-隧道施工引起地层位移预测及其对结构物影响

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1、隧道施工引起的地层位移预测及其对结构物的影响刘宝琛 阳军生中南大学土木建筑学院2010.11.5引引 言言 在城市中采用暗挖法进行隧道施工时，由于开挖工作对周围岩土体的扰动，无论是采用新奥法或盾构法，或者是其它施工方法，都要引起岩土体向开挖空间的运动，不可避免地引起地表位移和变形，并可能对地面建筑和地下已有设施产生不良影响。因而正确预计隧道开挖施工引起的地表移动与变形的大小和分布情况，以事先采取有效的措施，减少开挖对于周围已有设施的影响，保证设施的安全和正常使用便显得十分重要。引引 言言 隧道施工引起的地表移动和变形影响因素很多，不仅与隧道的埋深、断面尺寸和施工方法、支护方式有关，而且受地层条

2、件的影响，国内外对隧道施工所引起的地表沉降的预计采用了很多方法，这些方法包括、等。以随机介质理论为主线，结合其它分析手段，研究隧道施工引起的地层位移预测及其对结构物的影响。什么是随机介质？在研究任何一种现象及其后果时，首先必须定义所研究的对象是什么？它的基本性质是什么？在研究力学问题时人们通常把所研究的对象定义为某种“介质”。它是对自然界物质的一种抽象，如弹性介质、弹塑性介质。在研究岩土体的移动过程中，在二十世纪五十年代，J.Litwiniszyn首先提出随机介质的基本概念，他在五个公理的基础上推导出岩土体在开挖影响下移动规律的基本方程，即二阶抛物线型偏微分方程。在形式上它与随机过程的方程相同

3、，由此他定义为：散体石英砂、碎石堆、开挖影响下的岩土体等都可以认为是随机介质。随机介质理论随机介质理论随机介质理论随机介质理论 由于常见的城市隧道一般距离地表不深，大都处于表土或风化岩层中，这些介质能被较好地视为随机介质。将岩土体视为随机介质，从单元开挖入手，采用随机方法研究隧道开挖所引起的岩土体的运动，分别给出隧道开挖引起地表下沉、水平移动、倾斜、水平变形以及曲率的计算公式，编制相应的计算和评价软件，并进行工程实例分析。单元开挖地表移动单元开挖地表移动 从统计观点，可以将整个开挖分解成无限多个无限小的开挖。整个开挖对地表的影响，就应等于构成这一开挖的许多无限小开挖对地表影响的总和。将厚度、长

4、度和宽度均为一个无限小的开挖定义为单元开挖ddd，其中心距离地表面深度为H。在开挖水平以上任意一个水平面Z（ZH）上，由于单元开挖引起的地表下沉盆地称为单元下沉盆地，岩土体在Z水平上单元下沉为We（X,Y,Z,t）。单元开挖单元开挖单元下沉盆地单元下沉盆地 单元下沉We（X,Y,Z,t）的表达式：dddYXZrCtZrtZYXWe)()(exp)exp(1)(1),(2222ddXZrCtZrtZXWe22)(exp)exp(1)(1),(平面问题，即单元开挖沿Y轴为无限长，由上式积分：主要影响范围主要影响范围 r(Z)为单元开挖在Z水平上的主要影响范围，它取决于开挖所处的地层条件，引入地层主

5、要影响角，并认为r(Z)与Z成线性关系：tan/)(ZZr最终的单元下沉值最终的单元下沉值 经过长时间以后，单元开挖地表下沉达到最大值。考虑在平面应变条件下，最终的单元下沉值为：ddXZrZrXWe22)(exp)(1)(单元开挖地表水平位移单元开挖地表水平位移 将开挖引起的岩土体的变形视为不可压缩过程，即岩土体的体积变形趋近为0：对于二维平面应变问题，eY=0，平面应变条件下，单元开挖引起地表水平位移值Ue(X)：0eZeYeXddXZrZZrXXUe22)(exp1)()(隧道开挖引起的地表移动隧道开挖引起的地表移动隧道横断面地表移动和变形隧道横断面地表移动和变形 将距地面一定深度处的地下

