上海地铁13号线矩形顶管隧道模具工程地面沉降原因

上海地铁13号线二期陈春东路站顶管模具工程连接2号出入口及3号出入口，为矩形过街顶管模具通道。矩形顶管模具的设计外包断面尺寸为6900mm×4200mm，矩形顶管模具管节壁厚450mm，建成后地下通道净空6000mm×3300mm，顶进长度为58.7m。

矩形顶管模具的覆土厚度在6.4～7.0m之间。靠近工作井侧主要为：③层灰色淤泥质粉质黏土，靠近接收井侧为③t层灰色砂质粉土和③层灰色淤泥质粉质黏土中顶进施工，其中③t层灰色砂质粉土最大厚度为2.3m。由于这两层土的特点是黏性较高、含砂，所以矩形顶管模具顶进施工时刀盘正面应适当进行土体改良，机壳和矩形顶管模具管节顶部适当注浆，以防止顶管模具机和管节背土。

1.水土流失控制措施

为减少洞门处渗漏水现象，在洞门处安装洞门钢环，钢环上设置螺栓孔，卷帘板与洞门钢环通过螺栓连接，卷帘板与洞门钢环之间设置环形橡胶密封圈。卷帘板的螺栓孔采用腰子孔形式，以利于矩形顶管模具顶进过程中可随管节位置的变动而随时调节，保证帘布橡胶板的密封性能。

螺旋出土机采用双闸门形式，在原有液压推拉舱门基础上，增加带有橡胶带的平开式舱门，提高非出土阶段螺旋出土机的密封性，减少水体流失。

2.路面沉降破坏原理以及土体破坏结构性分析

矩形顶管模具法施工引起周围地层变形的内在原因在于，土体的原始应力状态发生了变化，原状土经历了挤压、剪切、扭曲等复杂的应力路径。矩形顶管模具管道与土体之间存在施工间隙，如果施工间隙不能及时注浆填补，那么上部及侧向的土体将向管道坍落，覆盖层出现一些附加的间隙或裂缝，使密实度降低。同时，受矩形顶管模具顶进影响，管道前后、左右、上下各部位土体的位移状态不同，管道后的土体表层土表现为垂直下沉，深层土随顶管模具拖带向前的水平移动，土体和浆液固结、次固结沉降都使土体产生向下的位移变形。矩形顶管模具顶进后，不同深度土层扰动曲面叠加形成不同倾斜度的沉降槽。