地铁区间浅埋暗挖隧道地表沉降的控制标准
文章编号:16730291(2010)03011705地铁区间浅埋暗挖隧道地表沉降的控制标准齐震明1,2,李鹏飞1(1.北京交通大学隧道及地下工程教育部工程研究中心,北京100044;2.深圳市地铁集团有限公司,广东深圳518033)摘要:基于浅埋暗挖隧道施工引起地表沉降的时空效应和沉降机理分析,综合运用模糊聚类分析方法对北京地铁5号线和10号线24个区间隧道的1497个地表沉降测点的数据进行统计分析,得出了地铁区间浅埋暗挖隧道地表沉降值的分布规律和地表沉降槽宽度参数反弯点距离、地层损失率的一般特征,给出了地表沉降槽曲线反弯点距离与等效轴向埋深的关系,提出了较为合理可行的地标沉降控制标准,并提出预警、报警、极限3级控制的管理方法.研究成果为认识地铁区间浅埋暗挖隧道地表沉降及地表沉降控制标准制定等具有一定的参考价值.关键词:隧道工程;浅埋暗挖法;地表沉降;时空效应;控制标准中图分类号:U4563文献标志码:AControlStandardofGroundSurfaceSettlementsinMetroSectionShallowTunnelQIZhenming1,2,LIPengfei(1.TunnelandUndergroundEngineeringResearchCenterofMinistryofEducation,BeijingJiaotongUniversity,Beijing100044,China;2.ShenzhenMetroGroupCo.Ltd,Guangdong,Shenzhen518033,China)Abstract:Basedtheanalysisoftemporalspatialeffectandsettlementmechanism,applythefuzzyclusteranalysisfor1497groundsurfacesettlementsof24runningtunnelsinBeijingsubwayLine5,representthegeneraldistinctionofshallowtunnelgroundsurfacesettlementsregularitiesofdistributionandthesurfacesettlementstroughwidthparameterinflexionpointdistance,andthelossratioofstratum,gaintherelationbetweensurfacesettlementtroughwidthparameterinflexionpointdistanceandequivalenceaxialdepthofburial,putforwardafeasiblesurfacesettlementcontrolcriterion,andcontrolmethodcontainsthe3classes:prewarning、alarmandextreme.Researchfindingssupplysomereferencevalueforcognitiveshallowtunnelgroundsurfacesettlementsregularitiesofdistributionanddevelopcontrolstandard.Keywords:tunnelengineering;shallowtunnelconstructionmethod;groundsurfacesettlement;temporalspatialeffect;controlstandard
收稿日期:20091026基金项目:北京市科技计划重点项目资助(D08050603130804)作者简介:齐震明(1969),男,河南洛阳人,教授级高级工程师,博士生.email:bhfp@sina.com.地铁等城市隧道施工影响下的地层变形规律及控制方法一直是近些年工程界研究的热点[15].隧道施工引起的地表沉降,受隧道地质条件、隧道跨度及埋深、开挖方法、支护时机与刚度,以及施工管理技术水平等多方因素的影响,地表沉降机制复杂,很难定量预测隧道施工引起的地表沉降及发展过程.然而,大量的工程实践及科学研究[15]均表明,隧道施工影响下的地表沉降是有规律可循的.本文作者基于北京地铁5号线、10号线的工程背景,以大量的现场监测数据为基础,研究了北京地区浅埋暗挖第34卷第3期2010年6月北京交通大学学报JOURNALOFBEIJINGJIAOTONGUNIVERSITYVol.34No.3Jun.2010区间隧道施工引起地表沉降的一般特征,包括最大地表沉降值、地表沉降槽宽度参数和地层损失率等指标.同时对这些指标进行统计分析,提出浅埋暗挖地铁区间隧道地表沉降的建议控制标准值,使其具有安全性、经济性、合理性和可操作性.1地表沉降的时空效应与机理分析由于隧道地质条件、结构形式、开挖方法、支护时机与刚度等各有不同,对地层造成的扰动程度也不同,但隧道开挖引起的地表沉降都具有相似的特征.其发展规律随着隧道开挖面所处的位置及移动过程的改变而变化,表现出明显的时空效应.时间与空间的交互作用反映了隧道施工引起地表沉降的一般特征,如图1所示.
图1隧道开挖引起地表沉降示意图Fig.1Groundsettlementtroughinducedbytunneling11地表沉降的时间效应浅埋暗挖隧道开挖后地表沉降不是瞬间达到最终值,而是随着时间推移逐渐累积的,地层沉降具有明显的时间效应.现场监测表明,暗挖隧道施工引起的地表沉降随时间的发展过程如图2所示.
