４
４．１
Ｔａｂｌｅ ２
表ｌ土层参数
Ｔａｂｌｅ １
Ｓｏｉｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ 压缩模量
Ｅｓ
土层 （ｍ） （ｋＮ／ｍ３）
１８．Ｏ １８．５ １７．３ １６．８ １８．Ｏ １８．２ １９内摩擦角
‘Ｐｃｕ
（ＭＰ且）
１．４０ ４．４６ ３．３４ ２．５２ ４．０５ ５．８２ ６．４９ １３．９９ ０．４５ Ｏ．３６
表示。
图４隧道模型
目前对注浆效果的评价方法主要有现场观测
Ｆｉｇ．４
Ｔｕｎｎｅｌ
ｍｏｄｅｌ
法、地质雷达法、标准贯入度法、数值计算建模分析 法等。其中数值建模分析法已普遍应用，是通过对 土体注浆前后建模分析对比，评价其注浆效果。 虽然数值建模法存在一定的缺陷，对工程概况 进行了简化，为理想化的情况，但也取得了较好的 效果。目前对隧道盾构施工过程中的同步注浆的 注浆效果的研究较多，张云等‘驯将盾构空隙的大 小、注浆充填的程度、隧道壁面受扰动的程度和范 围等在实际工程中难于分别量化的因素，概化为一 均质、等厚的等代层，分析了地表变形对等代层参 数的敏感性，结果表明，在隧道开挖过程中地表的 沉降随等代层的厚度的增加而增加，随等代层弹性 模量的增加而降低。李慎刚等。９ ｏ通过ＦＬＡＣ３０数值 模拟了不同的注浆范围对隧道开挖施工对地表沉 降的影响。但是目前对软土地区隧道在列车动荷 载作用下的注浆效果的研究相对较少。本文以上 海地铁一号线隧道为背景，将注浆层简化为一等代 层，通过ＦＬＡｃ”建模分析不同的注浆层参数对隧道 开挖引起的地表沉降及列车动荷载作用下隧道沉 降及地表沉降的影响。
３
注浆效果分析
增刊
高广运，等：注浆层参数对上海地铁隧道沉降的影响研究
２１３
和后续管片的补充注浆来充填，同步注浆和后续注 浆的压力、注浆量和固结强度等简称土体的注浆 效果。 注浆压力是表征浆液劈裂土体强度和浆液作 用范围的重要参数，须从加固土体和尽可能减小土 体扰动两方面考虑。上海地区根据工程实践经验， 注浆压力为０．３ＭＰａ。“。注浆量的多少，对管片的姿 态影响极大，通常是由注浆帷幕的体积的大小决定 的。固结强度简化后可用浆液凝固后的弹性模量
Ｅｆ艳ｃｔｓ ｏｆ ｇｒｏｕｔｉｎｇ １ａｙｅｒ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ
ｏｎ
ｔｈｅ
Ｓｈａｎｇｈａｉ
ｍｅｔｍ ｔｕｎｎｅｌ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ
Ｇ口ｏ Ｇｕ口ｎｇ一，，“凡１，Ｚ＾ｕ￡西ｌｇ—ｙ“ｏｎｌ，己ｉｕ Ｑｉｎｎ２，Ｚ丘ａ，增Ｘｉｏｎ－Ｚｉｎ３（１．Ｊ艮ｙ Ｌｎ６０ｒｏｔＤ一矿ｌ％ｏｔ８ｃ＾ｎ如ｏｆ口ｎｄ ｕｎｄｅｒｇ，ｏｕｎｄ Ｅ增讯ｅｒｉ凡ｇ ｏ厂肘ｉｎ括町矽Ｅｄ∽ｏ咖ｎ， ％ｎ鲥踟西ｅ邝妙， ｓｈ增＾口ｉ， ２０００９２， ｃ＾ｉｎｎ； ２．Ｑ加ｇｄ∞‰ｍｕ把ｏ，ＳⅡ～吖ｉ增ｎｎｄ
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图ｌ
Ｆｉｇ． １ Ｓｔｒｅｓｓ
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（ｂ）
土体中的应力和劈裂面
ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ
ｓｕ血ｃｅ
Ｆｉｇ．３
图３压密注浆示意图
Ｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ
ｇｍｕｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ
