包括以下步驟：
[0008] 第一步，確定地鐵隧道沿線各車站結構設計信息、車站場地的土層劃分信息、各層 土的土體特性；
[0009] 優(yōu)選地，通過鉆孔取土方法獲取車站場地的土層劃分信息，利用采集的土樣進行 室內密度試驗和高壓固結試驗確定各層土的土體特性。
[0010] 優(yōu)選地，所述的車站基本結構信息是指：車站結構設計尺寸及結構重度，地面超 載、車站人群荷載及列車荷載設計值。
[0011] 優(yōu)選地，所述的鉆孔取土方法是指：用厚壁取土設備，在車站施工現(xiàn)場從地面至車 站的設計深度的1.5倍取土，用于做室內常規(guī)土工試驗及高壓固結試驗，取土量根據(jù)試件 量確定，以每層土不少于三個試件為宜；
[0012] 所述的室內密度試驗是指：通過環(huán)刀法獲取土樣測得各土層的濕密度，并計算相 應的重度。將土樣烘干，測定各層土土樣的干密度，通過測定的干密度和濕密度換算土體的 孔隙比。
[0013] 所述的高壓固結試驗是指：首先采用環(huán)刀法切取扁圓柱體的土樣，土樣尺寸一般 取高2cm，直徑大于高度的2. 5倍，每層土不少于三個試件為宜；試驗時，將圓柱形試樣放在 固結儀中，對土樣逐級施加垂向壓力，根據(jù)壓力及土體的壓縮變形量繪制半對數(shù)直角坐標 系中的e-logp曲線。通過對e-logp曲線的分析，確定土體的壓縮指數(shù)C。和回彈指數(shù)C s。
[0014] 第二步，確定地鐵隧道與車站的沉降量：測量地鐵隧道沿線水準點沉降量及地鐵 車站各水準點沉降量，建立直角坐標系，以地鐵隧道縱向距離為X軸，以沉降量為y軸，作出 地鐵隧道沉降曲線。
[0015] 本步驟中利用水準儀測量地鐵隧道沿線水準點沉降量及地鐵車站各水準點沉降 量；所述的水準儀測量指：進行地鐵隧道水準測量時，在地鐵隧道沿線道床上每隔6m設置 一個監(jiān)測點，在地鐵車站的站廳、出入口位置布置水準基點，并以地面一等水準測量路線作 為首級水準控制點進行聯(lián)測。測量采用國家二等水準測量精度。測量路線采取附和水準線 路，即上行線和下行線為單程線路并在車站基準點進行附和。
[0016] 第三步，確定車站的平均沉降量：依次對地鐵隧道沿線車站進行編號（1，2,… ?···η)，確定地鐵隧道沿線各車站中心位置橫坐標$及地鐵車站的平均沉降量，并將點 (?,^)繪于在直角坐標系中。
[0017] 優(yōu)選地，所述的地鐵車站中心位置橫坐標是指：對于第i個地鐵車站，取地鐵車 站縱向范圍內所有監(jiān)測點的橫坐標，xn, xi2, "Iik,…xim(m為監(jiān)測點數(shù)）；地鐵車站中心位 置橫坐標s滿足以下公式：? =丄?Χ。 m k=i
[0018] 優(yōu)選地，所述的地鐵車站平均沉降量瓦是指：對于第i個車站，取地鐵車站縱向范 圍內所有監(jiān)測點的沉降值，sn，Si2，…Sik，一SimOn為監(jiān)測點數(shù)）；地鐵車站平均沉降量瓦滿 足以下公式：靈
【主權項】
1. 一種確定地面沉降對地鐵隧道沉降影響的方法，其特征在于，包括如下步驟： 第一步，確定地鐵隧道沿線各車站結構設計信息、車站場地的土層劃分信息、各層土的 土體特性； 第二步，確定地鐵隧道與車站的沉降量：測量地鐵隧道沿線水準點沉降量及地鐵車站 各水準點沉降量，建立直角坐標系，以地鐵隧道縱向距離為X軸，以沉降量為y軸，作出地鐵 隧道沉降曲線； 第三步，確定車站的平均沉降量：依次對地鐵隧道沿線車站進行編號（1，2,…i…η)， 確定地鐵隧道沿線各車站中心位置橫坐標^及地鐵車站的平均沉降量矣，并將點^瓦）繪 于在直角坐標系中； 第四步，對各地鐵車站進行荷載及沉降分析，確定后期運營中由車站內部荷載引起的 沉降量，判斷各地鐵車