图2隧道开挖引起地表沉降随时间变化曲线Fig.2Curveofsurfacesettlementswiththechangeoftimeduringtunnelexcavation单个地表点的沉降过程经历3个阶段:先行沉降、施工沉降和后续沉降.先行沉降指自隧道开挖面到达测点之前所产生的沉降,是由于开挖面土压力失衡、支护力不足,以及地层地下水位降低而产生的.在隧道施工阶段,开挖造成周围地层向着隧道内移动,由于隧道支护时间、支护强度和支护刚度的滞后,以及喷射混凝土密实度不足造成地层空隙等原因,此阶段往往造成较大的地表沉降,通常在1个月左右.后续沉降是指由于地层次固结和蠕变等作用造成的残余地表沉降.12地表沉降的空间效应1)横向地表沉降规律.浅埋暗挖隧道施工引起的横向地表沉降曲线如图3所示,学者Peck将其近似为正态分布曲线其公式为Sx=Vl2iexp-x22i2(1)Smax=Vl2i Vl25i(2)i=H2tan45!-2(3)其中:Sx为横断面上与隧道轴线距离为x地面点的沉降量;Vl为由于隧道开挖引起的地层损失量;Smax为地面沉降量最大值,位于隧道中心线处;i为沉降槽宽度系数,取为地表沉降曲线反弯点与原点的距离;H为覆土厚度;为地层内摩擦角.
图3横向地表沉降槽曲线Fig.3Curveofcrossdirectionsurfacesettlementstrough2)纵向地表沉降规律.浅埋暗挖隧道施工引起的纵向地表沉降,根据距离开挖面位置的不同,分为微小变形区、急剧增大区、缓慢变形区和稳定变形区等4个区域,见图4.微小变形区是指开挖面前方1~15倍洞径的区域.该段沉降量约为总沉降量的10%~20%.主要原因是工作面的开挖,导致的前方地层应力释放及地层的失水固结.急剧增大区是指开挖面前方1倍洞径和后方3倍洞径的区域.该区域地表沉降速118北京交通大学学报第34卷率加速增强,变形量急剧增大,此阶段的沉降量约占总沉降量的50%~60%.该阶段变形主要原因是随着隧道的开挖,造成边界条件发生改变,扰动覆盖土体并引起应力场重新分布.缓慢变形区是指开挖面后方3~5倍洞径的区域.该区域地表沉降速率减缓,变形量缓慢增加,沉降曲线开始收敛,此阶段的沉降量约占总沉降量的10%~15%.稳定变形区是指开挖面后方5倍洞径以外的区域.该区域地表沉降增长缓慢,地层趋于稳定状态.
图4纵向地表沉降曲线Fig.4Curveoflengthwisedirectionsurfacesettlements13地表沉降机理分析浅埋暗挖隧道施工引起的地表沉降伴随着隧道施工的各个阶段,由开挖地层损失沉降、地层失水固结沉降和次固结沉降3部分组成[45].浅埋暗挖隧道施工各阶段的地表沉降原因和机理如表1所示.表1浅埋暗挖隧道施工各阶段的地表沉降原因和机理Tab.1Surfacesettlementsmechanismofshallowtunnelduringdifferentconstructionstages沉降阶段沉降原因地层变化沉降机理先行沉降超前扰动、地下水位下降有效上覆土重增加固结沉降开挖前工作面坍塌、开挖过量地层应力释放或扰动弹塑性变形开挖时围岩收敛变形地层应力释放或扰动弹塑性变形开挖后围岩收敛变形和衬砌变形地层应力释放弹塑性变形后续沉降地层蠕变和固结,衬砌变形引起的相应变形孔隙水压力消散弹塑性变形,固结蠕变变形2地铁区间隧道地表沉降统计分析21工程概况和选点原则地铁5号线和10号线是北京市轨道交通线网规划中两条重要干线.根据工程地质条件及周边环境特点,两条线路采用浅埋暗挖法修建的区间隧道有24个,区间断面开挖跨度从580m到1460m不等,开挖方法涵盖了台阶法、CD法、CRD法,以及双侧壁法.施工影响范围内的地层条件比较相近,主要包括粉细砂、中粗砂、粉土、粉质黏土、黏土和卵石砂砾等地层.由于地质沉积层的∀相变#十分明显,形成了具有北京特点的∀砂黏土#和∀黏砂土#地层.在24个浅埋暗挖法施工区间,根据能反映地表最大沉降(位于区间左右线结构中心线上方)和能反映地铁施工全过程引起的累计沉降值的两个原则(在有效测点的统计过程中剔除异常点及大断面上(含折返线及渡线等)的点),总共选取了1497个有效地表沉降测点.22地表沉降统计与分析1)地表沉降量分析对1497个测点的地表沉降值进行统计分析,其中最大沉降值为7788mm,最小沉降值为006mm,均值为316mm,其中沉降值小于30mm的点占46%,沉降值小于40mm的点占70%.