盾构隧道局部长期渗水对隧道变形及地表沉降的影响分析.doc

盾构隧道局部长期渗水对隧道变形及地表沉降的影响分析 　　【摘 要】 相关方面的研究表明，盾构隧道长期渗水容易造成地表或者是隧道的严重沉降，在本文当中，主要是针对于盾构隧道当中难以模拟的局部渗流状况进行说明和分析，首先提出符合盾构隧道刚度要求且能够实现局部接头渗水的计算方法，然后在此基础之上进一步分析管片在不同渗水条件下隧道的状态和变形规律。希望这样一种分析和探讨能够对后续类似工程的建设起到一定的启示和指导作用。 　　【关键词】 盾构隧道，接头渗水，隧道变形，地表沉降 　　一、盾构隧道长期渗水对隧道变形及地表沉降的影响特点 　　软土盾构隧道的建设一般都是采用抗渗混凝土管片拼装而成，这样一种建设形式决定了隧道在长期使用之后就容易出现大量渗水的现象，严重时甚至会导致隧道及其地表发生更为严重的沉降，这对于地铁的正常和安全运行是非常大的威胁，正是因为这样，我们必须对这样一种现象予以高度的关注，并在实际的工作当中良好的处理之。 　　我们在对盾构隧道长期渗水对隧道变形及地表沉降的影响进行说明和分析之前，首先需要对盾构隧道本身的结构有所认识和了解。盾构隧道在饱和土体当中建设完成以后，内外必然存在着较大的水头差，这样一种压力的长期存在最终导致渗水漏水状况的出现。渗水对盾构隧道的影响主要体现在周边土体孔压以及有效应力的变化上，一旦超过合理值就会引起地表层发生沉降，对地铁的正常运行带来安全威胁。实际上在我们国家，大量的专家学者都曾对盾构隧道的渗漏水问题进行了模拟和研究，但在研究过程当中基本上都是利用等效渗透的方法，在这样一种方法当中将盾构隧道的全部衬砌都看做是均质渗透体，因此其不足就在于忽略了管片接头、手孔以及螺栓孔等局部地区的实际状况，而这样一种忽略是有问题的。有学者指出，盾构隧道渗水本身就较多的发生在管片接头和螺栓孔等处，将其忽略将导致非常大的计算误差。这也就是说，虽然衬砌渗水的均质化处理在一定程度上能够对隧道整体的沉降状况进行说明，但是在对周边孔压或者是隧道变形等细节问题进行处理时就存在着较大的偏差，本文的研究和说明正是基于这样一种不足来进行的。 　　在本文当中，首先就通过管片接头弱化和接头渗流路径的设置来对符合盾构隧道刚度要求的局部接头渗水模型进行构造，然后将其应用大实际的工程当中去，基于理论和实践的高度来对局部不同接头渗水对孔压分布、地表以及隧道沉降、隧道变形的影响进行说明和分析。 　　二、盾构隧道渗漏水的特点说明 　　盾构隧道的管片接头在实际的应用环境下往往受到较多方面不确定因素的共同影响，这样一种状况的存在一方面是使得隧道本身的防水功能容易失效，另一方面也有可能导致接头渗水现象的发生。在实际的工程环境下，最容易发生渗水的途径就是盾构隧道中的接头，其发生渗漏水的几率高达90%。不同位置的接头发生渗水的可能性都差不多，但是综合性的考虑到施工质量、结构变形以及周边环境等，就会出现接头防水性能显著不同的状况。这实际上就意味着盾构隧道在不同位置、不同接头处的渗水情况都是有所不同的，说明在上文当中所提到的用衬砌等效渗透出来方式确实是存在着较大的误差。 　　三、盾构隧道局部长期渗水对隧道变形及地表沉降的影响分析 　　3.1 孔压分布 　　渗流的发生无疑会导致隧道周围的孔压小于固有的静水压力，且不同状况的渗流对于隧道周围孔压的影响都是有着较大的区别的。当局部接头发生渗水时，接头处的孔压就会相应的发生较大的变化，具体表现为接头处的孔压明显小于周边孔压。在渗流总量保持一致时，不同位置处的接头相应的会有不同的表现，有的接头渗水对应的孔压分布基本上与均质渗流相差不大，仅仅只是在接头位置上有所减小，但有的接头渗水则会使得接头附件的孔压急剧减小，使得整个隧道外围的孔压都受到影响而相应减少。在这其中，接头的实际位置离拱底越近时，周边的孔压变化就越明显，影响的范围也就越大。 　　3.2 地表沉降及隧道沉降 　　当渗水现象发生在之后，隧道周边土体的实际有效应力就会相应的增大，此时土体将不断产生沉降直至其达到稳定状态为止。经过相关方面的工程实践我们发现，隧道在经过长期的渗流之后，地表的沉降与隧道的沉降在变化规律上基本就是一致的，但不同工况所对应的沉降量则有所不同。事实上，渗流导致沉降就起本质而言就是孔压的减小和土体有效应力的增加，这就意味着地表和隧道的沉降与孔压的变化有着莫大的联系。在这其中，对于靠近拱顶的接头来说，由于其埋深相对较浅，因此在渗流发生以后受孔压的影响并不大，而对于一些埋深较大的接头来说，在相同渗流量的作用下，其渗水导致的固结沉降将更加严重。综合来看，实际上就是渗水位置越低，则单个接头的渗水现象越严重，对于地表以及隧道的安全威胁和危害就越大。 　　3.3 隧道变形及水平侧移 　　在上文当中已经明确说明，地表以及隧道当中土体的