浅析浅埋暗挖隧道施工引起地表沉降的原因及控制措施

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1、浅析浅埋暗挖隧道施工引起地表沉降的原因及控制措施罗小怡（西安市地下铁道有限责任公司，陕西，西安，710016）【摘要】由于浅埋暗挖法施工过程中不可避免的会对地层产生扰动，必然会引起地表发牛不同程度的沉降，从而对施工区域周边管线、道路及建筑物的安全性产牛不利影响。因此，科学合理的设计及施工组织管理，对减少和控制地表沉降产牛的不利影响是十分必要的。【关键词】地铁隧道；地表沉降；原因分析；控制措施区间浅埋暗挖隧道施工影响下的地层变形规律及控制措施是近年来工稈界关注度比较高的话题，隧道施工引起的地表沉降，受地质条件、跨度、埋深、开挖方法、支护时间与刚度，以及施工

2、管理技术水平等诸多方面因素的影响。然而，大量的工程实践表明，隧道施工影响下的地表沉降是有规可循的。以西安地铁三号线区间隧道施工为例，简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降水对地表沉降的影响浅埋暗挖隧道施工中一般要采取降低水位的措施来达到作业面无水作业的目的。由于降水会产生土体固结沉降，采用井点降水引起的地表沉降，涉及到井点降水的漏斗曲面范围，其沉降量和沉降时间与土的空隙比及渗透系数有关，在渗透系数小的粘土层中，固结时间较长，沉降较慢。反之，在空隙比与渗透系数较大的砂土层中，固结时间较短，沉降较快。1.2施工速度对地表沉降的影响地

3、表沉降发展规律随着开挖面所处位置的移动过程改变而变化，表现出明显的时空效应。时间与空间的交叉相互作用反应了隧道施工引起地表沉降的一般规律。1.2.1地表沉降的时间效应。浅埋暗挖隧道开挖后引起的地表沉降是逐渐累加起来的。根据现场监控量测数据显示，单个地表点的沉降过程经历三个阶段:前期沉降、施工沉降和后续沉降。前期沉降是由于掌子面土压力失衡、支护力不足，以及降水而产生的。施工沉降是由于在掌子面开挖后，会对周围土体扰动,围岩周边应力重新分布，周围土体向隧道中心线移动，同吋由于初期支护封闭成环时间滞后、强度和刚度不足，再加之锚喷混凝土不密实，造成地层出现局部空隙

4、等原因，地表沉降过人，口沉降速率也较大，这一阶段为施工沉降，通常持续时间为1-2个月。后续沉降是指由于地层次固结和蠕变等作用引起的残余沉降,该阶段沉降为第三阶段沉降。隧道开挖地表沉降随时间变化曲线如图1所示图3：地表沉降纵向变化规律示意图微小变形区是指掌子面前方1-1.5倍洞径的区域范围。该段沉降量约占总沉降量的10%・20%。主要原因是掌子面开挖后，导致前方地层应力释放及地层的失水固结造成的地表沉降。急剧增大区是指掌子面开挖前方1倍洞径和后方3倍洞径区域范围。该段区域地表沉降变形速率较大，累计变形量大，此阶段沉降量约占总沉降量的50%・60%。该阶段变

5、形主要原因是随着掌子面的开挖，周边围岩扰动较大，引起围岩应力场重新分布。缓慢变形区是指掌子面后方3・5倍洞径区域范围，该区域范围沉降速率逐渐减缓，变形量增加缓慢，沉降曲线开始收敛，此阶段的沉降量约占总沉降量的10%・15%。稳定变形区是指掌子面后方5倍洞径以外的区域范围。该区域沉降增长缓慢，地层逐渐趋于稳定状态。由此可见，施工速度越快，隧道开挖面暴露的时间越短，产生沉降的时间也短，由于吋空效应,因而产生的地表沉降量也就会越小。1.3沉降槽对地表沉降的影响在地铁工程设计与施工阶段，受地质条件影响较大。沉降槽作为-•种地质灾害，对地表沉降也有一定影响。根据陕

6、西省国土资源厅发布的数据，西安地面沉降发生于20世纪50年代末，自1959年水准测量以来，累计沉降量超过200mm的面积达到150k川。如西安地铁二号线南延段会展中心〜杜陵路段地表沉降总体形态为凹槽状。凹槽中心位置人致为南绕城高速北侧〜军警路口。凹槽中心位置沉降量较大，边缘部位较小。根据西安地铁二号线南延段勘察设计单位数据显示，2008年9月至2010年4月凹槽中心最大累计沉降量为225.7mm,年平均沉降量为142.55mm,月平均沉降量为11.88mmo所以地表沉降同样受地质原因影响。1.4隧道埋深对地表沉降的影响隧道结构拱顶上部覆盖的土层厚度与隧道

7、结构的跨度之比，成为覆跨比，这个比值对地表沉降影响较大。通过现场监测数据显示，在隧道埋深小于隧道直径时，地表沉降相对于埋深大于隧道直径的沉降量大。由此可见隧道埋深对地表沉降影响较人。1.5相临小间距隧道施工对地表沉降的影响对未衬砌隧道而言，当两隧道的中心线距为5D（D为隧道宽度）吋，可不考虑相互作用；当中心线距全3D吋，则需考虑相互作用。若是两小间距平行隧道，同时开挖时对地层的扰动要大于单线隧道，结果会造成地层的突然松弛，出现较大和持续不断的沉降变形。两隧道开挖后的相互作用会使地表沉降有叠加作用。1.6施工方法及开挖进尺也对地表沉降有一定的影响浅埋暗挖法

8、隧道施工时，应根据工程特点、围岩情况、环境要求以及地质条件选择适宜的开挖方法。开