6、开挖任意形状断面的隧道视为平面应变问题，对于开挖单元岩土体采用坐标O，对于地表面则采用坐标系统XOY，地下开挖断面的中心距离地表深度H。把整个开挖范围分解为无限多个单元开挖，应用叠加原理可得整个开挖范围塌落后地表最终的总下沉值为：ddXXW222)(tanexptan)(积分区域的确定积分区域的确定 积分区域由隧道开挖断面形状决定。实际上，隧道施工引起地表发生沉降的原因只是由于隧道周围岩土体向开挖空间运动而导致的隧道开挖断面的收敛。如果隧道建成后，开挖断面由收缩为，则地表下沉应当等于开挖范围与范围引起的地表下沉之差，即：ddXXWXWXW222)(tanexptan)()()(地表水平位移地表

7、水平位移U(X)隧道施工引起的地表水平位移U(X)应当等于开挖范围后在地表引起的水平位移U(X)与开挖范围引起的水平位移U(X)之差：ddXXXUXUXU2222)(tanexptan()()()(）地表倾斜、水平变形和曲率地表倾斜、水平变形和曲率 隧道施工所引起的地表变形主要指由于地表不均匀沉降而导致的地表点的倾斜T(X)、不均匀的水平位移所引起的地表点的水平变形E(X)、地表下沉曲线W(X)的曲率K(X)分别为：()();dW XT XdX()();dE XE XdX22)()(dXXWdXK圆形断面隧道开挖地表移动与变形圆形断面隧道开挖地表移动与变形 许多地下隧道，如地铁区间隧道、上下水

8、管道以及电力、通讯光缆隧道等，施工断面为圆形或似圆形的比较常见，尤其是采用盾构法施工的隧道。对于园形断面隧道，开挖初始半径为AB，假定隧道断面为均匀变形，隧道建成后，断面半径均匀收缩了A，地表的下沉值W(X)、地表水平位移U(X)为：圆形断面隧道开挖地表移动与变形圆形断面隧道开挖地表移动与变形fehgbadcddXddXXW222222tanexptantanexptan)(fehgbadcddXXddXXXU22222222tanexptan)(tanexptan)()(ghHAAgAHfAHecdHAcAHbAHa,),(),(,2222倾斜地表移动(x,z)OXWeZddxOZABHAX

9、双孔平行隧道开挖 LHZXOAAB隧道施工地表移动参数反分析隧道施工地表移动参数反分析 应用随机介质理论计算隧道开挖引起的地表移动时，关键参数（单位地层损失A和主要影响角）的取值可采用反分析法。对于单洞隧道，反分析地表沉降计算所需的参数的目标函数为：021min()()miiif xww0 ,iixAmww其中；地表下沉测点数量；地表下沉实测值；地表下沉计算值；对于双洞隧道，目标函数仍为上式，但自变量变为：1,1,2,2xAA；最优化计算过程采用Powell法编程求解，同时基于遗传算法等提高了反分析效率。计算程序编制计算程序编制 根据以上计算公式，编制相应的计算机程序，可以非常方便地计算出隧道

10、施工引起的横断面地表移动与变形。对于不同的隧道开挖横断面形状，只需变换不同的积分区间，或采用其它简化计算方法，同样可求得特定位置沿隧道纵断面地表的移动和变形分布曲线。软件系统总体设计软件系统总体设计（1）地理信息系统模块。该模块通过空间数据和属性数据对隧道周边环境进行描述。包括城市的地形图、隧道的起止位置、周边的建筑物情况、每个断面的地质资料等。建立空间数据库和属性数据库，收集、整理该区域行政区划、交通、建筑和地形等基础地图信息。（2）数据库模块。数据库是整个系统的核心，是整个系统得以运转的基础，它包括计算需要的数据、评价指标和所有的计算结果数据。计算需要的数据有：隧道的形状、断面尺寸、埋深、

