淺埋暗挖法地鐵施工地表沉降的分析與研究探討

1、<p>　　淺埋暗挖法地鐵施工地表沉降的分析與研究探討</p><p>　　摘 要：我們以在建的淺埋暗挖法施工的北京地鐵五號(hào)線某標(biāo)段的雙線隧道為例，經(jīng)過對(duì)現(xiàn)場各實(shí)驗(yàn)斷面實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的分析研究，得到在第四紀(jì)覆蓋層，主要為粉質(zhì)粘土的地質(zhì)條件下隧道開挖過程中地表沉降、速率和拱頂沉降變化趨勢(shì)。并且指出在掌子面0.5D～0.75D 范圍內(nèi)，地表沉降速率增長比較大，施工中應(yīng)在該范圍內(nèi)及時(shí)進(jìn)行初期襯砌的支護(hù)。經(jīng)過監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

2、的統(tǒng)計(jì)分析，地表累計(jì)沉降主要發(fā)生在掌子面2D 范圍內(nèi)，在此區(qū)域內(nèi)地表變形速率比較大，超出3D 后，地表變形速率趨于平緩；沿隧道縱向地表沉降最大值超前發(fā)生于主斷面。而影響最大的范圍是在4D～4.5D 的范圍內(nèi)。在施工中適時(shí)用小導(dǎo)管注漿法加固土體效果顯著。這對(duì)北京地鐵后期建設(shè)和同類地層地鐵施工環(huán)境控制具有重要借鑒和參考的價(jià)值。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：淺埋暗挖；地表沉降；拱頂沉降 </p><

3、;p>　　中圖分類號(hào)：P426.1+2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： </p><p>　　我們都知道地鐵對(duì)于解決城市交通堵塞，實(shí)現(xiàn)城市環(huán)境，改變城市布局和交通綜合治理都有至關(guān)重要的作用。許多國內(nèi)的大城市都在發(fā)展以地鐵為主要干線的快速軌道運(yùn)輸系統(tǒng)。地鐵所到之處樓宇興旺、土地增值，推動(dòng)了周邊地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，因此地鐵有著越來越廣闊的發(fā)展空間。隨著地鐵在城區(qū)松散土介質(zhì)圍巖條件下的大量修建，淺埋暗挖法隨之發(fā)展起來。這

4、種方法借鑒了新奧法的某些理論，用于隧道埋深接近于隧道直徑的各種尺寸與斷面形式的隧道洞室修筑，施工起來不影響城市交通，沒有污染和噪聲。在地鐵隧道施工中，淺埋暗挖法具有越來越廣闊的發(fā)展前景。地鐵建設(shè)中，人們?cè)絹碓疥P(guān)心地問題是鐵隧道施工對(duì)城市環(huán)境的影響，并且已經(jīng)有一些關(guān)于地鐵施工引起既有臨近城市地下管線、房屋基礎(chǔ)及道路交通等不能正常使用的報(bào)道，因此，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)及現(xiàn)場量測(cè)反饋施工引起的地層變形及其影響范圍對(duì)指導(dǎo)安全施工和設(shè)計(jì)十分重要。國內(nèi)外對(duì)隧道

5、開挖引起地層變形的研究有以Peck 公式為代表的經(jīng)驗(yàn)公式、工程類比法和數(shù)值分析法，目前國內(nèi)同濟(jì)大學(xué)對(duì)軟土地層中的盾構(gòu)施工引起的地層變形有一些研究，隨著淺埋暗挖施工方法的興起，其施工中地層變形和周邊建（構(gòu)）筑物的沉降也日益引起重視。地鐵隧道施</p><p>　　本文通過北京地鐵淺埋暗挖法施工所引起的地表沉降進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析，試圖建立起評(píng)價(jià)地層變形對(duì)隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性影響的方法，為淺埋暗挖施工的環(huán)境控制提供相應(yīng)的技術(shù)

6、支持。 </p><p><b>　　工程概況 </b></p><p>　　北京地鐵五號(hào)線某標(biāo)注段暗挖法標(biāo)注段從既有的道路下方穿過，此段道路交通流量比較大。隧道埋深9到15m，地質(zhì)勘察報(bào)告顯示，本區(qū)間位于第四紀(jì)覆蓋層，并且其隧道穿越粉質(zhì)粘土，車站場區(qū)地層中有上層滯水、潛水和承壓水。淺埋暗挖法區(qū)間標(biāo)準(zhǔn)段隧道單洞是馬蹄形斷面，復(fù)合式襯砌，覆土深度為15m，采用的是臺(tái)階法

7、施工，上臺(tái)階施工的時(shí)候環(huán)形開挖留核心土，結(jié)構(gòu)仰拱埋置于粉質(zhì)粘土層，且局部穿越粉土層，底板埋置相對(duì)較穩(wěn)定，與承壓水含水層頂板的距離都大于2m，局部飽和粉土影響比較大。結(jié)構(gòu)頂拱埋置于粉質(zhì)粘土層，結(jié)構(gòu)相對(duì)比較穩(wěn)定。側(cè)墻以粘性土和粉土為主，穩(wěn)定性好，但由于地下水的影響，可能會(huì)導(dǎo)致流砂、坍塌等。 </p><p>　　地表沉降的統(tǒng)計(jì)分析與研究 </p><p>　　通過對(duì)北京地鐵五號(hào)線某段的研究表明

