地铁车站浅埋暗挖法施工引起地表沉降规律研究

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1、地铁车站浅埋暗挖法施工引起地表沉降规律研究李攀中铁第五勘察设计院集团有限公司北京102600摘要：在城市隧道施工中经常用到浅埋暗挖法，其具有施工便利、灵活、经济效益好的特点。然而在地铁施工中应用浅埋暗挖法容易引起地表的沉降。而城市地铁车站往往位于人口和建筑物密集的IX域，一旦发生地表沉降容易造成严重的后果。木文对地铁车站浅埋暗挖法施工引起地表沉降规律进行了研究，希望能够为判断地铁车站施工的最大地表沉降提供参考。关键词：地铁车站；浅埋暗挖法；地表沉降为了对地铁车站使用浅埋暗挖法进行施工而造成的地表沉降进行合理的控制，避免施工

2、造成的地表沉降给地铁车站周围的建筑物和行人造成不利的影响,木文结合工程实例，对砂性土和黏性土互层的地质条件下的由浅埋暗挖法施工而造成的地表沉降规律进行了研宄，施工方法会对地表沉降值造成直接的影响。1.工程实例和研究现状在地铁车站的施工过程中，周围的地层受到了施工的扰动，从而造成地表沉降槽，并影响周边的建筑物，甚至使其不能正常使用。地表沉降预测是地铁施工前期一项重要的施工环境影响评估工作。木文以某市的地铁5号线、10号线的11个地铁车站工程施工实例为例，该市使用了浅埋暗挖法进行施工，当地的地质条件为砂性土和黏性土互层。当前国

3、内外对于地铁车站中使用浅埋暗挖法进行施工而造成的地表沉降还没有进行系统的研究，F.Martos曾经以扁平矿洞开采导致的地表沉降统计结果为根据将沉降槽符合高斯分布首次提了出来。而R.B.Peck以及B.Schmidt等学者乂对隧道开挖导致的横向地表沉降槽与高斯分布同样符合进行了证明［1］。也就是Smaxexp[-y2/(2i2)]=S在公式中隧道中线与地表点之间的水平距离用y来表示；距离隧道中线处的地表沉降用S来表示；最大地表沉降用Smax来表示；到地表沉降槽反弯点距离用i来表示，其对沉降槽的形状与范围进行了定义。通过该公式

4、进行积分能够将沉降槽在隧道掘进方向上单位距离的的体积得出来，也就是所谓的地层损失率在这里指的是在隧道开挖体积中单位距离内沉降槽体积所占的百分比：Vl=4VS/πD2其中：地层损失率（％）用VI来表示；隧道等效直径用D来表示。现在在国内外很多对i这个沉降槽曲线反弯点距离进行了大量的研宄，R.B.Peck提出隧道埋深和跨度这两者与i具冇十分密切的关系。同吋，非常多的学者也将与之相类似的规律发现了出来；比如B.M.New以及M.P.O′Reilly这两位学者认为与i奋关的只奋隧道埋深，而与开挖方法和隧道直径之间

5、并不具备太大的关系。也就是：i=Kzt在这个公示中：隧道轴线埋深（m）用zt来表示；沉降槽宽度参数用K来表示，这些都与施工方法以及地层条件具有密切关系。B.M.New以及M.P.O′Reilly这两位学者提出：黏性土选择0.5作为K值，砂性土选择0.25作为K值。B.M.New,M.P.O&primejReilly以及W.LRankin充分的利用了很多现场数据对上述公式的合理性进行了证明。而B.M.New,M.P.O′Reilly以及K.Fujita认为，需要在0.4—0.6的范围内对黏性土K值的变

6、化进行控制。W.Yoshikoshi以及R.B.Peck等提出砂性土具有0.25—0.45的K值分布范围。我国有学者通过对延安东路隧道沉降分布规律的总结，提出了“欠地层损失”这个概念提出了出来，并提出了相应的纵向地表沉降修正公式。还有学者通过离心试验和有限元模拟，研究了复杂条件下的地铁施工会造成的地表沉降［2】。1.对地铁车站施工的实际调查结果本文对某市的地铁5号线、10号线的11个地铁车站工程的施工进行了调查研究，该车站主要使用暗挖法和明挖法两种施工方法，主要是对暗挖法对地表沉降对影响进行分析。在地铁车站浅埋暗挖法施工中

7、，施工水平、埋置深度、施工方法、地层条件都会影响到地表沉降的特征。根据调查显示，使用中洞法和洞桩法进行施工，覆土厚度的范围不超过1倍洞径，具体为5至11米，为浅埋大断面隧道。地层主要有卵石砂砾、黏性土、粉质黏土、粉土、中粗砂和粉细砂［3】。在将其中数据不全、遮拦以及测点损坏的测线去除掉之后，从11个地铁午站的有效测线的分析结果来看，地表最大沉降的均值变化在一105至一130米之间。地表沉降值在60毫米之内的地车车站的比例约为70%。造成沉降超过100毫米的原因在于出现了地层空洞和地下水囊等比较复杂的地质条件。2.地层损失率

8、以及地表沉降槽宽度参数开挖对地表影响的范围能够在地表沉降槽反弯点距离中很好的反映出来，而开挖扰动地层的程度则能够在地层损失率反映出来。因此这两个参数基本上能够将横向地表沉降槽的规律确定下来。为了能够奋效的进行分析和容积，可以采用等效为圆形隧道的方式对不同形状的隧道进行处理，同吋用等效轴线埋深对圆心水平处