11、支护形式、施工方法、内摩擦角、建筑物和管线的几何信息等。评价指标包括建筑物评价指标和管线评价指标。（3）评价方法模块。该模块是进行隧道开挖对周围环境影响评价的基础，通过该模块，可以采用不同的方法对隧道施工引起的地表和地层位移进行预测，并与建筑物和管线结合，得到隧道施工引起的周围环境的最终变形值。（4）反分析模块。该模块通过对已取得的监测数据进行分析，采用遗传算法寻求各评价方法中关键参数的最优值。（5）结果输出和评价模块。该模块以图形和文本的方式得到计算结果，并对建筑物和管线进行评价，提出评价结果和处理意见供用户参考 系统主界面龙民区间平面图计算参数输入界面工程实例分析工程实例分析 为了验证所推

12、导的隧道开挖引起的横断面和纵断面地表移动和变形计算公式和编制的计算软件的可靠性，我们对于国内外大量隧道施工地表移动和变形工程实例进行了分析，计算结果与实测的数值进行了对比分析，获得了较好的预计效果。复兴门折返线复兴门折返线B(S)161+56断面地表下沉断面地表下沉 0510152025303540-20-15-10-505101520Horizontal Distance(m)Settlement(mm)Predicted profileMeasured dataWang and Luosprediction(1989)军都山隧道地表下沉军都山隧道地表下沉 01020304050-30-24

13、-18-12-60612182430Horizontal Distance(m)Settlement(mm)Predicted profileMeasured dataThunder Bay Tunnel地表下沉地表下沉 0102030405060-15-12-9-6-303691215Horizontal Distance(m)Settlement(mm)This StudyObservedLee(1991)Barcelona Subway地表下沉地表下沉 051015202530-25-20-15-10-50510152025Horizontal Distance(m)Settlement

14、(mm)Predicted profileMeasured dataLoganathan and poulossprediction(1998)Heathrow Express Trial Tunnel地表下沉地表下沉 05101520253035404550-40-30-20-10010203040Horizontal Distance(m)Settlement(mm)predicted profileMeasured dataPushan地铁地表水平位移地铁地表水平位移(a)地表下沉02468101214-50-40-30-20-1001020304050W(mm)X(m)计算值（总）计算

15、值（隧1）实测值（总）实测值（隧1）0102030405060-40-30-20-10010203040W(mm)X(m)计算值（总）计算值（隧1）实测值（总）实测值（隧1）2520151050-25-20-15-10-50510152025 距隧道中心线的距离(m)地表沉降(mm)21H=11mD=6.3mL=13m 南京地铁许府巷南京站区间K12726断面，右侧隧道TB=0.756，=16.3mm，左侧隧道TB=0.786，=8.5mm。南京地铁许府巷南京站区间K13286，右侧隧道TB=1.15，=17.9mm，左侧TB=0.912，=39mm。50403020100-25-20-15-

16、10-50510152025 距隧道中心线的距离(m)地表沉降(mm)21H=16mD=6.3mL=13m 台北捷运系统（TRTS）CH218断面半无限平面双孔并行隧道开挖弹性问题解析解应力边界条件 该平面的上边界为应力自由边界，荷载施加在洞室边界上，且为关于洞室边界的一个已知形式的函数。两个洞室大小相等，半径均为r，埋深相等为h，洞室内部均受到相等的均布径向压力为t，两洞室的中心间距为c。半无限平面双孔并行隧道开挖弹性问题解析解半无限平面双孔并行隧道开挖弹性问题解析解解题思路求解半无限平面内存在单孔隧道问题。对于弹性体而言，加载次序及几何形状改变 次数与最终应力无关。将双连通域问题归结为一系

17、列的单连通域问题后再进行求解。联合第一步：Z平面内仅存在洞1且洞周作用应力t，利用复变函数法求出两个解析函数；第二步：利用 ，求出洞1存在的条件下在洞2边界产生的附加面力 （把洞边不为零的面力称为附加面力）；第三步：假设洞1不存在，Z平面内存在洞2且洞周作用应力t以及与 大小相等、方向相反的反面力，求出仅存在洞2时的解如果此时计算得到的洞1周边面力为零，则将 分别叠加就为双孔隧道存在的解；如果不为零，则要继续在洞1周边施加一组反面力，使洞1周边的合面力为零，而洞2周边又会产生附加面力。这样反复求解，直至两个孔边的面力均为零，把每次迭代的计算结果叠加起来，就得到问题的解。半无限平面双孔并行隧道开

