地鐵隧道施工對地層變形的影響——淺埋暗挖法對地層變形的影響

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1、用心專注，服務(wù)專業(yè)摘要:進入21世紀，我國地鐵建設(shè)步入了快速發(fā)展的階段，各大城市地鐵建設(shè)項目競相開工。正確選擇有效的地鐵施工方法是地鐵建設(shè)快速、安全、有效的有力保障。施工技術(shù)的不斷發(fā)展提高，已初步形成專門的學(xué)科體系，極大地推動了地鐵建設(shè)事業(yè)的快速發(fā)展。本文主要引用深圳地鐵的案例進行分析淺埋暗挖法對地層變形的影響。關(guān)鍵詞：地層變形淺埋暗挖法影響因素1.淺埋暗挖法簡介施工方法對地鐵車站和區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)型式的確定以及地鐵土建工程造價有決定性影響。施工方法的選擇，受沿線工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、周圍環(huán)境條件、線路平面位置、隧道埋置深度等多種因素

2、的制約，同時對施工期間的地面交通和城市居民的正常生活、施工工期、工程的難易程度等產(chǎn)生直接影響。地鐵區(qū)間隧道采用礦山法施工是近年來為適應(yīng)城市淺埋隧道的需要而發(fā)展起來的一種施工方法，也稱淺埋暗挖法。目前在我國地鐵區(qū)間隧道建設(shè)中已廣泛采用。淺埋暗挖法施工，工藝簡單、靈活，并可根據(jù)施工監(jiān)控量測的信息反饋來驗證或修改設(shè)計和施工工藝，以達到安全與經(jīng)濟的目的。淺埋暗挖法認為淺埋隧道按松散荷載計算，超淺埋隧道則按全土柱加地面動、靜換算荷載計算，并提倡采用巖柱理論和太沙基公式進行結(jié)構(gòu)分析計算。隧道施工時，由于承載拱效應(yīng)，原始地層應(yīng)力并非全部轉(zhuǎn)化為作用

3、在結(jié)構(gòu)上的荷載，作用在隧道襯砌上的壓力小于初始應(yīng)力（這已被大量的工程測試資料所驗證），這是由于隧道開挖后洞室周圍地層應(yīng)力釋放，隧道的拱形形狀及地層內(nèi)部摩擦力等導(dǎo)致的承載拱發(fā)揮作用，使周圍地層應(yīng)力重分布并產(chǎn)生兩種變化，即一部分被釋放，另一部分向深部和其它方向轉(zhuǎn)移。當施設(shè)襯砌支護后，地層應(yīng)力釋放過程受到抑制，一部分釋放荷載作用于襯砌結(jié)構(gòu)上，這部分荷載的大小正是需要計算的。2.淺埋暗挖施工技術(shù)2.1地鐵隧道的主要施工技術(shù)通常在地面條件允許的情況下，地鐵區(qū)間隧道宜采用明挖法，但對社會環(huán)境影響很大，僅適合在無人、無交通、管線較少之地應(yīng)用。隨著

4、我國工程建設(shè)法規(guī)、法制的完善、對大型工程建設(shè)項目綜合效益的要求和環(huán)境保護意識的提高，在城市地下鐵道的建設(shè)中，因埋深條件、周邊環(huán)境條件等因素的限制，在建筑物密集的繁華市區(qū)和特殊地質(zhì)地形區(qū)段普遍要求采用暗挖法施工。淺埋暗挖法是一種適合不同斷面、造價偏低、靈活多變的施工方法，是今后應(yīng)推廣的施工方法。2.2淺埋暗挖設(shè)計理論鐵路、城市軌道交通專業(yè)學(xué)習(xí)資料用心專注，服務(wù)專業(yè)淺埋暗挖設(shè)計理論的特點是運用量測信息，反饋于設(shè)計和施工，同時采取超前支護、改良地層、注漿加固等配套技術(shù)來完成隧道及地下工程的設(shè)計與施工。隧道深埋或淺埋并非單純指洞頂與地面之間

5、的厚度，還應(yīng)結(jié)合上覆地層的水文地質(zhì)與工程地質(zhì)特征、松散狀況，圍巖結(jié)構(gòu)特征及風(fēng)化、破碎程度，斷層影響的程度，結(jié)構(gòu)強度以及地下水等因素綜合判定。通常，深埋隧道荷載按塌落拱計算；淺埋隧道按松散荷載計算；超淺埋隧道則按全土柱加地面動、靜換算荷載計算。3.淺埋暗挖法的應(yīng)用3.1淺埋暗挖法的應(yīng)用近幾年來隨著城市軌道交通的發(fā)展,許多的地鐵乘客出入口與人行地下通道規(guī)劃在一起,但其施工方法大多采用明挖法,然而在既有道路改造中,采用明挖法和蓋挖法施工占地多、交通干擾大、地下管線拆遷量大、容易造成環(huán)境污染。如果在上海引進淺埋暗挖法就克服了上述缺點,減少了

6、對環(huán)境的影響,能保證交通暢通和地下管線的正常使用。3.2暗挖施工引起地層變形的影響因素分析淺埋暗挖法最初應(yīng)用北京地鐵是在第四紀地層、無水、地表無建筑物的條件下，采用了管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、早封閉、勤量測、速反饋的施工原則成功應(yīng)用的。在超前小導(dǎo)管注漿加固等輔助措施的配合下，不斷完善得到一系列輔助施工措施，目前運用的廣州、深圳地鐵都是非第四紀地層，且富含地下水，伴有砂層，地表密集民房、埋深最小達0.8m、暗挖車站跨度達26m等復(fù)雜條件，因此，對暗挖法的施工工藝和輔助工法提出了更高的要求，以此保證地鐵施工對周邊環(huán)境的環(huán)保和安全要

7、求。4.深圳地鐵案例分析本文選取深圳地鐵I期工程6標段為例剖析不同施工工藝對地表沉降的影響程度。4.1工程概況6標為雙線單洞隧道，馬蹄形斷面(6.2mx6.7m），正臺階法開挖，區(qū)間隧道范圍內(nèi)上覆第四系全新統(tǒng)人工堆積層，海積沖積層及第四系中統(tǒng)殘積層，下伏燕山期花崗巖，地下水豐富；隧道埋深較淺，部分位置上覆砂層，開挖面土質(zhì)強度較低，上覆砂層地段條件極差。4.2超前預(yù)加固輔助工法從最初的超前小導(dǎo)管注漿預(yù)加固到現(xiàn)在應(yīng)用廣泛的各種淺埋暗挖輔助工法都以適用不同的地層條件及隧道周邊環(huán)境要求為標準。從6標的工程實踐來看，針對不同的地層條件，特別是

8、在地下水豐富地區(qū)施工地鐵隧道（大部分標段不能采取前期降水處理），在不同的地質(zhì)條件下，超前預(yù)加固方法和參數(shù)的選擇相當重要。6標一般地層條件下，隧道上覆粘土或粉質(zhì)粘土，且土層較厚，故水量較小，因此采用超前小導(dǎo)管注漿預(yù)加固；一般地層到富水砂