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摘要：浅埋暗挖法是目前最常用的地铁施工方法之一，在施工过程中会不可避免地引起地表沉降。本文根据实测资料,分析了浅埋暗挖法施工过程中地表沉降规律。
关键词：浅埋暗挖；沉降；规律
1引言
地铁施工会不可避免的造成地表沉降，目前在建地铁大部分会穿过繁华的市区，地表沉降过大，会影响到地下管线、地上建筑物、构筑物的安全，甚至会威胁人的生命安全，深入研究地铁建设引起地表沉降的问题具有重要的现实意义。地铁开挖造成地表沉降的问题国内外学者都做了大量工作。主要的研究方法有经验公式法、理论解析法、数值分析法、随机介质理论法、模型试验法[1，2，3]。
本文对北京地区六号线车公庄西站-车公庄站区间2010年5月到2012年8月的地表沉降观测资料进行了分析总结，得出了在本地区地质条件下浅埋暗挖法施工过程中的地表沉降规律。
2实测资料分析
2.1超前影响角和超前影响距离
地铁正线在开挖过程中随着开挖进度的推进，开挖方向推进面的前方一段距离的监测点开始出现下沉，即地铁在没有开挖到监测点正下方时监测点已经受开挖影响而沉降，工作面正前方开挖影响边界点至工作面的水平距离为纵断面方向的超前影响距离，工作面正前方开挖影响边界点与，施工工作面的连线与水平方向的夹角为纵断面方向的超前影响角（如图1）。
图1 超前影响角、超前影响距示意图
开挖影响角和超前影响距离见表1，图2和图3。经过计算可得：左线平均超前影响角为62.48°，平均超前影响距离为13.3m，右线平均超前影响角为62.33°，平均超前影响距离为13.7m。
表1超前影响角和影响距离
2.2地表沉降过程分析
左线正上方测点RLGXC-01-10沉降过程如图4所示，施工面达到该测点正下方前地表沉降量为-3.87mm，地表最终沉降量为-9.42mm，施工面到达前地表的沉降量占总沉降量的41%。
图4 RLGXC-01-10沉降时程曲线
通过对更多数据进行统计分析（见表2），可以得到地表点的平均最大沉降量为-11.30mm，在施工面到达前地表沉降量为-4.14mm，占总沉降量的37.51%，施工面通过后地表的平均沉降量为-7.18mm，占总沉降量的62.49%。
2.3地表沉降速率分析
纵断面上左线右线上方分别选取4个测点，进行下沉速率规律分析，各测点的下沉速率曲线见图5和图6。
各测点的最大下沉速率，及测点达到最大下沉速率时，开挖面与测点间的距离见表3。
由测点下沉曲线、最大下沉速率及距离开挖面统计表可以看出，在暗挖法施工过程中，左线施工进度快于右线的情况下，左、右线地表点最大下沉速率相等，均为0.25mm/d；左线距离工作面后方5.75m处地表点下沉速率最大，右线距离工作面后方2.25m处地表点下沉速率最大。即暗挖法左右线不同步施工，不会影响地表点的最大下沉速率，但是会影响到地表点达到最大下沉速率的时间。
表2地表沉降数据统计
图5左线测点下沉速率图
表3测点最大下沉速率及距离开挖面统计
注：距离为正表示开挖面已经超过该测点。
2.4边界角和横向影响距离求取
矿山开采沉陷学中在充分采动或接近充分采动的条件下，地表的移动盆地在主断面上的盆地边界点到采空区边界连线和水平线在煤柱一侧的夹角叫做边界角。本文在地铁开挖过程中引用边界角这个定义，指在隧道横断面上边界点至地面下沉边界点的连线和水平线之间的夹角（图7所示）。
图7 边界角示意图
开挖边界的求取是整个地铁开挖沉降规律分析过程的一个重要的环节，由开挖边界角可以判断地铁线路开挖过程中对地表沉降的影响范围，因为地铁是双线开挖，所以只有先确定开挖边界角，才能确定沉降监测点的下沉影响因素，即单线影响、双线影响、以及车站和横通道等开挖的影响，从而进行沉降规律的研究。
由于横断面监测点数量较少且监测数据不够完整，在分析横断面影响距离及边界角时，取2mm下沉点为纵断面方向的影响边界。边界角和横向影响距离的求取如图8所示。
图11边界角和横向影响距离的求取
如图8可以看出，断面2的横向影响距离为17.98m，边界角为50°；断面4的横向影响距离为15.23m，边界角为55°；断面6的横向影响距离为17.67m，边界角为50°；断面8的横向影响距离为16.74m，边界角为52°。4个断面的平均横向影响距离为16.91m，平均边界角为52°（如表4）。
表4 横向影响距离、边界角
3结论
（1）车车区间浅埋暗挖法施工过程中，实测左线、右线地表沉降超前影响距离均为13.5m，超前影响角为62.41°；最大下沉速度为0.25mm/d，最大下沉速度位置滞后施工面5.75m（左线）和2.25m（右线）；地表最大下沉值为11.69mm。
（2）实测表明，浅埋暗挖法施工地表下沉盆地横断面呈对称分布，以左、右线中线为对称轴，下沉下沉点位于中线。横向两侧影响距离16.91m，下沉边界角为52°。
参考文献
[1]常彬彬，刘山洪，韩健.Origin软件在隧道监控量测数据处理中的应用[J].重庆交通大学学报（自然科学版），2008（2）：221~224
[2]韩煊，李宁，StandingJ.R.Peck公式在我国隧道施工地面变形预测中的适用性分析[J].岩土力学，2007（1）：23~28
[3]宋宜容，陈广峰，夏世龙，等.暗挖法地铁施工测量与反馈技术[J].铁道工程学报，2010（3）：105~108
[4]吴介普.北京地区浅埋暗挖引起的地表沉降及其控制标准的研究[D].北京交通大学，2009
[5]李宏建.北京地铁暗挖区间隧道地表沉降控制方案研究[J].山西建筑，2006（2）：109~110
[6]梁睿.北京地铁隧道施工引起的地表沉降统计分析与预测[D].北京交通大学，2007
论文作者:陈炎
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年4期
论文发表时间:2019/6/11
标签：地表论文; 边界论文; 距离论文; 超前论文; 速率论文; 地铁论文; 横向论文; 《建筑学研究前沿》2019年4期论文;