如果剔除沉降值5mm以下的点,则得到均值为334mm,其中沉降值小于30mm的点占42%,沉降值小于40mm的点占67%.如果剔除沉降值10mm以下的点,则得到均值为356mm,其中沉降值小于30mm的点占39%,沉降值小于40mm的点占66%.接近一半的测点沉降值在(25mm,45mm)区间内.2)沉降槽宽度参数与地层损失率分析.反弯点距离i反映了隧道地表沉降槽的横向影响范围,地层损失率V1反映了开挖对地层的扰动程度,这两个参数反映了横向地表沉降槽的一般特征.其计算公式为V1=4VsD2(4)Vs=∃%-%Sdy=2iSmax 25iSmax(5)式中:V1为地层损失率,%,指单位距离内沉降槽体积占隧道开挖体积的百分比;D为隧道等效直径;Vs为隧道掘进方向上单位距离的沉降槽体积(即地层损失).关于沉降槽曲线反弯点距离i,计算公式主要有线性函数和复合幂指数函数两种形式.受周边复杂地表环境的影响,区间隧道地表沉降监测点横向范围普遍较小,难以考虑对地表沉降槽反弯点的影响,且等效轴线埋深分布范围较集中,故采用复合幂指数函数形式拟合效果并不理想.为保证分析结果的可靠性,使得规律更加明显,采用简化的线性函数式进行拟合i=Kzt(6)式中:i为沉降槽反弯点距离;zt为隧道等效轴线埋119第3期齐震明等:地铁区间浅埋暗挖隧道地表沉降的控制标准
地铁暗挖施工现场技术管理及施工工法
01浅埋暗挖简介及质量控制要点
浅埋地下工程基本概念
(1) 浅埋隧道定义
铁路隧道定义：对于单线或双线隧道洞顶埋深小于：VI级围岩35-40m、V级围岩18-25m、IV级围岩10-14m、III级围岩5-7m，为浅埋隧道。
城市地铁：覆跨比H/D在0.6-1.5时为浅埋，H/D小于0.6时为超浅埋。
(2) 浅埋隧道特点
最大的特点是埋深浅，施工过程中由于地层损失而引起地面移动明显，对周边环境的影响较大。因此对开挖、支护、衬砌、排水、注浆等方法提出更高要求，施工难度增加。
暗挖法：不挖开地面，采用从施工通道在地下开挖、支护、衬砌的方式修筑车站等地下的施工方法，包括台阶法，双侧壁导坑法、中洞法、侧洞法、CD法、CRD法、PBA法、一次扣拱暗挖逆作法等。
浅埋暗挖法是指：在城市软弱围岩地层中，在浅埋条件下修建地下工程。
浅埋暗挖法以无水作业、改造地质条件为前提，以控制地表沉降为重点，以格栅或其他钢结构和锚喷作为初期支护手段，按照“十八字 原则(即管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测)进行隧道的设计和施工，谓之城市地下工程浅埋暗挖技术。
无水作业是浅埋暗挖的前提条件，十次坍塌九次与地下水有关。因此，一般情况必须事前进行降水。同时探明地质构造内有无地下水囊，从而采取相应措施，防止水囊内积水流入洞内，危及施工安全 。
降水施工一要控制降水施工的风险，二是通过保证降水质量来降低地铁结构施工风险。
1)核实管线资料重点对井位和排水管线处进行精确核查，对不明管线找相关产权单位进行核实，做到没遗漏,没偏差。必要时物理探测井位处有无地下管线。
2)根据地层颗粒粗细程度,合理选用过滤网,并保证含水层段井管周围包裹严密；
3） 成井后要用空压机进行洗井，直至水清砂净；
4）正式抽水前，必须取水样送试验室化验含沙量，达到粗砂含量<1/5万；中砂含量<1/2万；细砂含量<1/1万标准后方可正式抽水。
5）在周边重大建筑物上布置沉降监测点，降水期间对其进行沉降观测。
地铁暗挖隧道方案（王恒）
地铁暗挖隧道⽅案（王恒）
暗挖隧道初⽀施⼯⽅法及地表沉降原因分析、控制措施
中铁七局三公司王恒
⼀、⼯程概况1、地质概况
区间沿线范围内上覆第四系全新统⼈⼯堆积层（Q4ml）、海积层（Q4m）、冲积层（Q4m+al）、花岗岩残积层（Q el），下伏燕⼭期花岗岩（γ53）。区间隧道洞⾝处于地下⽔⽔位以下，主要从砾质粘性⼟、全、强、中、微风化岩⽯中通过。隧道结构拱顶覆⼟10.5～15.34m。其埋深位于地下⽔位以下，地下⽔⽔压⼒对隧道施⼯及衬砌结构有较⼤影响。2、⽔⽂地质
