[发明专利]确定地面沉降对地铁隧道沉降影响及保护隧道结构的方法

说明书

技术领域

本次发明涉及的是一种建筑工程技术领域中的技术方法，具体是一种确定地面沉降对地铁隧道沉降影响及保护隧道结构的方法。

背景技术

我国沿海软土地层中地铁隧道通常采用盾构法施工，其衬砌是由管片拼接而成。由于沿海软土灵敏度高、压缩性大，隧道在长期使用过程中极易产生隧道沉降和纵向变形，导致隧道渗漏水、衬砌裂缝、轨道扭曲，严重时甚至威胁行车安全。Shen等于2014年在《Tunnelling and Underground Space Technology》(隧道和地下空间技术)发表的《Long-term settlement behavior of the metro tunnel in the soft deposits of Shanghai》(上海软土地层隧道长期沉降现状)指出，软土盾构隧道长期沉降是由区域地面沉降、邻近隧道施工、隧道渗漏水、隧道开挖、列车荷载等共同作用引起的，但各个因素的影响大小仍难以区分。为了有针对性地控制隧道沉降及变形，有必要明确各个因素对隧道沉降量的影响。

地铁隧道的抗纵向变形弱，埋藏于地层当中，不可避免会受到区域地面沉降的“拖拽”作用而发生变形。陈基炜和詹龙喜于2000年在《城市地质》发表的《上海市地铁一号线变形测量及规律分析》一文中对比了1999年上海地铁1号线隧道沉降与沿线区域地面沉降的监测值，发现凡是地面沉降大的区域隧道沉降量也较大。叶耀东等于2007在《地下空间与工程学报》发表的《软土地铁运营隧道病害现状及成因分析》一文中对比了上海人民广场某地铁监测点沉降历时曲线与地面沉降历时曲线，发现二者趋势一致。尽管区域地面沉降与地铁隧道沉降在空间上和时间上的相关性已经普遍被认可，地面沉降与地铁隧道沉降之间的定量化关系仍不明确。事实上，地面沉降引起的隧道沉降与隧道底板以上的地层压缩变形无关，而与隧道以下地层压缩有关，地面沉降监测结果尚不能反映其对地铁隧道的影响。为了明确区域地面沉降对地铁隧道沉降的影响，有必要采取手段确定隧道下方地层由区域地面沉降引起的沉降量。

经对现有技术文献检索发现，目前地面以下地层沉降主要通过分层沉降监测技术获得。该技术将埋设在不同深度土层的分层标点与基岩标联测获得不同土层的压缩、膨胀量，从而测算出不同土层的沉降量。若采用该技术对隧道下方地层进行沉降监测，需要在隧道沿线设立永久性分层沉降标点。当前，分层沉降标由于其安装过程复杂、成本昂贵在城市仅有少数分布且大多与地铁隧道相距甚远。因此，分层沉降监测技术尚且无法用于隧道下方地层沉降的监测。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种确定地面沉降对地铁隧道沉降影响及保护隧道结构的方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：通过水准测量确定地铁隧道及车站沉降量，以车站沉降量为型值点、利用三次样条插值拟合确定由区域地面沉降引起的地铁隧道沿线沉降量曲线，从而确定地面沉降对地铁隧道沉降的影响，通过调查影响大的区域地面沉降的原因并加以控制，进而达到保护隧道结构的目的。

本发明所述确定地面沉降对地铁隧道沉降影响的方法，包括以下步骤：

第一步，确定地铁隧道沿线各车站结构设计信息、车站场地的土层划分信息、各层土的土体特性；

优选地，通过钻孔取土方法获取车站场地的土层划分信息，利用采集的土样进行室内密度试验和高压固结试验确定各层土的土体特性。

优选地，所述的车站基本结构信息是指：车站结构设计尺寸及结构重度，地面超载、车站人群荷载及列车荷载设计值。

优选地，所述的钻孔取土方法是指：用厚壁取土设备，在车站施工现场从地面至车站的设计深度的1.5倍取土，用于做室内常规土工试验及高压固结试验，取土量根据试件量确定，以每层土不少于三个试件为宜；

所述的室内密度试验是指：通过环刀法获取土样测得各土层的湿密度，并计算相应的重度。将土样烘干，测定各层土土样的干密度，通过测定的干密度和湿密度换算土体的孔隙比。

所述的高压固结试验是指：首先采用环刀法切取扁圆柱体的土样，土样尺寸一般取高2cm，直径大于高度的2.5倍，每层土不少于三个试件为宜；试验时，将圆柱形试样放在固结仪中，对土样逐级施加垂向压力，根据压力及土体的压缩变形量绘制半对数直角坐标系中的e-logp曲线。通过对e-logp曲线的分析，确定土体的压缩指数C_c和回弹指数C_s。