Study of subsiding trough expansion over twin tube TBM metro tunnel

• Autorzy: Siemińska-Lewandowska A. , Kuszyk R.

Identyfikatory

DOI

10.2478/ace-2018-0066

Warianty tytułu

PL

Analiza niecki osiadań nad dwoma tunelami metra drążonymi tarczą TBM

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The main problem of tunnelling with use of TBM in highly dense urban areas is to assign the range of subsiding trough and the impact of tunnelling works on existing buildings and underground or road infrastructure. The paper presents the results of settlements calculations over twin tube metro tunnel using analytical, empirical methods. The tunnel external diameter is 6,5 m; the overburden vary from 5 m to 8 m; the distance between tunnel axis is 14 m. Because of quaternary soils and high water table level the TBM type EBP was chosen as the method of tunnel construction. At the length of 502 m of tunnel the monitoring system was carried out in 22 cross sections. The results of settlements monitoring were compared with the values of analytical calculations.

PL

Jednym z istotnych aspektów drążenia tuneli tarczami zmechanizowanymi typu TBM w warunkach gęstej zabudowy miejskiej jest oszacowanie możliwej do powstania niecki osiadań na powierzchni terenu, powstałej w wyniku prowadzonych robót oraz jej wpływ na infrastrukturę podziemną i naziemną. W artykule przedstawiono przykład tuneli drążonych w typowych, czwartorzędowych gruntach polodowcowych Polski. Średnica zewnętrzna tunelu wynosi 6,5m przy grubości nadkładu od 5 do 8 m i rozstawie tuneli 14m od osi. W omawianym przypadku, z uwagi na występowanie gruntów mineralnych oraz wysoki poziom zwierciadła wody gruntowej, wykonawca zastosował do drążenia tuneli tarczę zmechanizowaną TBM typu EPB – wyrównanych ciśnień gruntowych. W artykule przedstawiono wyniki obliczeń osiadań powszechnie stosowanymi wzorami empirycznymi podanymi w literaturze przez szereg autorów dla różnych warunków gruntowych na świecie. Wykazano stosunkowo duże zróżnicowanie wyników w zależności od przyjętej metody. Jednocześnie dla porównania przedstawiono wyniki osiadań pomierzonych rozbudowanym systemem monitoringu. Jako reprezentatywny wybrano odcinek tuneli o długości 502m, gdzie zainstalowane zostały 22 sekcje monitoringowe. W zestawieniu końcowym pokazano wspólnie rozkład niecki osiadań wynikający z metod obliczeniowych oraz rzeczywistych pomiarów. Jako wnioski końcowe wykazano główną rozbieżność w wynikach dotyczącą asymetryczności rzeczywistego rozkładu osiadań w stosunku do metod empirycznych, które z uwagi na stosowane uproszczenia, dają odbicie symetryczne rozkładu osiadań przy analizie dwóch tuneli równocześnie. Jednocześnie autorzy zalecają, by dla dokładniejszej analizy rozkładu osiadań nad dwoma tunelami stosować metody numeryczne lub zmodyfikowane metody empiryczne dostosowane do lokalnych warunków gruntowych.

Słowa kluczowe

EN

metro tunnel; settlement; calculation; subsiding through; TBM EPB

PL

tunel metra; obliczanie; osiadanie; niecka osiadań; TBM EPB

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 64, nr 4/II
• Strony: 119--133
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Siemińska-Lewandowska A.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Warsaw, Poland

autor

Kuszyk R.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Warsaw, Poland

Bibliografia

• 1. P.B. Attewell, J.P. Woodman, “Predicting the dynamics of ground settlements and its derivatives caused by tunneling in soil”, Ground Engineering 15(8), pp 13-22, 1982.
• 2. G.W. Clough, B. Schmidt, “Design and performance of excavation and tunnels in soft clay”, Soft clay engineering, Elsevier, Amsterdam, pp 569-634, 1981.
• 3. M. Herzog, “Die setzungsmulde über seicht liegenden tunnel”, Berlin, pp 375-377, 1985.
• 4. R. Kuszyk, A. Siemińska-Lewandowska, “Volume loss and settlement trough in Warsaw II line”, ITA-AITES World Tunnel Congress, Underground – the way to the future, Geneva, 2013.
• 5. N. Longanathan, H.G. Poulos, “Analytical prediction for tunneling induced ground movements in clays”, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering 124 (9), pp 846-856, 1998.
• 6. R.J. Mair, “Tunneling in urban areas and effects on infrastructure. Advances in research and practice”, Muir Wood Lecture, ITA-AITES materials, 2011.
• 7. M. Mitew-Czajewska “Evaluation of deep excavation impact on surrounding structures-a case study”, Underground Infrastructure of Urban Areas 3, CRC Pess/Taylor & Francis Group, pp 161-172, 2015.
• 8. M. Mitew-Czajewska, “Evaluation of Hypoplastic Clay model for deep excavation modelling”, Archieves of Civil Engineering, Vol. 62, nr 4/I, pp 73-86, 2016.
• 9. M.Mitew-Czajewska “Parametric study of deep excavation in clays”, Bulletin of the Polish Academy of Sciences, Technical Sciences, Vol. 66, No. 5, pp 747-754, 2018.
• 10. B.M. New, M.P. O’Reilly, “Settlement above tunnels in the United Kingdom - their magnitude and prediction”, Proceedings of the Tunneling 82 Conference, Brighton, pp 173-181, 1982.
• 11. C.S. Oteo, “The Madrid Model: A Simplified Approach to the Tunnel Subsidence Estimation”, International Conference on Mathematical and Statistical Modeling in Honor of Enrique Castillo, Spain. UCLM, 2006.
• 12. R.B. Peck, “Deep excavations and tunneling in soft ground”, Proceedings of the 7th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Mexico, Vol. 4, pp 225-290, 1969.
• 13. C. Sagaseta, “Analysis of undrained soil deformation due to ground loss”, Géotechnique 37(3), pp 301-320, 1987.
• 14. A.E. Siemińska-Lewandowska, M. Mitew-Czajewska “The effect of deep excavation on surrounding ground and nearby structures”, Proceedings of the 6th International Symposium, Shanghai, China, Geotechnical Aspects of Underground Construction in Soft Ground, CRC Press/Balkema, pp 201-206, 2009.
• 15. A. Verruijt, J.R. Booker, “Surface settlements due to deformation of a tunnel in an elastic half plane”, Géotechnique 46(4), pp 753-757, 1996.
• 16. Instruktion ITB no. 376/2002. Ochrona zabudowy w sąsiedztwie głębokich wykopów.
• 17. ITA-AITES, “Settlements induced by tunneling in Soft Ground”, Tunnelling and Underground Space Technology 22 (2007), pp 119-149, 2006.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).