地铁暗挖隧道穿越地裂缝和建筑施工技术.doc

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1、地铁暗挖隧道穿越地裂缝和建筑施工技术摘要：以西安地铁一号线太吉暗挖隧道区间在地裂缝区域穿越建筑物为例，介绍在地裂缝特殊地质条件下，下穿建设年代较远的建筑物，通过暗挖工法选择，采用浅埋暗挖CRD工法及其辅助措施的条件下控制建筑物沉降变形的施工技术。以期相同或相近工况条件下对地铁建设起到借鉴作用。关键词：地铁地裂缝CRD工法建筑物沉降前言：目前随着盾构施工工法在国内地铁建设中的广泛应用，浅埋暗挖法在地铁隧道施工中逐渐减少，但是由于受到建设条件的限制，局部仍在采用。特别是在西安地铁建设过程中由于地裂缝的存在隧道采用浅埋暗挖法（矿山法）施工不可避免。施工中降水、暗挖施工对土体的扰动以及水土流

2、失将造成地面沉降、加上地裂缝活动等引起地面沉降，沉降过大将直接危及地面建筑物，产生施工安全风险和环境风险，如何采取设计、施工技术措施控制沉降是矿山法隧道施工的关键点也是防止上部建筑物变形的基础。1、工程概况：西安地铁3号线太白南路～吉祥村区间隧道，采用矿山法施工。区间YDK19+865~YDK20+050先后穿越区探矿机械厂混3层和中交二公局两栋混4层房屋建筑；区间YDK19+881~YDK19+971为f7地裂缝范围。此段历程范围区间隧道和上部建筑物位于f7地裂缝强烈影响区。暗挖隧道与建筑物、地裂缝关系见图1。图1：暗挖隧道与建筑物、地裂缝关系:根据详勘地质剖面显示本区段自上而下的

3、地层为：素填土、新黄土、古壤土、中砂、粉质粘土，其中中砂层埋深13.20米至15.70米。该区段隧道暗挖初期支护拱顶埋深约14.4米，开挖断面主要位于砂层和粉质粘土层内。本区段水文地质：场地内地下水属潜水类型，稳定水位埋深9.69m-12.60m。本区段因设置减震道床和预留地裂缝沉降变形隧道初支开挖为马蹄形断面，最大尺寸8333mm×8020mm；初支格栅间距500mm，喷射C20混凝土厚度250mm。洞外降水，降水井打设深度40m，降水深度30m。2、沉降产生因素及对建筑物影响分析：（1）施工降水引起的沉降：暗挖隧道在施工前期和施工过程中存在井点降水的主动降水过程和开挖以及初期支护

4、完成后的洞内渗漏的别动降水工程且降水周期较长一般在4个月以上，施工降水期间含水层失水压缩变形和粘土层失水固结引起的地表沉降。通过监测数据分析降水引起的沉降一般较小，且均匀缓慢，对建筑物影响较小。（2）特殊地质条件下引起的沉降：地裂缝具有统一的三维空间变形特征。即南倾南降的垂直位移、水平引张和水平扭动。多年来由于西安市近郊区过量抽汲地下水，致使承压水位大幅度下降，导致地层释水压密，引发了大面积地面沉降。由于地裂缝两侧粘性土层厚度差异与土体松动破裂程度不同，使地裂缝两侧释水压密变形沉降程度不同，进而加剧了地裂缝的垂向活动。本区域通过监测地裂缝活动趋缓，沉降较大但总体为均匀沉降对建筑物变形

5、短期影响较小。（3）矿山法施工引起的土体位移应力损失产生的地面沉降：暗挖施工过程中洞内土体移除、土层空隙水排出、砂层开挖可能形成的塌方等，必然会改变地层的应力状态，使之处于非平衡状体，这种状态可能在一定时间内体现出来导致地面沉降。此原因产生的沉降一般为非均匀沉降、沉降值控制不易对建筑物变形影响较大。为使地表沉降变形得到控制，保证建筑物安全不允许地表沉降超过建筑物许可变形值，必须选取最佳的支护方式、地层加固措施、施工降水控制措施以及施工工序之间的及时有效衔接。3、暗挖隧道沉降控制的关键要素：如何控制沉降是暗挖隧道的施工难点和关键点，只有有效的控制沉降才能确保施工安全。矿山法隧道施工过程

6、中土体固结、土体位移是引起地面沉降的主要因素，保持或加强原有地层的稳定性是控制沉降的基础，对开挖中渗漏水的控制和防止掌子面塌方是成败的关键。地面沉降控制必须从支护设计和施工质量控制两个方面考虑，并应根据现场实际不断优化、调整来实现。在设计方面应考虑降水方案、初期支护形式、超前加固措施、开挖方式；在施工控制中应控制掌子面与封闭环的间距、初期支护的及时性和质量、初期支护背后注浆的及时性和有效性、以及二衬施工的时间安排。4、穿越建筑物区段设计、施工方案的选择：（1）建筑物情况及控制要求：西安机械探矿厂3层商铺楼和中交二公局家属区4层住宅楼，两栋建筑物修建于上世纪六、七十年代，均为砖混结构、

7、条形浅埋基础，结构刚度和抗变形能力差，结构健康程度差。本区间建筑物要求累计沉降量报警值为20mm。（2）相邻区段已完工程不同设计、施工方案产生地面沉降监测对比分析：通过对不同开挖施工方法和加固措施的已完工程监测数据收集和整理，主要断面的沉降值如下：1）、采用全断面WSS注浆止水加固、台阶法开挖：地下水丰富地段，注浆压力0.4-0.7MPa，地表沉降值累计-23.8mm；2）、采用大管棚超前支护、CRD法开挖，地裂缝位置，监测断面最大沉降值为-62.3mm；