8、開挖臺(tái)階掌子面距離檢測(cè)主斷面0.5m開始，直到掌子面通過監(jiān)測(cè)主斷面7.5M為止，期間拱頂下沉，隧道收斂值不大。拱頂最大沉降值為2.2mm，隧道收斂最大值是7.1mm，從上臺(tái)階掌子面經(jīng)過監(jiān)測(cè)斷面大概在0.75D時(shí)開始，隧道收斂和拱頂下沉兩者的變形速率都進(jìn)入平緩期，基本進(jìn)入穩(wěn)定階段。這點(diǎn)跟初期支護(hù)，上半臺(tái)階的周邊小導(dǎo)管注漿有很大關(guān)系。并且隧道周圍的土體向隧道內(nèi)的變形很小，可以再較短的時(shí)間內(nèi)趨于穩(wěn)定，對(duì)于減小地表會(huì)有很大的幫助。 </p

9、><p>　　通常情況下地表沉降一般小于拱頂沉降，但根據(jù)一些資料顯示，對(duì)淺埋軟弱地層，特別是富水含砂地層中城市地鐵隧道施工過程中地表沉降較大。在隧道上方有富水砂層存在，會(huì)因?yàn)樯皩铀缮?、不穩(wěn)定而造成地表下沉；如果區(qū)間內(nèi)富含地下水，因?yàn)榭紫端魇б矔?huì)導(dǎo)致土體固結(jié)下沉，會(huì)出現(xiàn)這種情況。由地質(zhì)資料顯示，隧道上方存在一條約2 m 高的砂層，隧道上方的上層滯水非常豐富，洞內(nèi)滲水十分嚴(yán)重。但是在隧道開挖至監(jiān)測(cè)主斷面時(shí)，已經(jīng)基本通過

10、砂層，因此可以分析出這種情況出現(xiàn)是由于隧道上方豐富的潛水造成的。通過后期監(jiān)測(cè)可以了解到，由于地下水流失造成的地表沉降，在隧道已經(jīng)超過監(jiān)測(cè)主斷面3D 時(shí)仍然繼續(xù)。所以在后期施工中，重點(diǎn)調(diào)查管線漏水情況，加強(qiáng)降水工作，采取措施控制地下水的流失，以減小地表的沉降。 </p><p><b>　　三、 結(jié)論 </b></p><p>　?。?）經(jīng)過對(duì)掌子面穿越主監(jiān)測(cè)面前后的監(jiān)

11、測(cè)數(shù)據(jù)可以看出在掌子面距離監(jiān)測(cè)斷面前后0.5D時(shí)拱頂開始下沉、隧道收斂值都比較小，往后拱頂下沉、隧道收斂以及地表下沉以較大速率增長，但經(jīng)過監(jiān)測(cè)面0.75D 后變形速率趨于平緩，進(jìn)入到了穩(wěn)定階段，這都是初期支護(hù)，以及上半臺(tái)階的周邊小導(dǎo)管注漿的功勞。為今后施工初期支護(hù)以及導(dǎo)管注漿的時(shí)間提供了技術(shù)支持。 </p><p>　?。?）對(duì)淺埋軟弱地層，特別是富水含砂地層中或者有上層滯水存在的土層中，砂層松散和孔隙水流失都會(huì)

12、造成地表沉降加劇，拱頂下沉增加，在施工中應(yīng)該得到足夠的重視，及時(shí)支護(hù)并控制地下水的流失以減小地表的沉降。在這種情況下，管線漏水情況也要得到高度重視。 </p><p>　?。?）在掌子面通過監(jiān)測(cè)主斷面前后0.5D ，沿隧道開挖方向地表沉降最大值超前發(fā)生于主斷面，但數(shù)值卻小于主斷面。而隧洞開挖對(duì)縱向地表沉降的影響最大的范圍是在4~4.5D 。 </p><p>　　（4）在現(xiàn)有地質(zhì)條件下，地

13、表沉降主要受施工開挖的影響，而地表累計(jì)沉降主要發(fā)生在掌子面2D 范圍內(nèi)。地表變形速率較大，施工中要得到高度重視，超出3D 后，地表變形速率趨于平緩。 </p><p><b>　　參 考 文 獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] GB 50157-2003, 地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. </p><p>　　[2] 鐘有信, 羅草原. 淺埋暗挖地

14、鐵施工地層沉降監(jiān)測(cè) </p><p>　　與控制[J]. 西部探礦工程, 2003, (4): 91-93. </p><p>　　[3] 張頂立, 黃 俊. 地鐵隧道施工拱頂下沉值的分析 </p><p>　　與預(yù)測(cè)[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào), 2005, 24(10): </p><p>　　1703-1707. </p>