地铁车站拱盖法施工地表沉降分析研究

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1、地铁车站拱盖法施工地表沉降分析研究摘要:中山公园车站开挖深度较深(最深约27.24m)，中风化岩面埋藏深度变化很大，上部覆盖层主要为第四系及全风化和强风化花岗岩。由于其复杂的地质环境，采用了拱盖法施工。中山公园车站采用几何水准测量方法，使用电子水准仪进行地表沉降观测。测得结果如下：当掌子面位于测点断面20m左右位置时，沉降速率开始增大；掌子面下穿该断面时，地表沉降约为8-16mm；掌子面通过该监测断面18m左右之后，该断面地表沉降速率减缓，趋于平稳。得出结论如下：距离掌子面距离越近沉降值越大，掌子面下穿多数会引起10mm左右的沉降值，掌子面下穿之后沉降值趋于稳定。多次分部开挖对围岩扰

2、动较大，不利于稳定，应较准确的控制各导洞施工进度。关键词：中山公园站；地表沉降；拱盖法；监测分析中图分类号：U45文献标识码：A1引言9沉降事故在地铁工程的施工中属于多发事故[1]。同时其发生的直接表现为地下隧道拱顶的下沉或坍塌，而这种塌陷的发生又多由围岩涌水、涌泥，支护失效[2]，工程爆破等原因引起[3]。这些原因的存在和发生，可能导致施工现场的人员伤亡、设备损坏，进而影响工程进度、增加工程费用，造成严重的后果。可以看出，事故的多发性和事故后果的严重性[4]，使沉降事故成为地铁施工中的重大风险因素，在施工过程中进行沉降控制技术的研究和应用是十分必要的。中山公园车站开挖深度较深(最深

3、约27.24m)，中风化岩面埋藏深度变化很大，上部覆盖层主要为第四系及全风化和强风化花岗岩，开挖时可能出现涌水流砂现象，会引起地面沉降及围岩位移变形[5]。由于其所处地质环境为土岩复合地层，上部较为软弱，下部岩层较好，因此设计采用了拱盖法。拱盖法是基于小断面隧道中应用较广泛的大拱脚法的基础理论[6]，对施工工法进行优化改进，形成适用于大断面隧道的开挖和支护的施工工法。拱盖法充分利用上软下硬特有的地质条件，在拱盖形成后，下部岩体采用分层开挖，最后顺做二衬[7]。目前，拱盖法在地铁车站中的应用主要有两种形式：一种是双层初支作为拱盖，另一种是利用顶拱二衬作为拱盖。2工程概况2.1车站周围环

4、境及岩层特征9本站址在香港西路与韶关路、荣成路交汇处，正上方为香港西路，北侧为北海舰队司令部，南侧为八大关景区，影响范围内有文保建筑一座(3层)、商务用房一座(3层)。站址范围第四系上部土层为第①层人工填土、冲洪积层第⑪层粉质粘土、第⑫层含砂粘性土(砾砂)，未见软土和砂层分布，下伏基岩为燕山期花岗岩，强风化带风化厚度变化很大，中、微风化岩面埋藏深度变化大，为6.40～25.00m。中山公园站经过的岩层主要为强～微风化岩花岗岩、花岗斑岩，部分地段经过青岛山派生断裂，断裂带内主要为砂土状碎裂岩、块状碎裂岩。图1为中山公园车站位置图。图1中山公园车站位置图2.2拱盖

5、法施工工序中山公园站所处地质环境为土岩复合地层，上部较为软弱，下部岩层较好，因此设计采用了拱盖法，提前施作支撑于拱脚纵梁上的钢筋混凝土大拱盖，可以最大程度的保证施工过程拱部的安全。车站主体结构根据所处的工程地质与水文地质条件、结构宽度、隧道埋深等因素，按新奥法原理进行设计，采用复合式衬砌结构。本车站主体施工工法为拱盖法，由风道向车站中心施工。施工工序如下：(1)开挖风井与风道上半断面并施作初衬→(2)分部开挖车站主体上半断面并施作初衬→(3)施作纵梁基础及大拱盖→(4)分层开挖下半断面→(5)顺做车站仰拱及侧墙。3监测方法及监测点分布3.1监测方法9地表沉降是地下结构监测施工最基本监

6、测项目，它最直接地反映基坑周边土体变化情况。该车站采用几何水准测量方法，使用电子水准仪进行观测，地表沉降测量方法如图2所示。3.2测点布置进行测点布设，若地面为(沥青)混凝土路面，先采用钻孔机械钻穿地表硬壳，将监测点打入下部土层中，并在钻孔内加设套管，以准确反映出地面下沉的状况。若为裸露土质地面，用冲击钻在设计位置处钻孔后直接埋入钢筋。图2地表沉降测量示意图暗挖车站地表沉降测点纵向间距应按下表的要求布置。地表沉降量测主要布置在车站隧道的正上方，横向间距为2～5m。断面间距参考表1。该车站地表沉降观测采用电子水准仪进行观测，监测点沿车站纵向每10m一排。图3为中山公园站测点布设图。表1

7、地表沉降测点纵向间距隧道埋深与开挖宽度纵向测点间距/m2B