地下⽔按赋存条件主要分为孔隙⽔及基岩裂隙⽔。
孔隙⽔主要赋存在第四系砂层、粘性⼟及残积层中。基岩裂隙⽔主要赋存在花岗岩强～中等风化层中，略具承压性。地下⽔位埋深0.6～3.2m。
⼆、⼯程控制重点
地表沉降的控制
地铁区间多沿城市主要街道的地下穿过，两侧多为住宅楼及商⽤楼，必须控制好区间隧道施⼯产⽣的地表沉降，以最⼤程度减少对周边建筑安全的影响。
应对措施：加强隧道初期⽀护施⼯质量的控制，严格按照新奥法的施⼯做好监控量测、光⾯爆破、锚喷⽀护。隧道开挖中减少对围岩的扰动，采取短进尺、弱爆破原则组织施⼯。
对围岩软硬不均，尤其是下部微风化且岩层较硬，上部全风化或⼟层
地段必须先对上部全风化岩层或者⼟层采取预注浆加固再进⾏开挖，确保⼟体开挖的稳定。
三、暗挖隧道施⼯⼯艺及⽅法1、区间隧道⽀护参数
区间隧道初期⽀护分为A、B两种类型。初期⽀护采⽤⼩导管超前注浆、砂浆锚杆、钢筋⽹、格栅钢架及喷射砼组成联合⽀护体系，⼆衬为模筑钢筋砼。Ⅳ、Ⅴ级围岩时，应采⽤B型断⾯⽀护形式。Ⅵ级围岩时，应采⽤A 型断⾯⽀护形式。
表1 暗挖隧道衬砌⽀护参数表
隧道断⾯如图3-1、3-2。
图3-1区间A型断⾯⽀护形式图
图3-2区间B型断⾯⽀护形式图2、区间暗挖隧道施⼯原则
区间暗挖隧道采⽤新奥法施⼯。
在隧道施⼯中开挖、⽀护遵循“管超前、严注浆、短开挖、强⽀护、早封闭、勤量测”原则。
（1）管超前：采⽤注浆⼩导管加固前⽅围岩。在掌⼦⾯尚未开挖的拱部围岩中，根据设计要求沿隧道拱部120°范围内打⼊Φ42管长3m 超前注浆⼩导管，环向间距0.3m，并注浆超前⽀护。
浅埋暗挖地下通道施工质量控制要点
浅埋暗挖地下通道施工质量控制要点
王洪涛（上海天佑工程咨询有限公司）
【摘要】在中心城区采用明挖法修建地下通道，占地多、交通干扰大、地下管线拆迁量大，容易造成环境污染。但是用浅埋暗挖施工可以避免这些弊端,最大限度地减少对周边单位、居民日常生活和出行的影响。浅埋暗挖地下通道施工中，如何控制工程质量，确保周围环境的安全，目前存在一定的难度.本文从工程监理的角度，并结合监理部对在建的地下通道施工的质量控制实践，阐述了浅埋暗挖法施工的质量控制要点。
【关键词】地下通道,浅埋暗挖,质量控制
一、工程概述
武汉地铁二号线洪山广场东区地下通道包括4条人行地下通道、2条汽车坡道、2条地下通廊。通道横穿广场环路，分布于主体结构基坑四周，为地下通道群。结构均为矩形框架结构，暗挖段最长达到64m，覆土厚度最小达到1。3m，最大为8m.摆在面前的困难有四点：一是地质条件复杂。通道暗挖部分处于（1)层杂填土及（2）层粉质粘土中，稳定性差，稍有不慎就会引起塌方。二是工期紧张。由于管线拆迁原因，施工场地不能一次全部移交,需要根据拆迁进展分期移交，根据洪山广场东区地下空间综合配套工程总体工期要求，工期压力非常大。三是施工难度大。地下通道单体多，暗挖段平顶直墙结构与直墙拱结构交错结合，且拱形截面尺寸变化多。四是施工场地狭小，环境复杂。周边为省政府办公场所，沿线房屋密集，钢筋模板加工场、砂石材料堆场现场布设非常困难。沿线有给水、排水、电力、通讯、天燃气等十余条管线，需要在施工中加强保护,使得施工的难度增加。因此,通道的防坍塌控制沉降及其上方现有管线的安全防护是本工程的重点。
二、主要施工技术措施
通道结构形式：支护采用复合式衬砌,由钢格栅加喷射混凝土初期支护和二次模筑混凝土衬砌组成。首先对周围土体进行加固处理，采用双排小导管注浆加固技术、大管棚加固和大管棚交叉小导管加固，组成超前预支护体系。初期支护与二次衬砌间设防水层.初期支护厚350mm，由钢格栅拱架、钢拉杆、钢筋网和C25喷射砼联合组成。前后榀钢架间设Φ22纵向联结钢拉杆，环向间距0.5m。通道浅埋暗挖法施工过程中严格控制开挖循环进尺，遵循“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤测量"十八字方针。暗挖部分的土体开挖采用CRD工法+正台阶开挖结合的开挖方式进行掘进.为保证通道临时中隔墙的稳定及安全，在中隔墙墙脚处打设双根锁脚锚管。开挖断面达到要求尺寸时初喷砼，然后出碴、打设锚管、安装格栅拱架并挂设钢筋网，按照设计要求分层喷设砼直到设计厚度，并完成拱顶初支回填注浆.
