程洪波 浅埋暗挖地铁施工地表沉降的分析与研究.doc

浅埋暗挖地铁施工地表沉降的分析与研究程洪波杭州市市政工程集团有限公司 浙江省065201【摘要】国内的许多大城市为了解决交通拥堵，市民生活不便，城市布局不 合理等问题开始人力发展地铁交通系统•使用浅埋暗挖法进行地铁施工无噪声， 没有废物污染，在施工期间对城市交通没有影响不影响城市交通由此来讲，浅 埋暗挖法具有越来越广阔的发展前景但在地铁修筑过程中，随着地层物质被挖 出，口洞室临空面向四周…定范囤内地层应力场也将发生调整，地表则必将发生 或大或小的沉降,施工中必须对有害沉降进行控制本文分析了引起浅埋喑挖隧 道沉降的主要因素，提出控制地层变形和地表沉降可以采取的对策和措施关键词】浅埋喑挖，地铁施工，沉降控制一•前言但在地铁修筑过程中，随着地层物质被挖出，口洞室临空面向四周」定范囤内 地层应力场也将发生调整，地表则必将发生或大或小的沉降対城市来说，过大的 地面沉降和地层变位将直接危及地面建筑物的正常使用，进而危及施工安全，因 此施工中必须对有害沉降进行控制在此之前我们必须对浅埋喑挖地铁施工地表 沉降的原因有所了解，在知道原因之后才能有针对性的提出解决方法二.浅埋暗挖法地铁施工造成地表沉降的原因浅埋喑挖法隧道施工造成地而沉降的原因主要有以卜•几个方而:1 .地下水对地表沉降的影响根据经典土力学的理论,天然土体一般为三相体系，由矿物颗粒组成骨架体, 再由孔隙水和气填充骨架。

土颗粒的压缩性很小，…般认为是不可床缩的在土 颗粒不可圧缩的前提下，我们能得知土体的变形是孔隙流体的流失及气体体积的 减小、颗粒重新排列、粒间间距缩短、骨架体发生错动所造成的随着地铁隧道 的施工会引起地下水的流失，颗粒重新排列，我们所看见的宏观上的表现就是地 层出现沉降2. 地层上覆体特性对地表沉降的影响上覆体本身所具有的力学特性对地铁施T中地表沉降也会造成较大的影响有一些承载能力较差的土，比如枯土、粉质枯土及强风化泥质粉砂岩等这些承 载能力较差的土无法形成鬥然载拱；而有些如硬质岩、极硬质岩可以形成IH然拱 能否形成自然拱，成拱的质量如何，会对地表出现的沉降产生很大的影响3. 地层应力对地表沉降的影响隧道开挖的过程也是地层内应力重新分布的过程隧道开挖形成空洞，周围 会产生急剧的变形与应力重新分配与调整的一个过稈•，应力的重新分布改变了土 体颗粒的流动方向，从血-引起隧道周围一•定范围内土体产生一•定量的移动，而这 种移动也会对地表沉降造成一定的影响4. 爆破施工对地表沉降的影响由于地质条件的复杂多变,各段的地质条件不同，部分施工段可以进行机械 挖掘，但有部分施T段情况不同，这些施T段需要爆破松动。

在这些施T段的爆 破过程中，震动波向四周围的传递会对周围土体产生一种挤密的作用经过多次 的爆破扰动，会对周围土体产生不同程度的影响，多表现为导致隧道周围土体的 压密,最终引起地面沉降5. 施工工艺以及操作对地表沉降的影响（1） 开挖进尺的大小会对地表下沉、拱顶沉降以及开挖面的稳定性造成一定 的影响，开挖进尺的大小实质上是工作而无支护空间的大小，其值不仅决定着地 表下沉及拱顶沉降，而且也影响开挖面的稳定性，二者相互作用并以工作面的稳 定性为基础2） 围岩节理裂隙发育，开挖中产牛的小坍塌致使钢筋网与围岩不密贴，喷浆 不密实，初期支护与囤岩间存在空隙，再加上拱背注浆的不及吋造成注浆充填滞 后于土体的压密，起不到应有的充填作用3） 地铁施工建设中，「次衬砌结束后，二次衬砌没有及时的去做，使得围护 结构产牛较大的变形等，会对地表沉降造成一定的影响三•控制地表沉降变形的主要对策根据国内外的地铁建设丁程的经验，使用浅埋暗挖法的施丁应该贯彻以下原 则：“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”在贯彻以上原则的 同时，我们还需要对引起地表下沉的原因进行充足分析讨论，从而在施工中采取 有针对性的措施来预防和控制地表沉降。