18、挖弹性问题解析解 计算过程半无限平面内存在单洞的解（Verruijt，1998）保角映射 图1 半无限平面单孔圆形隧道(a)保角映射前(R域内)(b)保角映射后(域内)211112111()11zih 保角映射的公式：解析函数：11111101()()kkkkkkzab 11111101()()kkkkkkzcd 解析函数求解 地表边界条件：洞室边界条件：11111111111()1:()()()0()111111111111():()()()()()FC 依据求得：式中：1221111()22(1)2iiiP 122221111211()23(1)2iiiiiP 224(1)(1)thP22

19、1rh附加面力的确定利用解析函数直接计算洞2周边各点的附加面力：111211111111()()()()()()f 计算过程：（1）在 平面取洞2周边在映射平面 圆周上的点（2）经过映射变换 得到z2平面上洞2周边点t2（3）利用坐标平移 得到z1平面上洞2周边点坐标T1（4）经过逆映射变换 得到 平面上洞2周边点坐标（5）代入上公式可以得到 所对应的附加面力222222()t 12Ttc1111()T111212()f应力场与位移场的求解应力：222()()4Re()22()()()()()i 位移：3()()()()()11()()()(34)()()()1()EuivEuiv 平面应力问

20、题：平面应变问题：求解问题的实现计算程序编制流程图h 隧道的埋深，即地表面至 隧道开挖中心的距离(m)；r 隧道的开挖半径(m)；d 两隧道中心距离(d2r)(m)；t 隧道的均布径向应力(Pa)；E 围岩的弹性模量(Pa)；围岩的泊淞比。半无限平面双孔并行隧道开挖弹性问题解析解半无限平面双孔并行隧道开挖弹性问题解析解算例模型半无限平面双孔并行隧道开挖弹性问题解析解半无限平面双孔并行隧道开挖弹性问题解析解附加面力的逼近精度表1 附加面力的逼近误差第一次迭代计算中洞2周边附加面力的计算值与逼近值（L100）洞周位移 迭代计算完成后两个洞室边界的位移矢量及收敛曲线图洞周边界单洞收敛曲线双洞收敛曲线

21、洞1洞2位移比例尺(cm)012半无限平面双孔并行隧道开挖弹性问题解析解半无限平面双孔并行隧道开挖弹性问题解析解 双洞开挖影响因素分析计算基本模型：隧道间径比(W/D):1/6、1/3、1/2、2/3、5/6、1.0和1.5 隧道深径比(H/D)：1.0、1.5、2.0和2.5考虑不同洞室间距的影响 W/D=2.0W/D=5/6W/D=1/6地表沉降：水平位移：工程实例分析 某区间隧道为双孔水平布置，采用土压平衡盾构施工，盾构外径为6340mm。两隧道覆土层厚度为16m，间距为13.98m，左线隧道先行开挖通过。地层的弹性模量E为34.22MPa，泊松比为0.27，洞周均布径向应力为200kP

22、a 50403020100-50-40-30-20-1001020304050 距两隧道中心对称轴的距离/m 单隧道引起的沉降实测值 双隧道引起的沉降实测值 单隧道引起的沉降计算值 双隧道引起的沉降计算值地表沉降值/mm 某双圆形平行隧道的地表沉降实测和计算曲线半无限平面双孔并行隧道开挖弹性问题解析解半无限平面双孔并行隧道开挖弹性问题解析解半无限平面双孔并行隧道开挖弹性问题解析解 位移边界条件计算模型：半无限平面的上边界为应力自由边界。两个洞室大小相等半径为r，埋深均为h，洞室边界均作用相等的均布径向位移为u0，且两洞室的中心间距为c。求解方法：位移边界问题与前面介绍的应力边界问题的求解思路和

