中咨工程建设监理有限公司 北京 100000
摘要：根据以往工程建设的相关经验和理论应用情况来说，浅埋暗挖法由原先只能应用于简单地质条件中发展至可适用于复杂地层与环境条件。因为该施工工艺应用过程中，可以对施工参数进行调整，便可提升施工速率。所以，已经成为了当前地下工程建设中应用广泛的施工方法。结合工程实例进行分析，首先阐述了工程案例，其次对地表沉降监测进行分析，然后提出了施工地表沉降控制的具体方法，供相关人士参考。
关键词：地铁暗挖通道施工；地表沉降分析；控制技术
1工程概况
轨道交通一期工程S号线的Y站位于C市南二环北侧，沿后湖路铺设，大致呈南北走向位置，周边分布有居民小区，多为多层建筑物。本文研究的主要是地铁车站的1号出入口暗挖通道的开挖工程。车站1号出入口位于车站主体结构南端，暗挖通道呈直线型布置，横跨南二环路，与Y站主体连接，设计长度约89.5m。暗挖通道处于粉质粘土层和砂卵石层交界处，覆土约5.3m；根据地勘报告，土体分层明显；地下水位较高，约在地表下3.26m；南二环是C市主干道，地下管线分布密集。暗挖通道下穿南二环线主干道，地下环境复杂且其埋置深度只在地表下3～5m；根据C市的工程地质情况，最终选定浅埋暗挖法进行施工。拱顶管棚法以及超前小导管对掌子面的注浆加固，是控制通道施工的关键措施。隧道掌子面注浆加固范围设为X，超前注浆加固长度设为L。
2模型的建立
2.1模型范围
根据工程实际和数值模拟合理性要求，取计算模型的左右两侧距离隧道中心线分别为30m，地层深度从地表到底层取38m，模拟主要考虑暗挖通道施工对南二环地表路面的影响，所以整体模型长度从二环路南端沿着隧道纵向取值60m：暗挖通道横截面取6.9m×7.2m，结构上部覆土5.3m，掌子面注浆加固取值X=2m。
2.2材料参数设置
根据材料的不同，工程所建立的土体几何模型由上至下共分为四层：6m的素填土、5.5m的粉质粘土层、2.5m的砂卵石层以及24m的泥质粉砂岩。土体本构类型，选用更为方便的德鲁克普拉格模型；支护结构为弹性材料；管棚加固区和注浆加固区的材料参数通过刚度等效原理和基本换算理论进行确定，采用D-P模型。
2.3初始荷载及边界条件
该三维模型除了考虑自重以外，为了模拟通道施工过程中南二环路面车流量的影响，取地面超载为均布面荷载，数值为20kPa；对于边界条件，底面为固定支座，四个侧面取法向约束，上表面为自由面。
2.4施工工况设置
设置两个变量，即开挖方案和超前注浆加固长度L。方案A工序采取左上→右上→左下→右下；方案B：左上→左下→右上→右下。
3地表沉降数值分析
在地表分别选取两个不同位置：道路中心线（Y=30m）和地表中心点（X=0,Y=30m）进行数值分析。
（1）施工工序在前8步对X=0,Y=30m断面处地表的影响不大，第10步工序时沉降下降速率开始加剧，到第20步工序时，地面沉降量达到最大值，往后地表沉降趋于平稳直至施工完毕。在第20步工序时，沉降情况最小的是工况5，数值为10.44mm；采用工况4时地表沉降量最大，为11.36mm，相差8.8%。（2）Y=30m剖面处地表沉降情况沉降槽曲线影响范围约为3倍通道断面的最大洞径。6种不同组合下，Y=30m断面处地表受影响最小为工况5的9.91mm；采用工况2时，沉降最大，达到11.04mm，相差11.4%。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
4施工地表沉降控制方法
4.1沉降监测
4.1.1沉降监测点布设
（1）建筑物监测点布设。在布设监测点前，需要和各建筑物的相关产权单位进行沟通和协调，可以使用小型发电机替代为建筑物提供电源。同时，需在建筑物墙体上钻孔，孔径应为28mm，深度为20mm，与地面距离为30cm。需要将直径为22mm的“L”型测点置入孔中，并且使用高标号的水泥砂浆填充，做好标记，保证监测点安全。（2）地面监测点布设。地面布设的监测点主要包括水准基准点和工作基点，尽量布设在路线周边的建筑物上，但是和线路的距离不得大于100m。