1. 控制好土体内水的流失注意超前小导管周边注浆，严格按配合比拌制喷混凝土料保证喷射混凝土 的密度，提高喷射混凝土质量;在施工过程中要随时观察情况，注意及时停止排 水，防止土体内水的流失2. 改善土体特性通过对隧道开挖周边外土体进行局部加同处理,这样做一方面可以促进隧道 开挖后自然拱的形成，另一方而可以改进土体的特性,促使其往有利的方而转化 深层注浆和超前注浆既可以加固土体，也可以改善土体的性质可以根据土体的 性质床注纯水泥浆或双液浆,必要的情况下也可以床注化学浆液，或者是采用其 它的能够改善土体特性的措施，从而为地铁隧道的建设创造有利条件，也可以一 定程度上控制地表沉降3. 采用控制爆破技术前文提到由于地质条件的复杂多变，各段的地质条件不同，部分施工段可以 进行机械挖掘，部分施工段需要爆破松动在这些施工段的爆破过程中，震动波向 四周围的传递会对周围土体产牛一种挤密的作用经过多次的爆破扰动，会对周 I韦I土体产生挤密的影响为应对这一问题，我们需要利用控制爆破技术，从而降 低爆破松动对围岩的扰动程度，使断而成型规整，以利于围岩支护结构作用的发 挥和自身承载能力的保持4. 其它控制地表沉降的具体对策(1) 在经验确定进尺的基础上，随时根据开挖断面的实际情况,修正进尺的具 体值。

2) 结合实际情况找出每道工序的合理施工时间，各个工序严格按照预先设 定好的时间进行控制，缩短循环作业时间，减少掌子面土体的暴霜时间，达到及时 封闭，控制沉降的FI的3) 前文提到一次衬砌结束后，二次衬砌没有及吋的去做，使得围护结构产生 较大的变形等，会对地表沉降造成负面的影响一衬在各施工阶段，不仅是作为 安全储备，血且是极为重耍的承载结构因此需要把握准确…次衬砌的施工时机, 以便最人限度的发挥围岩自身承载能力二次衬再及时跟上，限制变形过量，使围 岩进入稳定4) 在各个环节重视锚杆的作用锚杆作用有，限制约束围岩施加床力，制止 围岩强度的恶化;使松动围岩，尤其是松动区的节理裂隙，破碎而等得以连接;提 高层间摩阻力；同时锚杆可以起到悬吊作用，防止个别危岩的掉落或滑落5) 由于隧道施工过程和开挖顺序的不同都会引起各自不同的应力和应变的 非线性历程，最终导致不同的力学效应地铁隧道的施工中，由于需要分部开挖, 那么开挖顺序的不同，导致的“群洞效应”作用的大小也不一样，因此制定开挖 方案时，应注意采取较为优化的方案应避免出现“群洞效应”，以保证地铁隧道 施工安全隧道施工过程，由于开挖顺序不一-样引起的地表沉降和沉降槽的宽度也不一 样，在施工过程中应选择合适的施工方案，有利于保护地铁隧道丄部建筑物、管 线等，同吋还要采取积极的施工措施如跟踪注浆等确保隧道上方环境安全。

1!浅埋暗挖法具有越來越广阔的发展前景,正是因为此原因我们必须重视到浅 埋暗挖法的弊端所在，不断的改进地表沉降的控制要落到实处不容易，由于地 表沉降是多因索共同作用的结果，具体的地铁建设工程中，我们必须要弄明白是 什么因素在起作用，起到多大作用我们需要从各个方面采取有针对性的措施， 防止地表的沉降，并尽量弄清楚沉降与各因素的量化关系，从血保证隧道的安全 快速施工参考文献：[1] 吴应明王学斌《地铁浅埋喑挖隧道地层沉降因索及控制对策13》.城市轨道交 通研究，2003.[2] 姚晓红《城市地铁浅埋喑挖隧道地层沉降分析与控制11》•铁道建筑技术， 2006.[3] 钱家欢，殷宗泽主编・土工原理与技术,中国水利水电出版社，1996[4] 卿伟衰，廖红建，钱春宇•地下隧道施工对相邻建筑物及地表沉降的影响•地 下空间与工程学报,2005, (6).[5] 钟有信，罗草原•浅埋喑挖地铁施工地层沉降监测与控制[J] •西部探矿工 程,2003, (4) :91-93.[6] 张顶立，黃俊.地铁隧道施工拱顶下沉值的分析与预测[J].岩石力学与工程学 报,2005,24(10) : 1703-1707.。