地铁车站浅埋暗挖法施工工艺讲解
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地铁车站浅埋暗挖法施工工艺讲解
定义：在城镇软弱围岩地层中，在浅埋条件下修建地下工程，以改造地质条件为前提，以控制地表沉降为重点，以格栅（或其他钢结构）和锚喷作为初期支护手段，遵循新奥法大部分原理。按照十八字原则（即管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测）进行隧道的设计和施工，称之为浅埋暗挖技术。
浅埋暗挖技术从减少城市地表沉陷考虑，还必须辅之以其他配套技术，比如地层加固、降水等。
特点：首先，浅埋暗挖法不允许带水作业，如果含水地层达不到疏干，带水作业开挖面的稳定性时刻受到威胁，甚至发生塌方。大范围的淤泥质软土、粉细砂地层，降水有困难或经济上选择此工法不合算的地层，不宜采用此法。第二，采用浅埋暗挖法要求开挖面具有一定的自立性和稳定性。我国规范对土壤的自立性从定性上提出了要求：工作面土体的自立时间，应足以进行必要的初期支护作业。对开挖面前方地层的预加固和预处理，视为浅埋暗挖法的必要前提，目的就在于加强开挖面的稳定性，增加施工的安全性。
为了有效地解决地面交通等各种干扰问题，采用浅埋暗挖法是修建铁车站的首选方法。浅埋暗挖车站结构的关键的问题是如何控制地表沉陷。因此，寻求合理的施工方法关系重大。
主要方法有： 1.中洞法 2.侧洞法 3.双眼镜工法 4.柱洞法
5.洞桩法 【tips】本文由李雪梅老师精心收编整理，同学们定要好好复习！
1、浅埋暗挖中洞法
（1）中跨部分(包括立柱)采用CRD法施工。先将中洞自上而下分块成环，随挖随撑，及时做好喷锚和钢架初期支护；
（2）由下而上施作中跨部分二次模注钢筋混凝土结构，中隔墙也逐层拆除。中洞各工序完成后，就会形成一个刚度很大的完整结构顶住上部土体，从而有效地减少地表沉降量。
（3）当中洞完成后，两侧洞采用台阶法，对称自上而下开挖。
（4）同样，初期支护完成后，再自下而上施作两侧洞的二次模注钢筋混凝土衬砌
隧道沉降允许值
隧道沉降允许值
隧道沉降允许值是指在隧道建设和运营过程中，允许隧道结构或地面出现的沉降程度。隧道沉降是指由于隧道施工或运营引起的地面或结构的下沉现象，一般分为建设期沉降和运营期沉降。为了确保隧道工程的安全运行和保护周围环境，需要制定一定的隧道沉降允许值。下面是关于隧道沉降允许值的相关参考内容。
1. 隧道沉降允许值的确定方法：
- 原地调查法：通过对隧道周围地面的现场调查和观测，确定允许值范围；
- 数值模拟法：通过建立隧道和周围地下结构的数值模型，模拟不同情况下的沉降变形，确定允许值范围；
- 借鉴先例法：参考类似隧道项目在相似地质和工程条件下的沉降数据，制定允许值范围。
2. 隧道沉降允许值的分类：
- 建设期沉降允许值：指在隧道施工过程中，允许地面或结构发生的沉降程度。允许值的确定需综合考虑地质条件、结构特点以及周围环境的敏感性等因素；
- 运营期沉降允许值：指在隧道运营过程中，允许地面或结构发生的沉降程度。允许值的确定需考虑隧道的使用寿命、设计标准、周围建筑物和地下管线等因素的影响。
3. 隧道沉降允许值的标准：
- 国家标准：各国都会制定相应的标准和规范来指导隧道工程的设计和施工，其中包括隧道沉降允许值的要求。例如，中国国家标准《公路隧道工程施工及验收规范》（GB 50499-2009）规定了不同地质条件下的隧道沉降允许值；
- 行业标准：例如，国际隧道协会（ITA）和美国土木工程师学会（ASCE）等都制定了关于隧道工程设计和施工的行业标准，其中包括隧道沉降允许值的要求；
- 工程经验：根据过往类似隧道工程的实际经验，总结和归纳出适用于不同地质条件和工程情况的沉降允许值范围。
4. 隧道沉降允许值的影响因素：
- 地质情况：地质结构的稳定性、土层的性质和厚度等会对隧道沉降允许值产生影响；
- 结构特点：隧道结构的类型、材料和施工工艺等与沉降允许值有关；
盾构施工地面沉降的控制技术
盾构施工地面沉降的控制技术
现在对环境控制的要求越来越高，对盾构穿过城市中心重要建筑时的影响要求极为严格
(如上海,广州的多座地铁隧道的建设.一般要求施工时地面沉降控制在+10mm~－30mm 之
内) 。盾构施工不可避免地干扰原土层的平衡状态，虽从理论上可实现无沉降施工，但限于目
前工艺和施工手段、操作质量，几乎无法做到地面无沉降或隆起。目前，国内外许多学者从
