深圳豐盛町地下街隧道暗挖信息化施工分析

王建新

(深圳市政設計研究院有限公司，深圳 518003)

近年來，隨著城市現代化建設的發展，城市地下空間利用需求增大，使城市地下隧道工程越來越復雜，技術難度也越來越大。在隧道暗挖施工過程中由于土體的應力條件發生變化，導致隧道周圍土體發生位移及相應的地面變形。為保證隧道暗挖施工的安全以及對鄰近建筑物、道路和地下管線等的保護，必須在施工過程中對支護體系的內力和變形、隧道周圍土體變形、周邊環境等進行監測，實現信息化施工，發現問題及時制定相應對策，確保施工安全。此外，通過對土體、支護結構等的監測，及時判斷和掌握上述工程施工后結構與土體的穩定狀態，以便及時調整支護設計參數和施工工藝方法［1-7］。

本文以深圳豐盛町地下陽光街暗挖工程D區施工監測實踐為例，介紹了隧道暗挖工程信息化施工監測技術方案，對監測結果進行了分析，并實時指導了施工。同時，為今后其它類似工程設計、施工提供了有益的借鑒，也為我國相關規程規范的制(修)定提供了參考和有價值的成功實例。

1 工程概況

1.1 工程簡介

豐盛町地下陽光街工程D區暗挖段由北向南橫穿深南大道，暗挖隧道跨度大(寬13.7 m，高7.1 m)，且同一斷面垂直下穿埋有大量地下管線的深南大道的同時，上跨兩孔地鐵區間隧道，隧道底離地鐵區間隧道頂部的凈距僅為33 cm，隧道頂離地面不足4 m。施工中必須嚴格控制好地層變形以保證地鐵區間隧道結構的安全和深南大道的正常交通，以及上方地下管線的安全。工程采用18個施工步序，包括施作大管棚與小導管、分部開挖、施設初期支護、拆除臨時支護以及澆筑二次襯砌與構造立柱等。

1.2 工程地質情況

暗挖隧道施工地層自上而下為:人工填土層(Qml)，主要為黏性土，層厚1.2～8.5 m;第四系沼澤相沉積層(Qh)，有機質含量5% ～15%，場地內層厚0.9～7.0 m;第四系沖洪積層(Qal+pl)，礫砂及含黏性土礫砂，場地內該層厚0.6～7.2 m;第四系殘積層(Qel)，褐黃色礫質粉質黏土，層厚2.60～22.90 m，下伏基巖為燕山期粗粒花崗巖(γ35)，粗粒似斑狀結構、塊狀構造，主要由長石、石英、云母等礦物組成。

2 監測項目測點布置

2.1 地表沉降

旨在掌握地表在隧道施工過程中的變化情況，保證路面行車和各種管線的安全。

測點布置:在隧道上方路面沿縱向在其影響范圍內每5m布置一組測點，相應布設主斷面，橫向布置如圖1所示。

2.2 拱頂下沉、底板隆起及水平收斂量測

旨在了解凈空位移隨施工過程的變化規律，并預測圍巖的最終變形，以掌握支護結構狀態。

測點布置:監測布點沿隧道縱向每5m監測一組，拱頂下沉與地板隆起均布置于初支跨中，橫向布置如圖2所示。

2.3 圍巖土層壓力量測

旨在掌握圍巖壓力大小及其變化規律。

測點布置:測點布置在主測斷面，測點布置如圖3所示。

圖1 D區地表沉降測點布置示意(單位:m)

圖2 D區拱頂下沉、底板隆起測點布置示意

圖3 D區圍巖土層壓力測點布置示意

3 監測頻率

開挖面距量測目標前后<2B(B為隧道開挖跨度)時，1～2次/d;開挖面距量測目標前后 <5B時，1次/2d;開挖面距量測目標前后 >5B時，1次/周。監控量測點初讀數在開挖循環施工后24 h內，并在下一循環施工前取得，其測點距開挖工作面不得大于2 m。具體監測頻率根據監測數據的變化略有變化。

