上海虹梅南路越江隧道工程的土压力分析方法

监测数据从2014年11月26日至2015年3月15日，共计110天，每日均从监测表中提取出当天测量的最早数据，其中有部分传感器损坏或数据异常，将通过具体分析排查另选，关于采集仪数据的使用原则主要有以下几点：

(1)认为传感器采集数据为真实数据，尽量利用采集的最终平稳数据。

(2)数据大范围波动则认为是传感器异常。若记录的数据为频率数据，数据异常时则认为该数据作废；若记录的数据为温度数据，数据异常时，可用临近的温度数据代替。

(3)若出现频率数据异常，则以最后时间的正常数据作为分析数据，并标出该数据后期出现异常。

1.1 200环土压力分析

1 200环土压力计服役情况如下：10只土压力计中7只采集数据正常。其中，04号管片采集频率和采集温度均停止与1月18日，1月18日之前的数据可用，因此采用该数据作为稳定数据；08号管片和10号管片的土压力计温度采集出现异常，并未采集到数据，温度数据对土压力计算有修正补偿的作用，可采用邻近管片温度代替，但10号管片传感器初始参数缺失，无法计算土压力。因此，08号管片土压力计可以计算土压力，10号管片土压力计数据作废。具体异常情况见表3.2。

表3.2　1 200环土压力传感器异常情况

1 200环土压力计算结果如图3.11所示，可以看出，土压力大多集中在600～750 kPa区间，整体趋势为随着施工结束波动变小，逐渐平稳且下降，但04号、07号、08号管片所受土压力随时间增大，其中04号管片后期损坏，可以看出其土压力的增长趋势。最终平稳后整体受力情况如图3.12 所示，可以看出，上部管片所受土压力略小于底部管片所受土压力。平稳后土压力与两种土压力计算结果比较如图3.13所示。

图3.11　1 200环土压力随时间变化趋势

2.1 336环土压力分析

1 336 环土压力计服役情况如下：10只土压力计中4 只采集数据正常。其中，03号、05号管片土压力计初始参数缺失，数据作废；09 号、10 号采集频率跳动异常，数据不在正常范围内，数据作废；02号管片数据截至12月9日正常，取最后数据作为稳定数据；06号管片数据截至12月21日数据正常，取最后数据作为稳定数据。具体异常情况见表3.3。(www.xing528.com)

图3.12　1 200环平稳后的土压力

图3.13　1 200环平稳后土压力与两种土压力计算结果比较

表3.3　1 336环土压力传感器异常情况

1 336环土压力计算结果如图3.14所示，可以看出，土压力大多集中在550～650 k Pa区间，整体趋势为随着施工结束波动变小，逐渐平稳，但后期数据又存在较大波动，波动位置开始于中途更换采集仪的时间，可能是由于更换采集仪后对数据记录产生了不利影响。02号、06号管片后期数据不可用，但从图中可以看出，前期数据虽平稳但数值明显高于其他位置。最终平稳后1 336环整体受力情况如图3.15所示，可以看出土压力比较均匀。

图3.14　1 336环土压力随时间变化趋势

3.小结

现有的文献或规范指出，对于覆土厚度大于2D(D 为隧道直径)的深埋隧道，竖向压力可根据具体工程条件(地层性质、埋深)按卸载拱理论或全部覆土重量计算。基于安全考虑，设计往往采用全部覆土重量计算土压力。1 200环处隧道覆土为42.4 m，即2.92D。根据图3.13 中的计算数据，实际土压力监测数据与松弛土压力理论计算值较为接近，这从另一个方面证明了隧道埋深较大时实际土压力可能小于全覆土理论计算值。由于监测数据较少，卸载拱理论的适用性尚需其他类似工程的验证，但已有的数据至少验证了该理论的合理性，为未来管片结构设计优化也提供了一定的理论支撑。