杨海滨
南京地铁运营有限责任公司工务分公司 210012
摘要：地铁隧道施工过程中，地表沉降对施工安全有重大影响.本文通过对乌鲁木齐一号线施工中沉降量的实地监测，对各监测断面的最大沉降量及横向沉降数据进行拟合，并采用与FLAC3D数值模拟结果对比分析的方式，探讨隧道施工过程中地表沉降的规律，得出了隧道施工过程中地表沉降规律类似于正态分布曲线，隧道中心轴为沉降量最大位置且向两侧逐步减小，沉降量随时间变化形成反"S"曲线的规律，为后续地铁隧道施工控制提供指导。
关键词：地铁隧道；地表沉降；监测；数值模拟
引言：随着我国城市化进程的不断深入，国内一、二线城市掀起了城市地铁建设的浪潮。城市地铁建设线路复杂且建筑物众多，须采取严格防止沉降的措施.施工过程中不可避免的会对周围岩土体产生扰动，引起的地表沉降可能影响地面建筑物和既有管线设施，到一定程度时沉降过大会影响建筑物的正常使用[2]，地铁沿线人流众多，交通拥挤且建筑密集，过度沉降会给施工人员，过往行人及周边建筑物安全造成巨大威胁。
1、地面沉降监测方案
1.1基准点布置及埋设
设置地表沉降监测基准点，监测方式采用道路和地表监测点同时整合到一个闭合环的空间及形成由附和线路构成的结点网的方式.埋设的方式主要分为人工开挖及钻具成孔两种方式，具体埋设方式不做强制性要求.埋设的主要步骤为：首先，对于软土地质应用人工操作洛阳铲的方式进行开挖埋设，对于石质或土质较为坚硬的地面采用操作钻机等机械进行埋设，两种方式洞口孔径大小均采用70mm，深度为地表下1米；第二步，将该洞的底部进行夯实；第三步，对洞内渣土清除处理并导入清水养护，浇筑混凝土，混凝土与地表保持4cm距离；第四步，洞中心插入钢筋并使钢筋超出混凝土20cm；第五步，设置保护盖养护15天，埋设保持平整稳固.
1.2地面沉降监测点的布设
第一，横向的检测点的设计：受制于地面环境的影响，各断面设计7个点每监测点相隔5米.第二，纵向的检测点的设计：监测点的布置左起CK7+031.6至CK7+216.7，每间隔8m距离设置一个监测点，线路穿越上海至宁夏的高速公路，从左CK5+641.4起至CK7+031.6设置间距25m.第三，横向监测点的编号设计：同一个横向面自左向右编号0.1.2.3.4.5.6，例如DA28断面7个检测点的编号就是DA28-0，DA28-1，DA28-2等。
图1地面沉降监测点布置示意图
自2014年开始施工即进行检测，共选取三个监测区间进行监测，对三个区间内的每个横断面中的七个点每天监测一次.根据隧道所深挖的土体的地质结构，土层的特点，将盾构施工段所形成的断面分为三个监测区域，测量数据庞大复杂，本文选取有代表性的十六个断面进行分析.其中在第一监测区间CK6+245到CK5+641中选取6个断面，由于土层性质单一，比较松软，该区域有穿越河道，土堆的现象，隧道向下深挖16米；第二监测区间CK7+050到CK6+245中选取3个面，区域土壤质量较单一，农田密布，向下深挖，隧道下挖20米；第三监测区间CK7+252到CK7+050中选取7个面，该区域穿越西气东输的线路，沪宁高速公路等导致各个区域的土体的强度不同，典型特征是地表硬度较高，地表以下土层较软，隧道下挖15m。
2、工程案例研究
某城市在盾构施工阶段，工程是由一组双线单圆盾构区间隧道构成，隧道包含了上下两行线，区间隧道引用了德国海瑞克公司设计的土压平衡盾构机进行操作。两条隧道是由两个不同的施工单位进行操作，因为施工经验和操作技术存在区别，所以施工阶段有关控制地表沉降的工作也存在差异性，其中主要分为以下几点：
2.1地质条件与隧道检测
隧道挖掘阶段主要是灰色淤泥质黏土层④层与灰色粘性土⑤-1-1层，土性平衡；土质展现出饱和的软流塑状，具备高压性和低透水性，也是盾构挖掘的优质地层，但是因为其具备较高的含水量，孔隙比大，强度低等特点，所以很容易出现流变的情况。土层的黏粒含量要高于百分之十，施工也不会出现液化的问题，但若是受到高黏粒含量的影响，也会出现流变。隧道挖掘阶段的检测工作包含了坑内与坑外，主要是对施工现场的周边建筑或者是地质条件等进行检测，并依据实际检测信息科学调节盾构的数据。
2.2上行线盾构挖掘检测
图1是上行线隧道挖掘阶段的地表沉降数值，0～200m代表隧道的长度。
图3下行线挖掘至不同进深地表沉降
通过研究上图可知，隧道挖掘到不同进深对地表沉降构成的影响主要展现为以下几点特点：其一，随隧道逐层挖掘，隧道口的地表沉降数值也在持续上升；其二，隧道挖掘阶段，整体区域都有地表沉降的情况出现，其中每挖掘一段，其地表沉降就会产生大约有隧道直径六倍的影响，在六倍=隧道直径之外的地表虽然有轻微隆起，但影响不大，可以不用研究。
2.4结论分析
通过上述实践案例的研究分析可知，控制盾构挖掘对降低地表沉降的影响有积极的引导作用，其中操作方案如下所示：其一，推广信息化施工。在挖掘时，要第一时间向盾构机操作工作者传递检测获取的各项信息，确保其可以正确调节盾构机挖掘的数据，以此管理地表的沉降或隆起；其二，导致地表展现出严重的沉降问题，一般会在开挖的初期中出现。对长隧道而言，地表沉降的最大值会出现在隧道的前期施工中，所以施工团队要对这方面进行深入研究和分析；其三，挖掘隧道时，在盾构推进时会影响其工作方向一定区域内的土体隆起，在这一阶段施工团队要注重观察施工上方的管线和建筑物变化。
结束语
总而言之，在地铁隧道的实际施工过程中，盾构法这种施工方式由于具备大量的优势，所以在隧道施工中被广泛普及。但是我们必须认识到盾构施工法对周边环境的影响，甚至会使地表发生沉降，所以我们在实际施工的过程中，一定要做好监测的工作，及时的进行信息的反馈，并且有效的调整施工方案，从而使地表沉降的问题得到有效的解决。
参考文献：
[1]李弈杉.南宁地铁盾构隧道施工引起的地表沉降规律研究[D].广西大学，2016.
[2]李涛，嵇长民，冀文欢，张文强，龚文波，万烨.地铁隧道暗挖施工地表沉降模拟分析[J].桂林理工大学学报，2016，36(04):738-742.
[3]朱卫东，杨文定.城市地铁隧道施工引起的地表沉降研究[J].公路工程，2016，41(05):195-199.
[4]张建伟. 地铁隧道下穿既有线地表沉降风险监控研究[D].北方工业大学，2016.
论文作者:杨海滨
论文发表刊物:《防护工程》2018年第21期
论文发表时间:2018/12/11
标签：地表论文; 隧道论文; 盾构论文; 地铁论文; 断面论文; 方式论文; 区间论文; 《防护工程》2018年第21期论文;