地铁隧道矿山法施工与地面沉降控制方法

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1、地铁隧道矿山法施工与地面沉降控制方法上海三维工程建设咨询有限公司长沙分公司湖南长沙410000摘要：随着我国各大城市的发展，地铁开始大量投入建设，在地铁隧道施工中,矿山法无疑是一项良好的施工方法，因为地铁建设都是在人口密集的城市地下施工，而地下障碍物和周围环境限制，采用矿山法施工能很好的解决这一问题。但在实际施工中由于地下土质的因素，会出现不同程度的地面沉降。木文探讨地铁隧道矿山法施工与地面沉降控制方法，为更好的控制地面沉降做借鉴指导。关键词：地铁隧道；矿山法；施工；地面沉降；控制方法引言：城市地铁隧道一般浅埋，大多处于砂层、粘土、粉砂层等渗水环境，而

2、見周围地下管线及建筑物较多，因此对地铁隧道开挖引起的地表沉降要严格控制,防止因隧道开挖引起管线破裂、建筑物开裂等事故发牛。1•地铁隧道矿山法施工的概述目前地铁流行的矿山法基木上遵循“新奥法”原理。“新奥法”通过利用围岩变形牛成的自然拱调动地层自身承载。其初期支护按柔性结构设计允许围岩变形并主动调动围岩变形，因此“新奥法”原理运用反而将变形引向地面，导致地面沉降，影响邻近建筑设施安全。厦门地铁某区间竖井横通道目前地表监测点多个累计值超过100mm,最大值达110mm；根据实践经验，笔者认为在地铁工程中“新奥法”这种调动地层自身承载的原理不宜再延续使用。1

3、.1沉降机理沉降可从两方面分析：客观：地质及水文地质条件；主观：人为施工活动。地面沉降是在不良地质及水文地质条件下，采用不适当方法进行施工活动的结果。其中客观条件占主导地位。在比较好的地质及水文地质条件下，即使施工方法不妥，还不至于酿成大祸。反之在不良地质及水文地质条件下，施工方法稍有疏忽，就可能造成灾难性爭件。1.2防沉降对策注浆堵塞泥砂进入隧道的通路，阻止开挖面以外周边泥砂随地下水流动而进入隧道；锚固掌子面，增强掌子面前方土体抗剪能力；尽快封闭临吋支护体系，缩短开挖自由面暴露吋间，减小围岩变形机会；增强钢拱架刚度，并在安装吋使其主动受力，减小围岩变

4、形量。2•地铁隧道矿山法施工技术2.1小导管注浆技术一般矿山法施工，地下水极易把泥砂带入隧道。原地层让出泥砂原占有空间，形成的地下空洞势必导致地面沉降。当前流行的“浅埋暗挖法”多用小导管超前注浆（通过注浆堵塞泥砂进入隧道的通路）。这对隧道顶部减小水量有一定作用；但是对细粒径泥砂来说，掌子面和墙部仍处在开放状态，不足以制止地下水和泥砂流入隧道。2.2锚固掌子面技术传统矿山法是使用钢拱架或钢筋网支护开挖面周边，正面则依靠留核心或台阶来稳定掌子面。如无须掌子面注浆时，建议用锚固掌子面的方法，主动防止掌子面沿土体剪切面滑动。2.3浅埋暗挖法技术尽快封闭临时支护

5、体系，缩短开挖自由面暴露吋间，减少了地下水和泥砂流入隧道的机会。缩短开挖自由面暴露时间即减少了临时支护和围岩沉降的机会。“浅埋暗挖法”从上台阶到仰拱封闭，共4道〜5道工序，开挖面暴露长度如约15m,暴露面积就近130m2o这样长距离、大面积将开挖面自由暴露，无疑给地下水、砂、泥进入隧道提供便利。视掌子面稳定性采用不同的方法开挖，如地质及水文地质条件复杂地段建议采用半断面法；般地段建议采用全断面法。这样，开挖自由面暴露吋间缩短，每循环进尺限制在24h之内完成，暴露面积减少到40m2以内，减少了泥砂流入隧道的机会，以控制地面沉降。2•地表沉降分析地表沉降在

6、砂层地段比非砂层地段要大；开挖面未通过测点时，测点位置已发生初始地表沉降，该点到开挖面的提前距离，在砂层地段比其他地段要长;地表某点发生最大沉降时，开挖面已通过该点，该点到开挖面的滞后距离，在砂层地段比其他地段要长；地表某点发生初始沉降至发生最人沉降的持续时间，即隧道开挖对地表沉降的影响，在砂层地段约需6-7个月，非砂层地段则约需3一4个月。3•地面沉降控制方法4.1隧道内注浆4丄1超前注浆开挖时要边探、边挖，尤其在含水砂层地段，在拱顶150范围内打4.5m的小导管超前探明前方水土情况，若遭遇成股水流，立即利用该小导管注浆止水加固，然后继续开挖，以防地

7、层水土流失、土层固结压缩造成地面塌陷、管线下沉。4.1.2初期支护背后冋填注浆在拱顶沿纵向每隔2m布置冋填注浆孔，初期支护完成3天后立即回填注浆，防止空顶造成地面塌陷。4.1.3初期支护背后跟踪注浆抬管往沉降报警的混凝土水管下方补打6m长的钢管、注CS双液浆填充土体空隙，防止管线悬空并抬高水管。采用一次性压浆，水泥浆与35Be水玻璃体积比为0.8,注浆压力0.5—l.OMPa,每次注浆平均抬高水管6mm,最大一次注浆将水管抬高17mmo4丄4二次衬砌背后冋填注浆在拱顶沿纵向每隔2m布置冋填注浆孔，在完成二次衬砌30天后及吋冋填注浆，填充二次衬砌与初期支

8、护之间的空隙，加强复合式衬砌的整体性，防止地面塌陷。4.2控制开挖轮廓线和开挖面的暴露时间在地