劈裂注浆通过形成网状劈裂脉，使土体的力学 性质及透水性得以改善，从而达到注浆加固和堵水 的目的；同时由于劈裂浆脉的注入，引起了土体体 积的膨胀，进而引起了地表的抬升…（如图２）；当防 盾构过程中的超挖是通过盾尾处的同步注浆
２１２
建筑科学
第３０卷
的循环荷载作用、周边建筑的施工等，控制运营期 间沉降及差异沉降的方法是通过注浆起到堵水、加 固及抬升的作用。 本文基于注浆加固技术及其在处理地铁沉降 方面的应用¨…，根据上海地铁一号线上体馆的地 层剖面，建立ＦＬＡｃ”数值分析模型，分析了注浆层 参数对上海地铁隧道沉降的影响。
（ｋＰａ）
５．０ １９ １１ １ｌ １９ １６ １６ ｌＯ
（。）
１３．Ｏ １９．２ ２１．２ １４．６ ２０．６ ２８．Ｏ ２８．０ ７．８
① ② ③ ④ ⑤ｌ ⑤３ ⑤４ ⑦
２．５ １．５ ４．５ ９．０ １１．Ｏ ｌＯ．０ ３．Ｏ ８．５
０．“
０．４５ Ｏ．４１ Ｏ．３７ Ｏ．３５ ０．３２
隧道开挖位置为地表下２１．５ｍ，开挖半径为 ３．１ｍ，衬砌厚度为３５ｃｍ，为Ｃ５５混凝土，以ＦＬＡＣ” 中的ｓｈｅｌｌ单元模拟，计算参数如表２。垫层、轨道转 化为荷载施加在土体上。 模型的边界条件为：上表面自由，ｚ方向自由， 对模型的四周及底部施加粘性边界条件。
ｇ／ｃｍ３
６０ｋｇ／ｍ
４．２列车荷载模拟 本文以人工数定激励力的方法模拟单个车轮 的动荷载，即叠加车轮静载和一系列由正弦函数叠 加的动载，列车模型以上海Ａ型地铁列车为基础， 根据计算的需要进行了适当的简化。 ４．３注浆层参数选择 壁后注浆施工中应尽可能填充盾尾施工空隙，
ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ａｎｄ ｒｅｄｕｃｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｅｔｔｉｎｇ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｅｔｍ ｌｏａｄｉｎｇ；ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ；ｇｒｏｕｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ；ｇｒｏｕｔｉｎｇ
ｔｏ
ｔｈｅ
ｃａｌｃｕ】ａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ
ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ
ｕｎｄｅｒ
ｄｙｎａｍｉｃ ｌｏａｄｉｎｇ ｃａｕｓｅｄ
ｂｙ
ｔｒａｉｎ ｍｏＶｉｎｇ
ｌｏａｄｉｎｇ ｉｎ
ｓｏｉｌ．
ｒｅｓｅａｒｃｈ ｔｈｅ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ｄｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｄｉｆｋｒｅｎｔ ｇｒｏｕｔｉｎｇ ｌａｙｅｒ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｔｈｅ ｇｍｕｔｉｎｇ Ｖｏｌｕｍｅ ａｎｄ ｓｅｔｔｉｎｇ
［基金项目］国家自然科学基金项目（４１３７２２７１），高等学校博士点 基金博导类资助课题（２０１３００７２ｌｌｏｏｌ６）。 ［作者简介】高广运（１９６１－），教授，博导 ［联系方式】ｇａｏｇｕ“ｇｙｕｎ＠２６３．ｎｅｔ
盾构隧道的沉降可分为盾构施工引起的沉降 和运营期间的沉降。盾构施工过程中，由于刀盘切 削内轮廓断面一般大于衬砌管片外轮廓断面，从而 造成了超挖，造成土体移动充填空隙引起隧道及地 表的过大沉降，这种管片背后超挖间隙的充填采用 与掘进同步的同步注浆方式，当地面沉降较大或隧 道下坡且地下水丰富时，可进行管片背后二次注 浆；地铁运营期间的沉降包括超孔隙水压力的消散 和土体蠕变产生的瞬时沉降、固结和次团结沉降， 其影响因素较复杂…，如衬砌的渗漏水、地铁列车