事这一方面的研究，内容包括盾构施工引起的地表沉降、地层沉降以及盾构施工对邻近建筑
物(桩基及已建隧道等)的影响等。研究的方法主要有经验公式法、离心模型试验和有限元法等。
第一节 盾构施工引起的沉降理论和基本规律
1、盾构施工引起的沉降理论
盾构施工必然扰动地层土体,引发地层损失、隧道周围受扰动或受剪切破坏的重塑土的再
固结,这是构成地面沉降的根本原因.在软土地层中用盾构法施工隧道,因地层损失和土体扰动,
必然引起地表变形.表现在盾构机掘进的前方和顶部会产生微量的隆起,盾构机部分通过地表
开始下沉, 盾尾脱离后地表下沉加快,并形成一定宽度的沉降槽地带,下沉的速率随时间而逐渐
衰减,且与盾构经过的地质,施工工况和地表荷载等有密切的关系,并表现出相当大的差异性。
土体的扰动或扰动土多是针对原状土而言，大体是指由于外界机械作用造成的土的应力
释放，体积、含水量或孔隙水压力的变化，特别是土体结构或组构的破坏和变化(如填土路基
等)[2]。
图5-1-1 盾构施工对土体的扰动
盾构前进过程中需要克服盾构外壳与周围土体的摩擦力F1、切口切入土层阻力F2、盾构
机和配套车架设备产生的摩擦力F3、管片与盾尾间的摩擦力F4、开挖面的主动土压力F5，当
千斤顶推力T≥F1＋F2＋F3＋F4＋F5 时，盾构前方土体经历加载阶段，产生如图5-1-1 所示的
挤压扰动区①，开挖面受挤压作用引起土体压缩并使土体前移和隆起，盾构机工作正常时为
此状况；当T＜F1＋F2＋F3＋F4＋F5 时，盾构机处于静止状态，该状态对应于千斤顶漏油失
地铁浅埋暗挖施工与地面沉降关系及处理措施
学术纵横 责任编辑・闰丽梅・Ｅ—ｍａｉｌ：ｑｉｎｔｉｎ９９０６６＠１６３．ｃｏｍ 地铁浅埋暗挖施工与地面沉降关系及处理措施 ●荆靖岚 （上海一测建设咨询有限公司） 摘要：作者通过在北京地铁十号线（含奥运支线）黄庄站至 科南路站区间施工中对于地铁浅埋暗挖与地面沉降关系的观 测、处理、分析，并在工程取得良好进展的基础上总结了处理措 施。 关键词：浅埋暗挖地面沉降关系及处理 １．工程简介 北京地铁十号线（含奥运支线）黄庄站至科南路站区间设 计采用浅埋暗挖法施工，隧道全部为暗挖区段，断面支护形式 有４类：标准单孑Ｌ单线暗挖段马蹄形断面、单孑Ｌ双线暗挖段马 蹄形断面、双连拱暗挖段双连拱形式断面、人防暗挖段马蹄形 断面。区间标准段长６５５．３９５ｍ，区间单孔双线断面长９９．１ ２４ｍ， 双连拱隧道长２４．７３５ｍ，人防段长１３．２ｍ；断面形式多，施工步 序转换复杂，支护体系均为复合式衬砌。线间距为３．６－－１ ２．０ｍ， 结构顶板埋深约８．０－－１０．０ｍ。 隧道涉及的围岩除卵石、圆砾层属Ｖ Ⅵ级围岩外，其余土 层均属Ⅵ级围岩。围岩不稳定、变形较大，开挖后在极短的时间 将松弛坍塌，引起地面沉降和开挖断面塌方；区间隧道结构部 分位于场区第１层地下水（台地潜水）和第２层地下水（层间潜 水）附近及其变幅内。 ２．施工方法简介 ２．１控制沉降的重要眭 隧道线路区间沿知春路下方穿行，下穿知春大厦人行天 桥、知春路与科南路十字交叉路口后与科南路站相接，隧道Ｊ－ 方管线６条，线路所经区域为文化、商业区，线路左侧为中科院 家属住宅区，客流集中，地面交通繁 。隧道施工影响范围内有 知春大厦人行天桥和国家审计署宿舍楼，沿线高大建筑物５ 座，施工中对这些建筑物进行了监测。一旦发生因地表沉降引 发相关区域的管线、建构筑物、道路严重变形，将造成恶劣影 响，因此，控制区间隧道施工时地表沉降具有极其重要的意 义。 ２．２施工方法 ２．２．１根据因司断面形式多、围岩不稳定、变形较大，开挖后 在极短的时间将松弛坍塌，引起地面沉降和开挖面塌方；隧道 方管线多，区段地层存在局部松散；隧道结构部分位于场区 第１层地下水（台地潜水）和第２层地下水（层间潜水）附近及 其变幅内的特点，为了减少沉降，采用了地层预加固、超前预支 护、预降水等预控措施，施工中采取了有针对性的方案，不同断 面采用不同施工方法：联络通道及单孑Ｌ单线隧道采用短台阶 法，开挖步距０．７５ｍ；双连拱隧道采用中洞法，开挖步距０．５ｍ；大 断面单孑Ｌ双线因司（开挖跨度＞１ １ｍ）采用双侧壁导坑法和（开挖 跨度＜１ ｌｍ）中隔壁法，开挖步距０．５ｍ。土方采用短台阶人ｍ－＇ｂ 步距开挖，风镐配合施工，严禁使用爆破法作业。