人防隧道双侧扩挖对地表的影响.pdf

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1、第18卷第4期垲』贝J．子

2、子报Vo1．18NO．42012年12月JOURNALOFCEOMECHANICSDec．2012文章编号：1006~616(2012)04-0451-06人防隧道双侧扩挖对地表的影响苏仲杰，赵松，杨逾，周小科，刘晶晶(辽宁工程技术大学土木与交通学院，辽宁阜新123000)摘要：在监测数据的基础上，运用Matlab等软件，结合矿业开采沉陷理论，针对隧道双侧扩挖对地表的影响进行了初步研究，得到了隧道双侧扩挖对地表的影响范围。提出了沉降曲线拐点的概念及其特征，区分了沉降变化的低速区和高速区，为今后既有隧道扩挖的施工和监测设计提供了依据。关键词：既有隧道；

3、双侧扩挖；Matlab软件；开采沉陷；拐点中图分类号：U452文献标识码：A0引言城市交通压力不断增加，地铁已经成为给城市减负的重要措施，而各地复杂的地质和施工环境无疑是地铁施工的严峻挑战。国内外学者对此做了大量的研究，包括工程建设对既有隧道的影响、不同工况对围岩及地表变形的影响以及隧道变形的监测技术等“。但是对人防隧道改造为地铁隧道的分析较少，杨峥基于数值模拟进行了单边扩挖支护结构的应力分析，但缺少对围岩和地表实际变形的系统分析。人防隧道改造为地铁隧道工程分为单侧扩挖法(CD工法)和双侧扩挖法(CRD工法)。本文基于哈尔滨7381人防隧道改造为地铁隧道的双侧扩挖段工程实例，通

4、过对地表变形的系统监测，利用Matlab等软件，结合矿业开采沉陷理论，得到了相应的变形规律，为隧道支护、施工组织、位移监测和周围建筑物的保护积累了经验。1工程概况哈尔滨地铁一期土建工程七标位于该市南岗区，从铁路局站至工程大学站，共3站4区间。其中大部分为7381人防隧道改造段，包括单侧扩挖段和双侧扩挖段。烟厂站至工程大学站区间双侧扩挖段最长，扩挖里程为SK12+688．979至SK12+890．542，共201．563in。隧道主要穿过粉质黏土层、粉砂层、粉土层等。围岩级别均为Ⅵ级，土石可挖等级均为Ⅱ级。结构顶板附近为粉质粘土层，侧墙附近为粉砂层、粉质粘土层等。地下水位于结构底

5、板附近，水位低于结构底板。为了充分利用既有7381结构，设计方收稿日期：2012．05．12基金项目：国家自然科学青年基金(50804020)作者简介：苏仲杰(1960一)，男，辽宁阜新人，教授，博士后，主要从事测量工程、岩土工程等领域研究。E-mailsuzhong—jie@163．Com联系作者：赵松(1985-)，男，河北晋州人，硕士研究生，岩土工程新技术专业。E-mail：zhaosong2010@yeah．et452地质力学学报案将既有7381结构线位横向偏移400～600mm，轨顶面下移300～400mm。新隧道高7．4m，宽9．5m。2隧道扩挖方案隧道扩挖施工严格

6、遵循“强支护、快封闭、勤量测”的技术要求。施工工序：①破除既有支护仰拱部分砼并及时施作初衬；②完成仰拱初衬8m后，模筑6m二衬仰拱砼；③凿除单侧顶拱砼，施作初衬，及时架设临时支撑及斜撑；④凿除另一侧顶拱砼，及时施作初衬，架设横向临时支撑，拆除斜撑；⑤破除一侧边墙砼并及时施作初衬；⑥破除另一侧边墙砼并及时施作初衬封闭成环；⑦拆除支撑，浇筑仰拱回填砼，模筑二衬拱墙钢筋砼(采用9m模版台车立模)。部分工序如图1。‘．支撑、(／>、、～一一——．-I．i；；匠需破除的仰拱部分砼嘲初期支护需破除的单侧拱部砼初期支护rv7二衬砼(a)第一步(b)第三步(c)第七步图1部分施工工序原有隧道扩

7、挖作业采用跳槽法，每槽段长1m，间距15m。结构破除及土方开挖过程中，超前预报和监控测量同时进行，实时分析反馈，从而确保安全施工。3隧道扩挖的监测方案由于目前隧道扩挖经验较少，隧道扩挖过程中的监测至关重要。该工程重点监测地表变形及其对建(构)筑物的影响、围岩与支护结构的稳定性等，内容主要包括地表沉降、建筑物沉降、围岩压力、隧道拱顶下沉、隧道两侧水平收敛等，本文重点分析地表沉降。高程控制网属精密水准网，其精度在二、三等水准测量之间，平差后精度满足相应规范要求。监测频率：初期支护施作完成前每天1次，初衬完成后每2天1次。每一工序沉降累计从该工序开始时刻至下一工序开始时刻。4监测数据

8、分析地质雷达探测发现，里程SK12+800至SK12+880间的隧道周围土体无明显异常。本文结合跳槽法的施工方法，取SK12+830至SK12+880间的50m为分析对象，扩挖面位于SK12+855，相邻槽段尚未扩挖。监测点布置如图2，为使地表变形更明显，各监测点间距加密为5m。第4期苏仲杰等：人防隧道双侧扩挖对地表的影响453目量逝螗图2监测点布置Fig．2Arrangementofthemonitoringpoints从断面2和断面5的沉降曲线图(见图3、图4)中可以看出，总沉降最大值发