23、过程相同完全相同，唯一不同的在于利用复变函数求解在位移边界条件下半无限平面内存在单洞的解析解。计算程序编制流程图计算区域网格单元划分(复杂网格区域的挖除和拼接)开 始生成全局四边形网格顶点坐标矩阵计算全局四边形网格中点坐标矩阵计算网格单元和速度间断线的基本几何信息单元面积、速度间断线长度、与x轴夹角等耗散功率、速度间断线耗散功率计算外力功率、自重功率、单元内部根据功率平衡方程形成目标函数施加单元内部及速度间断线塑性流动约束条件施加模型的速度和力边界条件设置优化变量的上下限调用线性规划函数求解输出结果、后处理、绘图上限有限元计算流程和程序编制地层位移预测的上限有限元法地层位移预测的上限有限元法极

24、限分析法一般用来解决岩土稳定性问题。当采用与有限元方式相结合的上限有限元法求解浅埋隧道稳定性问题时，可得到极限状态下地层的速度场，以此类比位移场即获得极限状态下和等信息。计算流程如右图：计算模型计算模型不排水条件下隧道围岩稳定性稳定性系数NSTN(CD 2)c排水条件下隧道围岩稳定性TSDcscNNNC D2,D2cC D2,D3cC D2,D4c圆形隧道发生塑性流动时的网格变形C D2,D4cC D2,D3cC D2,D2c发生塑性流动时的隧道地表沉降曲线形态地层不排水条件下圆形隧道网格划分C D1C D2C D3C D4C D5发生塑性流动时的隧道断面收敛模式隧道施工对于邻近结构物影响评价

25、隧道施工对于邻近结构物影响评价隧道施工引起结构物损害的评价 Polshin和Tokar提议将0.510-3的应变作为砌体与混凝土墙的开裂极限；Mair等认为建筑转角1/500和建筑最大沉降Sv,max10mm，损害可忽略；Burland等总结出建筑单元水平或竖向偏差达到1/250时，其表观可能会受到影响。Breth和Chambosse认为对于倾斜小于1:450的框架结构，没有损害发生；德国将地表的容许下沉值定位1/1000H（其中H为隧道埋深），地表沉降曲线反弯点处的斜率应小于1/300。Walkinshaw报道的容许垂直位移值的范围在13mm450mm变化，平均为85mm；引起接缝质量变差的

26、不容许的垂直位移值平均约200mm；而引起结构损坏的垂直位移值为13mm600mm，平均约250mm。我国原煤炭工业部在世纪年代参考前苏联、波兰、德国及英国的有关规定后，对长度或变形缝区段小于20m的砖石结构建筑物破坏等级的标准做了统一规定上表。水平变形通常土体破坏主要是由于岩土体的拉伸应力过大而导致，即拉伸变形超过了岩土体的极限拉伸所引起的；若采用水平变形作为岩土破坏判据，那就需要找出一种方法分析计算岩土体位移和变形分布。随机介质理论正是分析这种变形的方法之一。隧道施工引起的邻近建筑物沉降与水平位移隧道施工引起的邻近建筑物沉降与水平位移实例分析实例分析 深圳地铁五号线深民区间深民区间隧道右侧

27、建筑物群分布情况 深圳地铁5号线深圳北站至民治站区间右线DK21+330+560段临近或下穿密集建筑物群，建筑物主要为框架结构、桩基础的小高层居民楼和框架结构、砼条形基础的商用建筑。隧道围岩较差，主要为人工填土、粉质粘土、花岗岩残积土、全风化花岗岩。地下水丰富，主要松散岩内孔隙水和具有承压性的基岩裂隙水。地表沉降典型测试断面 10层民丰住宅1层民房 10层民用住房BBBBBBBBBBBB14131211109854321BB76左线中心线右线中心线N9层住宅DK21+435 2层百货小超市院子郭府住宅 9层AAAAAAAAAAAAAA1413121110987654321DK21+477水平位

28、移测斜管布置粉质黏性土C6C5C4C3C2C1左线右线地面线素填土砾质黏性土(风化花岗岩残积土)随着掌子面向监测断面掘进，各点沉降不断增大。掌子面靠近测试断面时沉降速率明显较快，在掌子面通过该断面20m后，地表沉降才逐渐趋于缓和，最终累计沉降最大值出现于隧道中心线拱顶处，为407.53mm。典型断面的地表沉降曲线R3.2mR3.2m-35-25-15-52m水平位移值（mm）4m9m14m19m-6.6m013.2m距右线中线距离（mm）DK21+477断面水平位移左线右线-35-25-15-5-35-25-15-5-35-25-15-5-35-25-15-5-35-25-15-515504m

