城市隧道施工引起地表沉降實(shí)測研究

焦建偉+王空前+雷東升

（鄭州財經(jīng)學(xué)院，河南 鄭州 450000）

【摘要】隧道盾構(gòu)施工引起的地層損失所導(dǎo)致的地表沉降變形預(yù)測和控制，是隧道工程領(lǐng)域重要的研究課題之一。針對鄭州市南四環(huán)至鄭州南站城郊鐵路盾構(gòu)工程，鄭港四路站～鄭港六路站區(qū)間，開展了地表沉降觀測研究。結(jié)果表明：盾構(gòu)掘進(jìn)過程中地表沉降監(jiān)測結(jié)果未超限，均在可控范圍內(nèi)波動，趨勢穩(wěn)定。隨著掘進(jìn)距離的增大，隧道各測點(diǎn)沉降量都有所增加，沉降槽變窄，隧道正上方附近沉降值最大，向兩側(cè)遞減。由于右線盾構(gòu)土體擾動，左線隧道橫向沉降曲線不對稱，受擾動一側(cè)沉降值偏大。當(dāng)隧洞開挖完成以后，隧洞整體趨于穩(wěn)定，沉降值不變。

【關(guān)鍵詞】盾構(gòu)隧道；沉降監(jiān)測；地表沉降

1工程簡介

本工程為鄭州市南四環(huán)至鄭州南站城郊鐵路工程，鄭港四路站～鄭港六路站區(qū)間，區(qū)間位于鄭港四街下方，沿鄭港四街向南敷設(shè)至鄭港六路站。區(qū)間右線全長753.398m（K54+229.184～K54+982.582，區(qū)間起止里程為車站端墻內(nèi)皮里程），左線全長753.423m（K54+229.184～K54+982.582，區(qū)間起止里程為車站端墻內(nèi)皮里程），為兩條單洞單線圓形隧道，線路間距為13.0～15m。覆土厚度約為10.0～15m。本區(qū)間盾構(gòu)隧道主要穿過土層為粉土⑤1層，粉砂⑤2層，粉質(zhì)黏土⑤7，粉質(zhì)黏土⑥1層，采用2臺Φ6250海瑞克土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)，鋼筋混凝土管片設(shè)計強(qiáng)度為C50，抗?jié)B等級P12，管片分為兩種型號，分別為Ⅰ型、Ⅱ型。

2測點(diǎn)布設(shè)

采用兩臺精密水準(zhǔn)儀DS05，測量精度≤±0.5mm/Km。線路地表沉降觀測點(diǎn)沿線路中線按斷面布設(shè)，埋設(shè)范圍要能反映變形區(qū)變形狀況。地表地物、地下物體較少地區(qū)斷面設(shè)置可放寬。觀測點(diǎn)間距表1所示。

3結(jié)果分析

3.1橫向地表沉降曲線分析

由于測點(diǎn)斷面及沉降曲線較多，本文中僅以左線隧道地表沉降測點(diǎn)DB4為例說明。其中掘進(jìn)0環(huán)、16環(huán)和43環(huán)，對應(yīng)于掘進(jìn)開始、掘進(jìn)到達(dá)測點(diǎn)前和掘進(jìn)通過測點(diǎn)沉降穩(wěn)定階段。

如圖1所示為盾構(gòu)掘進(jìn)時地表橫向沉降累積曲線圖。從曲線圖中可以看出，隨著掘進(jìn)距離的增大，隧道各測點(diǎn)沉降量都有所增加，沉降槽變窄，隧道正上方附近沉降值最大，向兩側(cè)遞減。由于右線盾構(gòu)土體擾動，左線隧道橫向沉降曲線不對稱，受擾動一側(cè)沉降值偏大。當(dāng)隧洞開挖完成以后，隧洞整體趨于穩(wěn)定，沉降值不變。

3.2縱向地表沉降曲線分析

由于測點(diǎn)沉降曲線較多，本文中僅以左線隧道地表沉降測點(diǎn)DB1-11～ DB7-11為例說明。其中掘進(jìn)0環(huán)、16環(huán)和43環(huán)，對應(yīng)于掘進(jìn)開始、掘進(jìn)到達(dá)測點(diǎn)前和掘進(jìn)通過測點(diǎn)沉降穩(wěn)定階段。

如圖2所示為盾構(gòu)掘進(jìn)時地表縱向沉降累積曲線圖。從曲線圖中可以看出，盾構(gòu)掘進(jìn)過程中地表沉降監(jiān)測結(jié)果未超限，均在可控范圍內(nèi)波動，趨勢穩(wěn)定。這是由于在建立盾構(gòu)機(jī)管理領(lǐng)導(dǎo)組織體系，制定詳細(xì)保養(yǎng)制度基礎(chǔ)上，明確了設(shè)計線路的各項(xiàng)參數(shù)，采取信息反饋的施工方法對盾構(gòu)推進(jìn)進(jìn)行質(zhì)量控制，盾構(gòu)穿越區(qū)域地面縱向軸線位置布設(shè)沉降觀測點(diǎn)，并將所測沉降數(shù)據(jù)及時反饋，為調(diào)整下一階段的施工參數(shù)提供依據(jù)。

4結(jié)語

土體損失是盾構(gòu)施工引起土體移動的主要原因，具體指開挖的土體多于設(shè)計開挖的數(shù)量，其大小不僅與工程地質(zhì)、水紋地質(zhì)條件有關(guān)，還與施工方法、施工技術(shù)水平和管理水平等因素有關(guān)。在實(shí)際施工過程中，及時調(diào)整開挖速度，控制好通過各地層的盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)，采用地面沉降監(jiān)測與注漿量、注漿壓力及管片混凝土內(nèi)力監(jiān)測相結(jié)合的辦法，控制盾尾注漿質(zhì)量。掘進(jìn)時，嚴(yán)格控制盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)，盡可能地減少每次糾偏的幅度。勤糾偏、小糾偏，及時調(diào)整盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)，保證了工程的順利進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃茂松，張治國，王衛(wèi)東.軟土盾構(gòu)隧道施工的環(huán)境土工效應(yīng)[J].湖南大學(xué)學(xué)報，2008，15（12）：8188

[2]孟丹，臧曉光.地鐵車站開挖引起地表沉降分析方法的對比研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2012，31（6）：11691177

[3]朱才輝，李寧.盾構(gòu)施工工藝誘發(fā)地表沉降規(guī)律淺析[J].巖土力學(xué)，2011，32（1）：158164

[4]賈劍，石景山.盾構(gòu)隧道擴(kuò)建地鐵車站地表沉降預(yù)測及分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2013，32（1）：28832890

[5]楊福麟，劉永林.武漢地鐵隧道開挖引起地表沉降的數(shù)值模擬研究[J].工程地質(zhì)學(xué)報，2013，21（1）：8591

基金項(xiàng)目：河南省高等學(xué)校重點(diǎn)科研項(xiàng)目計劃（15A560047）。

作者簡介：焦建偉，男，副教授，鄭州財經(jīng)學(xué)院，研究方向：建筑施工。