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浅埋暗挖地铁隧道施工地表沉降规律分析.
摘 要:为了研究大连地铁202标段促进路站-春光街站暗挖区间人工素填土地段单双线隧道施工地表沉降规律,通过现场实测和数据分析整理的方法,在地铁隧道开挖期间建立了地表沉降监控量测测站,运用精密水准仪进行3个月的监测,监测结果表明浅埋暗挖隧道在开挖期间地表沉降最大位置处于隧道中心线的正上方,沉降量约为25.66~31.82mm.提出了距跨比β的概念,距跨比β的有效工程取值范围-4<β<4,地表沉降与距跨比β密切相关,其中-2<β<2地表沉降剧烈阶段,约占整体变形的67.5~77.6%,沉降速率约达0.84~0.93mm/d.建议应加强监测频率,增加现场巡视.现场测试结果与文克尔地表沉降计算模型相吻合,监测成果对大连地铁及类似的浅埋暗挖隧道建设有借鉴作用.
关键词:地铁隧道;人工素填土;地表沉降;文克尔沉降模型
0 引 言
随着社会经济的迅速发展和城市化步伐的加快,我国的地铁建设进入高速发展时期.在地铁隧道施工过程中不可避免地扰动隧道周围的地层,产生地表沉降,严重时将影响到周边建筑物和地下管线的安全[1-3].国内外学者展开了许多地铁隧道施工引起地表沉降变形方面的研究[4-5],对指导工程建设具有重要的理论与实际意义.由于大连地铁202标段促春区间是在人工素填土层中的地铁隧道施工,地层含水量大,地层软弱,底下管线密布,因此,对人工素填土地层中隧道施工引起的地表沉降规律进行总结研究,有着非常重要的理论和现实意义.
1 工程背景
大连地铁202标段促进路站至春光街站区间设计范围为里程DK11+365.945~DK12+013.350,区间地貌为剥蚀低丘陵、冲洪积沟谷,地形起伏较大,整体上看中央高,两侧低,地面高程7.69~22.78m.沿线穿越街道、工厂、居民住宅区,建筑物密集,管线、管道众多.本文以暗挖区间为主要研究对象,右线先于左线开挖.左、右线隧道长分别为732.127m和734.273m.隧道主体横断面为单拱圆形断面,断面尺寸为6.3×6.5m.隧道范围内上覆第四系人工堆积层(人工堆积素填土、杂填土层),第四系全新统冲洪积层(卵石层),第四系上更新统坡洪积层(粉质粘土),下伏震旦系五行山群长岭子组强(全风化岩、强风化岩、中风化岩).隧道断面范围上方自上而下分别为:素填土(0.50~11.00m)和杂填土层(1.40~8.50m),卵石层(0.70~13.30m),粉质粘土(1.10~11.00m),全风化岩(2.20~29.60m).采用新奥法台阶法施工,上、中、下三个台阶依次进行施工,每次进尺1m.暗挖结构超前支护采用超前小导管注浆对地层进行预注浆加固.施工后,及时进行隧道初期支护,支护方式采用立钢拱架和挂钢筋网喷混凝土方法,初期支护贯通后即采用二次衬砌.
2 地表沉降监测方案
在隧道地表上方每隔30m布置一个观测断面,每个断面布置12个点,沿着隧道轴线垂直方向地表均匀布置,间距为1.5m,采用莱卡DNA03电子水准仪按照二级水准要求进行地表沉降观测,自从2011年11月1日到2012月1月31日,共计90天的观测,为了便于分析,选 取DB03、DB04、DB05个断面数据进行分析.
3 监测结果分析
3.1 右线隧道开挖沿着隧道方向地表沉降分析
为了便于分析总结规律,以监测断面为基准,当掌子面通过监测断面后,掌子面与监测断面的距离为正值;当掌子面未通过监测断面时,掌子面与监测断面的距离为负值.设掌子面与监测断面间的距离为L,隧道拱径为D,即为拱跨,定义L/D比值为距跨比β,即
β=L/D (1)
断面间距为30m,隧道拱跨距离为6.3m,得出距跨比β的取值范围为-4.8<β<4.8.
2011年11月1日建立测站DB03、DB04、DB05,随着隧道开挖掌子面逐渐逼近、达到、通过监测断面,地表沉降逐渐发展直至稳定;此后左线开挖,历时90天于2012年1月31日通过DB05监测站监测的地表最终稳定.其曲线如图1所示,当-4<β<-2时,各观测断面各监测点出现明显沉降,DB03最大沉降点位于右线隧道中心线正上方测点DB0304,量为4.67mm,约占总沉降量的16.6%,DB04最大沉降点位于右线隧道中心线正上方测点DB0404,量为3.43mm,约占总沉降量的10.8%,DB05最大沉降点位于右线隧道中心线正上方测点DB0504,量为4.04mm,约占总沉降量的15.7%;当-2<β<2时,各观测断面各监测点出现急剧沉降,DB03最大沉降点位于右线隧道中心线正上方测点DB0304,量为19.36mm,沉降速率可达0.89 mm/d,占 总 沉 降 量 的67.5%;DB04最大沉降点位于右线隧道中心线正上方测点DB0404,量为2
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