29、6m8m10m12m典型断面的水平位移地表水平位移5678910111213地面以下深度(m)距隧道中线距离(m)-6.50491419掌子面距477断面20m掌子面距477断面15m掌子面距477断面10m掌子面距477断面5m掌子面距477断面0m掌子面距477断面5m掌子面距477断面10mR3.2m1415原始水位线10020304050607080-10-20地面以下深度z(m)距隧道中线距离y(m)z=*exp(-*y2)+H其中：=8.30966 =0.00107 H=4.5z=a*y2+b*x+c+H其中：a=-0.00896 b=0.03051 c=8.24593 H=4.5

30、实测水位线指数方程拟合水位曲线抛物线拟合水位曲线原始水位线2468101214实测的水位线由实测水位线按二次指数曲线拟合出的水位线2exp()zyH8.3096631.07 104.5Hm 10层民用住房 桩基础2层小百货超市 条形基础地面线距隧道中线距离（m）5101520253035501001502002503000J8-3J8-2J10-6J10-2J10-1DK21+435天然地面沉降实测曲线DK21+430建筑物边墙沉降曲线沉降值（mm）R3.2m15.59m素填土粉质粘土砾质粘性土风化花岗岩(风化花岗岩残积土)地下水位线DK21+430建筑物预测沉降曲线建筑物实测沉降与预测沉降对

31、比隧道施工引起的邻近桥梁与地表沉降实例分析隧道施工引起的邻近桥梁与地表沉降实例分析 武广高铁金沙洲隧道下穿沙贝立交 金沙洲隧道在里程DK2194+560DK2194+835穿越沙贝立交枢纽，其中在DK2194+675.7 处从沙贝立交桥下穿过。金沙洲隧道与既有桥立面关系图 金沙洲隧道与B匝道桥立面关系图 3.13-28.68开挖线13691297.91金沙洲隧道R755151018831382430B4.884.674.836.697.027.494.832.333.133.133.139#8#7#6#5#广佛立交桥桥梁中心标高:15.47桥梁中间桩号:00006.5186.9016.7016

32、.4216.5296.4976.368-14.482-14.457-14.534-14.579-4.503-4.632地表线7#3#4#5#6#8#9#-28.68开挖线1297.91R7551510金沙洲隧道桥梁中间桩号:0000445112.191363.71-9.471注：隧道里程为DK2194+675.7 0 桩 号4567桩体材料C25C25C25C25桩体直径（cm）120120120120桩长 （m）21212116桩与隧道顶部最小竖直距离（m）1.271.171.126.27桩与隧道中线最小水平距离（m）37.6621.134.4515.98B匝道桥邻近金沙洲隧道桥桩基情况表金

33、沙洲隧道与沙贝立交平面关系图 环城高速便道便道便道4.1084.6153.8323.725DK2194+650DK2194+5507.799隧道中线广佛立交桥中点0000DK2194+675.7桥隧相交点83545广佛立交桥金沙洲隧道N桥梁中线引桥便道DK2194+750DK2194+450DK2194+410DK2194+835新建B匝道桥金沙洲隧道与沙贝立交桥立面关系及地层情况图 金沙洲隧道下穿沙贝立交三维有限元模型材料密度 Kg/m3弹性模量GPa泊松比黏聚力kPa内摩擦角 黏土及全风化灰岩18000.0100.43025强风化及弱风化灰岩20000.20.310030锚杆、管棚7900

34、2100.2初期支护2200230.3二衬衬砌、仰拱及回填230032.50.3桩身及桥梁结构混凝土2300350.3模型计算参数 金沙洲隧道下穿沙贝立交桥影响评价三维数值分析采用大型有限元软件ABAQUS 本次数值模拟沿路线方向长度取DK2194+646 DK2194+706段，且认为该段洞身施工由进口工区沿路线大里程方向完成。金沙洲隧道洞内施工工序示意图 扩大基础分析扩大基础沉降。3#-4#墩墩4#-5#墩墩5#-6#墩墩6#-7#墩墩7#-8#墩墩8#-9#墩墩现场实测现场实测29412752741119数值计算数值计算25.41283.71324.17454.46154.1523.16

