地铁隧道施工地表沉降特性及其控制技术

摘要：近年来，我国的交通行业有了很大进展，地铁工程建设越来越多。通常情况下，地铁的隧道都是建在城市地表之下，这就会使地铁的施工非常容易受到地面建筑物以及地下管线等的影响，所以在进行城市地铁的施工时，要对沉降进行严格的控制。本文分析产生地表沉降的原因，提出对地表沉降进行有效预防的措施以及在沉降较大时如何进行有效治理。 关键词：地铁隧道；地表沉降；超前预支护

引言

隧道施工必然会对周围土体产生扰动，导致地表沉降。地表沉降量作为反映隧道施工安全的一项重要指标，在通常情况下，其控制值为30mm，是一个贯穿整个施工过程的总量值，一般不做分段考虑。在采用矿山法施工的隧道工程中，诱发地表沉降的因素主要有：施工扰动、取土后支护不及时导致隧道顶部受力不平衡、爆破震动、地表动载影响等。以上各因素在隧道开挖的不同阶段所引发的地表沉降量也不尽相同。 1工程概况

某地铁隧道施工位置是城市的主干道路，交通相对较为繁忙，平均日车流量在20万辆左右。12条城市地下线管纵横分布在地铁隧道的上方，顺向线路中包含1条直径600mm供水管、1条直径1200mm供水管、1条600mm排水管以及2条60mm电缆。在这些线管当中，直径1200mm供水管的使用年限最长，埋设深度最深，与地铁隧道拱顶间的距离5.87m，探明现状的难度最大。根据预测，如果在地铁隧道挖掘的过程中，某一点的沉降量超过了设计值的允许范围，造成直径1200mm供水管断裂的可能性非常大，如此一来，不但会让地面交通中断，还会让赤岗城区的供水线管受损，造成城区无法供水，会带来比较严重的社会影响和经济损失。 2沉降特性

①缩水沉降。在地铁隧道开挖之后，因为存在一定的静水压力，各土层和土体会以自身给水的程度为基础释放出一定量的水分，但这些水量都会在隧道里被消耗；当隧道内部的初期支护完成封闭之后，因为受到喷射混凝土和钢架法兰盘的影响，渗水仍然会在初期支护的表面和法兰盘的位置等多地出现，严重时水流还会呈现股状。当施工区域进入到流砂地段之后，出水量会比之前有明显的加大，而且会出现细微的砂粒，因为自身重力的原因，上方的土体会产生自然的下沉，下沉的土体会填充到原来空隙水所占据的空间内，并让土层固结压缩，从而引起地表的下沉。②超前沉降。当地铁隧道的施工进入到正洞施工的阶段后，通过监测点能明显的看出其他地方的沉降值都要比挖掘面上方的测点位置处的沉降值大很多，同时，开挖面前方位于砂漏斗上方的ZDK4km+993.5m，ZDK4km+987.5m两处观测点却有着最大的沉降值。在地铁隧道施工进入流砂段后，这两点的沉降速率分别达到了1.9mm/d和2mm/d，整个施工过程中累计的沉降值均已超过工程设计规定的30mm。出现这种现象的原因主要有2个：①因为土壤开挖之后地下水的流失；②在地铁隧道开始挖掘之后，挖掘处的围岩因为没有约束而失衡，从而在掌子面的方向上沿着砂层出现一定的位移。 3控制沉降的措施 3.1开挖前的准备工作

在进行隧道开挖前，要对隧道经过路线以及周围区域的地质情况进行详细探查，分析其受力情况和土层结构，为施工方法制定、施工设备选择以及沉降防治方案的制定提供依据；在确定隧道路线的过程中，要尽量规避一些容易引发地表沉降的部位；分析地表的受力情况，通过模型来模拟分析隧道施工对其带来的影响，然后制定针对性的防治措施。 3.2控制开挖过程

在城市地铁隧道施工前，需要开挖地下地层，一旦挖出大量土体就会发生地面沉降现象。为能从根本上解决这种现象的发生，需严格、合理、科学地控制开挖过程，对地面沉降进行时刻关注，采取相应的隧道自身措施和地层处理技术，防止出现地面沉降现象。隧道自身措施是指在开挖地铁隧道时，结合隧道自身的实际情况，采取合理的降低地面沉降措施。 3.3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；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。 3.4布设监测点

基准点选择横通道的中线，然后沿着线路中线的位置在线路东西两侧各布置3个监测点，间隔距离最少为5m。在行车道的位置使用冲击钻打好眼，然后将直径16mm钢筋插入其中，再使用砂浆进行保护，但需要在最后完工时确保钢筋露出地面约（3～5）mm；在人行道位置的沥青混凝土路面中打入长度为（50～80）cm的直径16mm钢筋，也使用砂浆进行保护。使用红色油漆笔在测点的位置进行标记，最后再统一进行编号。洞内每挖掘5m就需要立即进行监测点的埋设，利用B20水准仪配测微器、QJ-85坑道收敛计和已经埋设好的监测点对隧道拱顶的水平收敛和下沉指数进行观测，监测频率为每天2次。当地铁隧道施工的区段进入流砂段以后，需要将监测的频率提升到每天3次，而且要及时对监测得到的各项数据进行分析、汇总、上报，如果有必要，还要按照相关的反馈信息和实际情况对施工方案、施工方法等进行及时的调整，在最大程度上适应现场施工的需求。

3.5超前预支护

在注浆施工开始之前，需要在开挖面喷射混凝土以形成用于防止浆液流出的墙壁，然后再在小导管尾部位置用CS麻丝胶泥对管口位置的间隙进行堵塞，避免管口位置出现漏浆问题。当开始进行注浆作业之后，就需要使用注浆泵在加压的情况下保证浆液的扩散半径通过小导管，并在挖掘面前方周围地层的孔隙中渗透。采用间歇性和隔孔注浆相结合的方式进行，以此来增强注浆的整体效果。为了在最大程度上减少在下导坑施工过程中对上导坑的初期支护产生不必要的影响，需要将锁脚锚管增打在上导坑钢架根部两侧的位置，目的是增加初期支护自稳的时间，并促进其自稳能力的有效提升，同时尽量缩减因为开挖下导造成的上导初期支护悬空出现的沉降。 结语

综上所述，在施工开展期间，需要严格遵照新奥法的原则来进行施工，即“弱爆破、短开挖、强支护、勤测量、快封闭、速反馈”。如果在地铁隧道施工的过程中出现较大的下沉，则可以根据现场施工的实际情况进行注浆加固抬高。因为地铁隧道通常都建设在地下，难免会碰到多且布置复杂的地下线管，所以在整个施工的过程中，要根据可能发生的紧急状况事先做好相关的防范措施，尽量避免人员和器械的损伤。 参考文献：

［1］杨锋.饱和软黄土地铁隧道施工地表沉降特性及其控制技术［D］.西安：西安科技大学，2017.

［2］翟晓霞.南宁盆地地铁双隧道施工地表沉降规律研究［D］.南宁：广西大学，2017.

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