北京地铁隧道暗挖法施工地层变形规律研究.pdf

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1、韶隧道与地下工程Tunnel&UndergroundEngineering北京地铁隧道暗挖法施工地层变形规律研究苏洁1．2，张顶立z。牛晓凯z，，(1．北京交通大学交通运输学院，北京100044；2．北京交通大学隧道及地下工程教育部工程研究中心，北京100044；3．北京市市政工程研究院，北京100037)摘要：以北京地铁5号线18标暗挖区间隧道施工为背景，介绍了该工程采用的现场监测试验方法。对试验方案进行了说明，并重点对地层变形及受力监测数据进行了分析，为后续施工提供了直接帮助。关键词：地铁隧道；暗挖法；地层变形；监测中图分类号

2、：U456文献标志码：B文章编号：1009—7767(2010)05—0082--05StudyonGroundDeformationDisciplineofTunnelExcavationinBeijingSubwayConstructionSuJie，ZhangDingli，NiuXiaokai1工程概况北京地铁5号线18标(雍和宫站一和平里北街站)区间采用暗挖法施下．区间隧道埋深约15m．采用复合衬砌支护。隧道断面为标准马蹄形，断面尺寸为5．8mx6．23m。隧道采用台阶法开挖，台阶长度为6m。隧址区为典型第四纪冲积层．隧道

3、所穿越地层以粉质黏土、黏土为主。隧道上方有细砂层。区间地下水主要为上层滞水和潜水。由于区间隧道将依次穿越既有护城河、跨河桥及地铁2号线雍和宫车站。为提高施T方案针对性，在穿越前布设了监测主断面．对该地质条件下暗挖法施工时地层的变形规律进行研究，以便为后期穿越施工方案的制定提供帮助。2监测试验方案111为降低干扰，结合现场实际情况，在施T竖井前方25m处．地坛公园南门车辆较少地段布设监测主断面。实施的监测项目及监测频率见表1。各监测项目测点布置见图l、2。监测试验历时3个月，自上台阶开挖面距监测主断面25m(约4D)时开始监测，至上

4、台阶通过监测主断面95m(约16D)时结束。试验期间日均进尺约1．5m。3试验结果分析3．1地表沉降分析图3～5分别为典型测点的纵向地表沉降历时曲线、关键步序地表沉降槽以及地表沉降速率历时曲线。82辛芩笈求一盯2010No．5(Sep．)V01．28表1监测项目及频率注：L为开挖面与监测主断面间的距离；D为隧道直径。棚侧500030003由。1500tSOG1500150f。赢30005000FC一3FC一±FC一1c)【一3CX一2CX—l也1llOV8’6Vij2陲·地表沉降测点。分层沉降、捌斜孔图1监测主断面测点布置平面图由

5、图3"-'5可知：1)隧道横向开挖主要影响范围为隧道中心线两侧10nl左右。2)纵向地表沉降大致可分为4个阶段：微小变形阶段：上台阶开挖面距监测主断面一2．0D-～--0．5D时，开挖对地层产生超前影响，此阶段隧道与地下工程器Tunnel&UndergroundEngineering沉降量占总沉降量的lO％：变形急剧增大阶段：上台阶开挖面与监测主断面一0．5D～1．5D时，地表沉降速率明显增长，此阶段沉降量约占总沉降量的75％：缓慢变形阶段：当上台阶开挖面通过监测主断面1．5D～4．0D时，变形速率降低，沉降曲线开始逐渐收敛；变形

6、稳定阶段：当上台阶开挖面通过监测主断面4D后，曲线变化平缓，地表沉降达到稳定状态。综合网4中典型步序沉降槽曲线可知，隧道纵向开挖主要影响范围为上台阶开挖面开挖前后-0．5D～1．5D。3)由图5可知．下台阶开挖也会对地表沉降产生一定影响．但影响效果相对较弱。因此隧道施T时主要控制1=序为上台阶开挖。3．2土体分层沉降分析12J选取规律相对明显的FC一2孔数据进行分析。图6为典型步序时．隧道所处地质剖面图及相应的去除地表沉降影响后不同深度地层的绝对沉降量曲线。图7为隧道上方砂层附近土体的分层沉降历时曲线。图5监测主断面地表沉降速率历

7、时曲线图7隧道上方砂层附近不同埋深沉降历时曲线2010年第5期(9一)第28拳．誊荭笈术一盯83韶隧道与地下工程Tunnel&UndergroundEngineering1)由图6可看出，当上台阶开挖面通过监测主断面0．5D～O．7D时，隧道上方土体沉降开始明显增大。且一直持续到开挖面通过监测主断面约3D时才基本稳定。这种情况表明：隧道开挖后．施T影响在地层中的传播具有时间上的延滞性．即开挖影响并非立刻能够体现。施工中可利用此滞后效应。在开挖后尽早对土体进行处理。以阻断或降低开挖影响的传递，从而实现控制土体变形的目的。2)从理论上

8、而言，若相邻土层产生的沉降量一致，则表明二者在变形后仍然很好的结合在一起；若上层土体的沉降量比下层土体的沉降量小，则表明二者之间发生了离层。即可能出现脱空。由图6可知。隧道上方埋深为9～14m．以粉砂层为主，地层沉降相对较大。沉降最大值出现在埋深1