台阶长度一般 控制在３￣５ｍ，开挖过程中严格遵循“管超前、严注浆、短进尺、强 支护、快封闭、勤量测”的十八字方针，各部上下导洞之间的距 离控制在３￣５ｍ之间。 ２．２．２初期支护施工方法 初期支护施工主要包括格栅制作、架设、纵向连接筋焊接、 钢 １片的安装、喷射混凝土等。 ３区间近距离穿越建筑物的施工方法 国家审计署宿舍楼距离区间隧道外壁只有５．８ｍ，隧道开挖 至此段时，在隧道腰部以上范围布设环向间距０．３ｍ注浆小导 管，型钢钢架间距０．５ｍ布设一榀。 ３．区间施工沉降分析 从整个施工过程来看，严格按设计和施工规范要求进行施 工，沉降基本正常，个别地段出现异常，超出允许值。 ３．１区间地表沉降控制基准值 根据黄科区间隧道开挖施工沉降分析，与其他类似工程监 测类比分析，地表沉降控制基准值定为３０ｍｍ，其中上下导洞施 工沉降应控制在２０ｍｍ以内，衬砌施工５ｍｍ以内，剩余步序５ 口以内。 ３．２区间隧道施工沉降分析 由施工沉降监测数据分析，个别监测点在开挖初衬阶段已 达沉降控制的极限值，下步还将进行二次衬砌施工，因此，必须 在下道工序施工前采取有效措施，才能确保最终沉降不会对道 路、管线和施工、结构安全产生重大影响。 对地表沉降数据与暗挖结构导洞施工情况进行分析，区 间导洞沉降规律基本一致。 ３．２．Ｉ园司沉降一般规律分析 （Ｉ）地表沉降影响因素中开挖施工影响最大。 （２）施工扰动多的地段沉降大，端头部位沉降略小。 （３）开挖对地表沉降影响半径为１０ｍ。 （４）快速施工、快速封闭、改进施工工艺对沉降控制有较大 作用；同时，随施工人员操作熟练、熟悉地层后，沉降速率也有 所下降。 （５）导洞开挖扰动引起周围土体相对松散，对该扰动区进 行处理，会减少沉降。 （６）管线沉降与地表沉降基本对应，管线抵抗变形能力较 土体强；为保护管线安全，宜改良管线周边土体，提高土体抗变 形能力，保护管线。 ３．２．２异常点的沉降分析 （１）地面沉降 通过对地表沉降量测数据沉降时态曲线和对应的施工工 况进行分析，沉降和导洞施工存在如下关系： ①区间隧道竖井以东左、右线单独施工时，相当于每个洞 独立施工，掌子面相距较远为２２．８ｍ，相互影响较小。 ②相对于同一里程编号，右线通过后，左线再次通过此里 程时，会再次引起沉降，从而导致沉降速率增大。 ③左线施工到Ｋ３＋０３０ Ｋ３＋０４０处和右线施工到Ｋ３＋０６０一 Ｋ３＋０７０时，此段隧道开挖时拱顶渗水严重，掌子面通过后，地 层水仍有较多渗入。 （枞沉降槽曲线来看，在开挖掌子面距地表沉降点ｌＯｍ １５４
北京地铁6号线浅埋暗挖法车站施工地表沉降规律研究
北京地铁6号线浅埋暗挖法车站施工地表沉降规律研究
代维达
【摘 要】对北京地铁6号线浅埋暗挖法车站施工引起的地表沉降规律进行研究，通过其中10个车站的地表沉降监测数据，分析地表沉降与车站埋深、开挖面积等影响因素的相关关系。研究结果表明：车站埋深与地表沉降不成反比；开挖面积相近时，东四站及其以东的暗挖车站地表沉降值明显大于其以西的暗挖车站；地表沉降区间频率曲线服从正态分布，地表沉降-40～-60 mm 出现的频率最大；暗挖车站主体小导洞及桩柱体系、初支扣拱、二衬扣拱3个主要施工阶段引起的地表沉降比值为38∶14∶5；沉降槽反弯点与隧道中线的距离为10～14 m，地层损失率为0.3%～0.7%。研究结论可为类似车站周边环境风险评估及北京规划远期地铁线路起到指导作用。%This paper studied the ground surface settlement law
caused by Beijing metro line 6 stations construction with shallow depth
subsurface excavation method and analyzed the correlationship between
the ground surface settlement and its influencing factors such as station
buried depth and excavation area through gathering the surface
settlement monitoring data of ten metro stations. The results shows that
the station buried depth is not inversely proportional to the surface
