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1、淺析淺埋暗挖隧道施工引起地表沉降的原因及控制措施羅小怡（西安市地下鐵道有限責任公司，陜西，西安，710016）【摘要】由于淺埋暗挖法施工過程中不可避免的會對地層產(chǎn)生擾動，必然會引起地表發(fā)牛不同程度的沉降，從而對施工區(qū)域周邊管線、道路及建筑物的安全性產(chǎn)牛不利影響。因此，科學合理的設(shè)計及施工組織管理，對減少和控制地表沉降產(chǎn)牛的不利影響是十分必要的。【關(guān)鍵詞】地鐵隧道；地表沉降；原因分析；控制措施區(qū)間淺埋暗挖隧道施工影響下的地層變形規(guī)律及控制措施是近年來工稈界關(guān)注度比較高的話題，隧道施工引起的地表沉降，受地質(zhì)條件、跨度、埋深、開挖方法、支護時間與剛度，以及施工
2、管理技術(shù)水平等諸多方面因素的影響。然而，大量的工程實踐表明，隧道施工影響下的地表沉降是有規(guī)可循的。以西安地鐵三號線區(qū)間隧道施工為例，簡要分析地表沉降的原因及控制措施。1?地表沉降的原因分析1.1降水對地表沉降的影響淺埋暗挖隧道施工中一般要采取降低水位的措施來達到作業(yè)面無水作業(yè)的目的。由于降水會產(chǎn)生土體固結(jié)沉降，采用井點降水引起的地表沉降，涉及到井點降水的漏斗曲面范圍，其沉降量和沉降時間與土的空隙比及滲透系數(shù)有關(guān)，在滲透系數(shù)小的粘土層中，固結(jié)時間較長，沉降較慢。反之，在空隙比與滲透系數(shù)較大的砂土層中，固結(jié)時間較短，沉降較快。1.2施工速度對地表沉降的影響地
3、表沉降發(fā)展規(guī)律隨著開挖面所處位置的移動過程改變而變化，表現(xiàn)出明顯的時空效應(yīng)。時間與空間的交叉相互作用反應(yīng)了隧道施工引起地表沉降的一般規(guī)律。1.2.1地表沉降的時間效應(yīng)。淺埋暗挖隧道開挖后引起的地表沉降是逐漸累加起來的。根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)控量測數(shù)據(jù)顯示，單個地表點的沉降過程經(jīng)歷三個階段:前期沉降、施工沉降和后續(xù)沉降。前期沉降是由于掌子面土壓力失衡、支護力不足，以及降水而產(chǎn)生的。施工沉降是由于在掌子面開挖后，會對周圍土體擾動,圍巖周邊應(yīng)力重新分布，周圍土體向隧道中心線移動，同吋由于初期支護封閉成環(huán)時間滯后、強度和剛度不足，再加之錨噴混凝土不密實，造成地層出現(xiàn)局部空隙
4、等原因，地表沉降過人，口沉降速率也較大，這一階段為施工沉降，通常持續(xù)時間為1-2個月。后續(xù)沉降是指由于地層次固結(jié)和蠕變等作用引起的殘余沉降,該階段沉降為第三階段沉降。隧道開挖地表沉降隨時間變化曲線如圖1所示圖3：地表沉降縱向變化規(guī)律示意圖微小變形區(qū)是指掌子面前方1-1.5倍洞徑的區(qū)域范圍。該段沉降量約占總沉降量的10%?20%。主要原因是掌子面開挖后，導致前方地層應(yīng)力釋放及地層的失水固結(jié)造成的地表沉降。急劇增大區(qū)是指掌子面開挖前方1倍洞徑和后方3倍洞徑區(qū)域范圍。該段區(qū)域地表沉降變形速率較大，累計變形量大，此階段沉降量約占總沉降量的50%?60%。該階段變
5、形主要原因是隨著掌子面的開挖，周邊圍巖擾動較大，引起圍巖應(yīng)力場重新分布。緩慢變形區(qū)是指掌子面后方3?5倍洞徑區(qū)域范圍，該區(qū)域范圍沉降速率逐漸減緩，變形量增加緩慢，沉降曲線開始收斂，此階段的沉降量約占總沉降量的10%?15%。穩(wěn)定變形區(qū)是指掌子面后方5倍洞徑以外的區(qū)域范圍。該區(qū)域沉降增長緩慢，地層逐漸趨于穩(wěn)定狀態(tài)。由此可見，施工速度越快，隧道開挖面暴露的時間越短，產(chǎn)生沉降的時間也短，由于吋空效應(yīng),因而產(chǎn)生的地表沉降量也就會越小。1.3沉降槽對地表沉降的影響在地鐵工程設(shè)計與施工階段，受地質(zhì)條件影響較大。沉降槽作為-?種地質(zhì)災害，對地表沉降也有一定影響。根據(jù)陜
6、西省國土資源廳發(fā)布的數(shù)據(jù)，西安地面沉降發(fā)生于20世紀50年代末，自1959年水準測量以來，累計沉降量超過200mm的面積達到150k川。如西安地鐵二號線南延段會展中心?杜陵路段地表沉降總體形態(tài)為凹槽狀。凹槽中心位置人致為南繞城高速北側(cè)?軍警路口。凹槽中心位置沉降量較大，邊緣部位較小。根據(jù)西安地鐵二號線南延段勘察設(shè)計單位數(shù)據(jù)顯示，2008年9月至2010年4月凹槽中心最大累計沉降量為225.7mm,年平均沉降量為142.55mm,月平均沉降量為11.88mmo所以地表沉降同樣受地質(zhì)原因影響。1.4隧道埋深對地表沉降的影響隧道結(jié)構(gòu)拱頂上部覆蓋的土層厚度與隧道
7、結(jié)構(gòu)的跨度之比，成為覆跨比，這個比值對地表沉降影響較大。通過現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，在隧道埋深小于隧道直徑時，地表沉降相對于埋深大于隧道直徑的沉降量大。由此可見隧道埋深對地表沉降影響較人。1.5相臨小間距隧道施工對地表沉降的影響對未襯砌隧道而言，當兩隧道的中心線距為5D（D為隧道寬度）吋，可不考慮相互作用；當中心線距全3D吋，則需考慮相互作用。若是兩小間距平行隧道，同時開挖時對地層的擾動要大于單線隧道，結(jié)果會造成地層的突然松弛，出現(xiàn)較大和持續(xù)不斷的沉降變形。兩隧道開挖后的相互作用會使地表沉降有疊加作用。1.6施工方法及開挖進尺也對地表沉降有一定的影響淺埋暗挖法
8、隧道施工時，應(yīng)根據(jù)工程特點、圍巖情況、環(huán)境要求以及地質(zhì)條件選擇適宜的開挖方法。開