２．１ Ｆｉｇ．２
图２劈裂注浆抬升效应示意图
Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｏｆ ｇｒｏｕｎｄ ｈｅａｖｉｎｇ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｇｒｏｕｔｉｎｇ
劈裂注浆
２．２
压密注浆 浆液在压力作用下注入土体，浆液在土体中形
依据相关试验旧。，劈裂注浆加固为先压密后劈 裂，浆液在土体中的流动分为三个阶段，鼓泡压密 阶段、劈裂流动阶段以及被动土压力阶段。被动土 压力阶段是隧道注浆加固土体并控制不均与沉降 的关键阶段。 浆液在注浆压力作用下先压密土体（同压密注 浆），随着注浆压力的上升，首先在阻力最小应力面 （盯，面）上产生劈裂滑动面，即如图ｌ。４。中初次劈裂 面试垂直的，随着注浆压力增大，水平应力转化为被 动土压力状态，最大主应力呈水平向，即二次劈裂面 变为水平向（图１）。浆液沿劈裂面深入和挤密土体， 并在其中产生化学加固和形成作为骨架的浆脉。
［摘要】研究注浆参数中的注浆量及注浆层凝结强度对地铁动荷载作用下软土隧道沉降的影响，将注浆量的大小概化为注
浆层厚度，将浆液的凝固强度量化为其注浆层的弹性模量，采用ＦＬＡｃ”有限差分软件建模分析了隧道在相同的弹性模量、不
同的注浆层厚度以及相同的注浆层厚度、不同的弹性模量时，软土隧道在地铁动荷载作用下的沉降进行了计算分析。结果表 明隧道的沉降随着注浆层厚度的增大而增加，随着强度的增大而减小。 ［关键词］地铁荷载；沉降控制；注浆；注浆层；ＦＬＡｃ”；数值模拟
渗帷幕内土体被浆液填充密实，若继续以一定压力 注浆，在土体中便会产生一定的抬升作用力，该力 作用在隧道上，当力达到一定程度时，隧道将被抬 升，从而起到控制不均匀沉降的作用。
地层抬升的体积 注浆前地表沉降体积
注浆引起
２
注浆技术
目前根据地质条件、注浆压力、液体对土体的
向位移
作用机理、浆液的运动形式和替代方式的不同将注 浆分为渗透注浆、劈裂注浆、压密注浆和喷射注浆 四类旧１。在饱和软土层主要采用劈裂注浆和压密 注浆进行补偿注浆。
第３０卷增刊一２
２０１４年１１月
建
筑
科
学
Ｖ０１．３０．Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ ２ Ｎｏｖ．２０１４
ＢＵＩＬＤＩＮＧ
ＳＣＩＥＮＣＥ
注浆层参数对上海地铁隧道沉降的 影响研究
高广运１，朱林圆１，刘倩２，张先林３（１．同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室，上海２０００９２；２．青岛市勘察
测绘研究院，青岛２６６０３２；３．上海市规划和国土资源局，上海２００００３）
ｌａｙｅｒ；ＦＬＡＣｊＵ；ｎ哪ｅｄｃａｌ
ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
１
引言 盾构隧道诞生近两百年以来，技术已经取得了
的长期沉降影响相当显著。地铁运营过程中由于 长期沉降发展引起程度不同的隧道差异沉降，对地 铁结构变形影响很大，从而引起道床管片脱开、隧 道纵缝张开、隧道渗漏水等情况，严重影响地铁的
运营安全。
很大的进展，学者们对相关问题进行了较深入的研 究¨…。上海盾构隧道大部分用于城市地铁隧道的 修建，多在建筑密集的市区，因此在地铁安全保护 区内实施了大量的工程项目，同时目前地铁运行间 隔时间越来越短，加之上海地区软土本身的低强 度、高压缩性、高灵敏度和流变性，使得由周边建筑 施工活动和地铁列车长期运行引起的振陷，对隧道 【收稿日期】２０１４．０９躬