隧道开挖施工中的地表沉降与控制手段
隧道开挖施工中的地表沉降与控制手段
隧道工程是现代交通建设的关键工程之一，它将大大缩短交通距离，提高交通效率，并且在城市建设中起到了重要的作用。然而，在隧道开挖施工中，地表沉降问题往往成为困扰工程师和当地居民的一大难题。本文将从地表沉降原因、影响因素以及控制手段等方面进行探讨。
一、地表沉降的原因
地表沉降是隧道开挖过程中很常见的现象，主要是由以下几个原因导致的。首先，隧道开挖过程中土壤的松动和直接下沉是主要原因之一。当施工人员开挖地下隧道时，土壤的结构被改变，土层变得松散，导致土壤的横向和纵向变形，从而引发地表沉降。其次，隧道开挖时可能会破坏地下水体的平衡状态，造成土壤流失和地层下沉。此外，施工挖掘过程中可能会遇到地层变形和破坏，引发地下空洞和塌陷，进一步导致地表沉降。
二、地表沉降的影响因素
地表沉降的程度和影响范围受多种因素的影响。首先，隧道开挖的深度是地表沉降的一个决定性因素。隧道开挖的深度越大，土壤的变形和下沉就可能越明显。此外，土壤的性质也会对地表沉降产生重要影响。例如，黏性土壤和软黏土容易发生变形和下沉，而砂质土壤则较稳定。此外，水文地质条件、地下水位、地层岩性以及隧道开挖速度等因素也会对地表沉降起到重要作用。
三、减小地表沉降的控制手段
为了减小隧道施工对地表的影响，采取一系列控制手段是必要的。首先，合理设计施工方案是减小地表沉降的基础。在进行施工前，需要对地质情况进行详细调查和分析，结合地下水位、土壤性质等因素确定合理的开挖深度和施工方法。其次，采用地面支护措施是减小地表沉降的关键。常见的地面支护措施包括：钢支撑、混凝土梁、地下连续墙等，这些措施可以减少土壤的松动和直接下沉，降低地表沉降的程度。此外，合理控制施工挖掘速度、严格监测地表沉降情况以及及时采取补救措施也是减小地表沉降的重要手段。
四、控制隧道开挖对建筑物的影响
隧道开挖的地表沉降不仅仅会对自然环境造成影响，还会对周围建筑物造成一定影响。在施工过程中，如果没有采取有效的控制措施，地表沉降可能导致周围建筑物的结构损坏，甚至引发地质灾害。因此，在设计和施工过程中，需要考虑到周围建筑物的位置和结构，合理制定控制措施，以确保施工过程对建筑物的影响最小化。
地铁地层沉降的控制与检测
垒 — Ｊ＿—一 Ｃｈｉｎａ Ｎｅｗ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ａｎｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ
地铁地层沉降的控制与检测
周长斌
（中铁十三局集团第三工程有限公司，辽宁沈阳１１００００） 工程技术
摘要：地铁工程的建设与发展为缓解城市公共交通、提高城市道路利用率奠定了基础。同时地铁工程的开展也为解决城市交通拥
堵、提高城市地下空间利用带来了新的发展机遇。在进行地铁工程的施工过程中，由于开挖施工将扰动地下土地、造成地表及地铁地
层沉降的发生。地铁地层沉降极大的影响了地铁行车的安全性，危害了地铁乘客的人身安全。针对这样的情况，加强地铁施工过程中
地层沉降的控制与检测成为了现代地铁工程建设的重点。本文就地铁地层沉降控制与检测进行了简要论述。
关键词：地铁工程；地层沉降；控制；检测
中图分类号：Ｕ２３１
在现代城市公共交通压力日益加大的今
天，地铁工程成为了环节这一问题的关键。我
国许多大型城市为了改善公共交通压力已经
建设或正在建设地铁项目不断增加。受城市
地铁建设环境所限，城市地铁多为潜埋暗挖
隧道结构。而这一结构受其本身影响极易发
生地层沉降。地铁地层沉降的产生一方面影
响了地表建筑以及道路的安全性，另一方面
也对地下地铁形成安全产生了一定的危害。
作为地铁工程施工中发生率较高的事故，地
层、地表沉降的控制是影响工程施工安全、工
程施工进度以及工程施工总成本的关键。
１地铁地层沉降控制工作的重要意义
地铁工程多贯穿于城市的繁华地段，地
表建筑物密集、地下管网复杂。沉降事故的发
生将造成周边建筑物的开裂与倾斜，严重时
还将导致建筑物的坍塌。在沉降过程中还对
影响地下管线的连贯性，造成地下管网断裂
等事故。在目前的地铁工程中，多数沉降事故
发生在施工过程中，是施工过程的多发事故。
加强地铁地层沉降控制工作能够避免施工过
程中沉降事故的发生，保障地铁工程周边建
筑的安全、保障工程施工人员的安全。通过地
铁地层沉降控制工作的科学开展能够使施工