4.1.2监测工作
在降水之前，需要通过周边已经联测过的工作基点或水准基点，对建筑物和地面沉降进行跟踪观测，反复检测，以获得监测点的初始值。在降水工作开始过程中，需间隔一周进行一次测量，在连续测量3次后，若每日的沉降量小于±0.04mm，则更改测量频率，变为半月一次。
4.1.3监控量测预警预报
在项目标段内，若建筑物的累积沉降量达到20mm，而地面沉降量达到25mm时，则需要将相关数据上报给相关单位，并对沉降产生原因和位置进行分析，为补救方案的制定提供依据。
4.1.4数据处理及资料提交
需建立规范的工作程度，对外业进行管控。但是需对现场进行全面检查，检查无误之后才可开始内业的计算工作。应用专业的沉降分析软件对建筑物、地面点的沉降变化进行分析，并绘制相应的图表，真实反映沉降变化情况。
4.2沉降控制
4.2.1加强初支质量控制
依据设计图纸为超前小导管注浆做好准备工作。深入施工现场进行全面勘察，依据掌子面的地质条件选择适宜的注浆材料。对于不良地质路段，需缩小开挖进尺，上部导洞环形开挖过程中需要预留出核心筒，作为喷射混凝土封闭开挖工作面。在初期支护封闭成环后进行背后回填注浆。
4.2.2洞内治理措施
（1）堵水注浆施工单位对初支渗漏水点进行了全面排查，对于渗漏水位置，使用风镐凿除或者是电锤开孔方法建立初期支护混凝土作业面，在其中合理设置注浆导管；穿透初支混凝土后，应将注浆管固定在初支背后的土面，其周围易渗漏位置也需做好封闭工作，外露的注浆管长度不得大于200mm。（2）径向管注浆所谓径向管注浆就是在导洞拱部的起拱线范围下布设注浆管。因为导洞开挖过程中，导洞拱部位置形成了凌空面，但是因为背后注浆作业由一定的时间差，若径直开挖则会对周边岩层造成扰动，不利于工程地质结构的稳定性。径向管注浆作业主要应用于开挖引发的拱部松散土体的加固处理。该工程选用了DN32焊接钢管，注浆管长度为2m，按照已经完成的隧道结构拱部进行布设，环向间距2m，纵向间距2m。泥浆配制标准同上。（3）地面治理措施对于一般地段，地面注浆管垂直深入地层的深度为3m，而导洞上方、两侧至开挖导洞轮廓线外5m的范围内进行设置，相邻间隔距离为5m，按照梅花形进行布设。对于雷达监测出松散、空洞区域，注浆导管需要加密布置，间距变为3m，也按照梅花形进行布设。
5结语
综上所述，浅埋大跨暗挖地铁车站施工因为导洞断面较大，且拆撑程序较为复杂。在土方开挖过程中也会对周边的围岩结构造成扰动，若不加强支护则会造成地表沉降增加。为此，需要合理布设监测点，保证沉降监测数据准确全面，从而对场地内的变形趋势进行合理推测，提前采取防范措施，保证结构稳定和建设安全。
参考文献：
[1]阮松.地铁车站浅埋暗挖法施工引起沉降的控制措施研究[D].北京:北京交通大学,2008.
[2]尚淑萍.铁路站场下修建大跨度地铁隧道地表沉降控制技术研究[D].陕西西安:长安大学,2015.
[3]赵欢.城市浅埋软弱围岩地铁隧道施工引起的地表沉降及控制研究[D].重庆:重庆交通大学,2014.
[4]董子龙,隆卫.大连地铁兴工街站复合地层超大跨浅埋暗挖施工关键技术[J].隧道建设,2013(6):489-498.
[5]谢晋水,许兆义,李丽,等.大跨度复杂地层地铁车站施工诱发地面沉降的工序对比[J].北京交通大学学报:自然科学版,2013(3):87-91.
论文作者:马嘉
论文发表刊物:《防护工程》2018年第29期
论文发表时间:2019/1/7
标签：地表论文; 注浆论文; 建筑物论文; 通道论文; 地面论文; 地铁论文; 工况论文; 《防护工程》2018年第29期论文;