4 監測數據分析

為確保監測結果的質量，加快信息反饋速度，全部監測數據均由計算機管理，每次監測必須有監測結果，并附上相對應的測點位移時態曲線圖。

4.1 地表下沉

D區暗挖隧道開挖及結構施工期間對應地面的沉降觀測結果如圖4所示。共布設25個沉降觀測點，最終沉降量為－0.3～40.2 mm，其中D11沉降觀測點最終沉降量最大為40.2 mm。由于本工程處于深南大道，過往車輛較多，觀測點 D3、D6、D7、D10、D11、D12、D16、D17段在最早一個多月監測時間內隆起量較大，其最終沉降量均超過20 mm>預警值;其中觀測點D6、D11、D12、D16 最終沉降量均超過 30 mm> 控制值。

4.2 拱頂下沉

D區暗挖隧道開挖及結構施工期間隧道拱頂下沉實測結果如圖5所示。共布設4個拱頂沉降觀測點，最終沉降量為7.9～15.7 mm，其中3號沉降觀測點最終沉降量最大為15.7 mm。由于本工程處于深南大道，過往車輛較多，所有沉降監測點均在最早的一個多月監測時間內沉降量較大，最終沉降量均未超過預警值20 mm。

4.3 底板隆起

圖6為D區暗挖隧道開挖及結構施工期間隧道底板隆起實測結果。共布設4個底板隆起觀測點，最終沉降量為5.5～14.4 mm，其中2號觀測點最終隆起量最大為14.4 mm。所有隆起監測點均在最早的一個多月監測時間內隆起量較大，其中2、3號監測點最終隆起量均超過預警值10 mm。

4.4 土層壓力

表1為D區地下街監測斷面最終土壓力。監測數據表明，地下街修建后最終土壓力主要集中在地下街地板與頂板上，邊墻土壓力較小，相應的邊墻變形主要不是因為邊墻受到土壓力產生的，而是由地板和頂板傳遞的彎矩所引起。

圖4 D區地表沉降—時間曲線

圖5 D區拱頂沉降—時間曲線

圖6 D區底板隆起—時間曲線

表1 D區地下街監測斷面最終土壓力

4.5 地鐵結構變形

D區暗挖隧道開挖及結構施工期間地鐵隧道拱頂變形實測結果如圖7所示。在地下街橫斷面范圍內拱頂豎直向上位移迅速增加，直到最大值。地鐵隧道拱頂最大隆起量為1.48 mm，發生在左線附近。在過街隧道墻腳處變形曲線出現拐點，向隧道兩端逐漸減小。

可見，地下街頂板下沉和頂板隆起的大小和分布均受到開挖進尺、支護時間、結構立柱位置及地鐵隧道結構等的綜合影響。其中，地鐵隧道對底板隆起影響尤為顯著，隧道上方地下街底板隆起量小，局部甚至出現底板下沉。

圖7 地鐵隧道隆起分布

5 結論

本文結合豐盛町地下陽光街工程D區暗挖隧道，開展了淺埋暗挖大跨隧道施工中的信息化施工研究，通過監測數據分析，得到如下結論:

1)在暗挖隧道施工過程中，開挖引起的地層差異沉降是地下管線結構破壞的主要原因。采用地表沉降控制基準為30 mm，保證了施工安全，可為以后類似工程參考。

2)在開挖過程中對地表的影響較為明顯。為有效控制地表沉降和防止開挖中土體坍塌，必須在暗挖進洞前進行超前支護。

3)在上穿原有地鐵工程時，原有隧道以發生上浮隆起變形為主，通過對新建隧道施作底板，有效地控制了上穿工程中既有隧道的隆起變形。

[1] 王建宇.隧道工程監測和信息化設計原理［M］.北京:中國鐵道出版社，1990.

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