35、扩大基础各墩台差异沉降值（单位：mm）地层与桥梁基础协调变形 地表沉降桩顶沉降 隧道穿越既有桥梁时，桥梁基础基底以下土体地表沉降小于土体自由场地表沉降，而桩基对地表沉降的影响又小于扩大基础；同时，由于地层与桥下基础的协调变形，将使得桥下基础沉降曲线表现出与土体自由场地表沉降曲线不同的形态，基础沉降曲线呈锯齿状，且影响范围延伸至4.0D5.0D以外。西安地铁二号线穿越f6地裂缝及长安立交桥现场监测地铁与长安立交横向关系图 路面地裂缝出露照片长安立交错台照片地铁与长安立交及地裂缝纵向关系图 测点布置平面图主车道沉降测点布置图测斜管布置剖面图测斜管剖面图地层横向水平位移F-3横向水平位移 开挖线以外

36、的土层水平位移指向右洞内侧，与右洞掌子面先于左洞通过本监测断面的施工实际是相符的。水平位移由下到上基本是单调递增变化的，表面水平位移最大，洞底以下较小。左右洞上台阶通过后，水平位移迅速增大。下台阶的开挖对水平位移的影响较小。地层纵向水平位移Z-6纵向水平位移 掌子面前方土层向隧道内侧变形产生水平位移，位移大小比同位置轴向水平位移要小。掌子面正前方土层水平位移受深度的影响较小。地裂缝两侧地表沉降 在隧道施工过程中地裂缝南北盘沉降大小无明显差别。主车道地表槽沉降明显偏向左洞，而行人道地表沉降槽则基本对称。主车道地表沉降随时间变化曲线主车道断面不同阶段沉降槽长安立交墩台沉降第一排桥墩QD1沉降曲线第

37、三排桥墩QD3沉降曲线长安立交桥人行道、主车道及墩台沉降曲线 长安立交墩台沉降 双洞开挖施工的相互影响明显，最大沉降位置为双洞中部。横跨地裂缝的第三排桥墩差异沉降值、平均倾斜值和沉降值均最大，越接近地裂缝，沉降速率越大。各项沉降值均小于有关规范的最大容许值，隧道施工期间长安立交是安全的，满足使用要求。大断面隧道下穿高压电塔 京珠复线长湘高速公路李家冲隧道为大跨度双向六车道分离式隧道，全线均为浅埋。隧道经过区域有一500kV高压输电线铁塔，属于艾鹤号线，电塔基本呼高为27m，总塔高为57m，隧道施工过程中必须保证铁塔的安全和高压电线的畅通，必须采取有效的措施控制地层位移与变形，施工风险大。高压输

38、电塔的变形控制标准 对高度在50m-100m的高压输电塔基础变形，“架空送电线路基础设计技术规定”（DL/T 5219-2005）倾斜允许值：5 “架空送电线路运行规程”（DL/T7412001）对电力设备在运行状态时，对杆塔与基础要求：对于50m以上高度铁塔其杆塔倾斜度（包括挠度）最大允许值为0.5，而横担歪斜度的最大允许值为1。隧道下穿高压电塔三维有限元模型结语 采用随机介质理论为主线进行隧道施工引起的地层位移与变形预计 不同类型建筑物变形控制基准 进行了不同隧道施工对于不同类型结构物影响的实例分析谢谢！11、机智应变的猴子：工作的流程有时往往是一成不变的，新人的优势在于不了解既有的做法，而能创造出新的创意与点子。一味 地接受工作的交付，只能学到工作方法 的皮毛，能思考应 变的人，才会学到 方法的精髓。12、善解人意的海豚：常常问自己：我是主管该怎么办才能有助于更好的处理事情的方法。在工作上善解人意，会减轻主管、共 事者的负担，也 让你更具人缘。