淺埋暗挖地鐵隧道施工地表沉降規(guī)律分析

1、摘 要：為了研尤大連地鐵2 0 2標(biāo)段促進(jìn)路站一春光街站暗挖區(qū)間人匸素填土地段爪雙線隧道施工地表 沉降規(guī)律.通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和數(shù)據(jù)分析整理的方法，在地鐵隧道開挖期間建立了地表沉降監(jiān)控雖測(cè)測(cè)站.運(yùn) 用精密水準(zhǔn)儀進(jìn)行3個(gè)丿J的監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果表明淺埋暗挖隧道在開挖期間地表沉降最大位宜處于隧道中心 線的正上方，沉降雖:約為2 56 63 18 2 mm提出了距跨比p的概念，距跨比p的有效匸程取 值范困一 4Vp4,地表沉降與距跨比卩密切相關(guān).其中一 2VpV2地表沉降劇烈階段，約占整體變形 的6 757 7 . 6%,沉降速率約達(dá)08409 3 mm/ d關(guān)鍵詞：地鐵隧道：人工素填上：地表沉降：文克爾沉降

2、模型0引言隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和城市化步伐的加快，我國的地鐵建設(shè)進(jìn)入拓速發(fā)展時(shí)期.在地恢隧道施匸 過程中不可避免地?cái)_動(dòng)隧道周隔的地層，產(chǎn)生地表沉降，嚴(yán)重時(shí)將影響到周邊建筑物和地下管線的安全。國內(nèi)外學(xué)者展開J許多地詵隧道施工引起地表沉降變形方而的研對(duì)指導(dǎo)丄程建設(shè)具有重要的 理論與實(shí)際意義由于大連地鐵2 0 2標(biāo)段促春區(qū)間是在人:素填土層中的地詵隧道施匚地層含水雖大. 地層軟弱.底下管線密布，閃此，對(duì)人工素填土地層中隧道施工引起的地表沉降規(guī)律進(jìn)行總結(jié)研尤.有普 非常重雯的理論和現(xiàn)實(shí)意義.1工程背景大連地鐵2 0 2標(biāo)段促進(jìn)路站至春光街站區(qū)間設(shè)訃范囤為里程DK 1 1+365945DK1 2 +

3、0 133 5 0,區(qū)間地貌為剝蝕低丘陵、沖洪積溝谷.地形起伏較大，整體上看中央高，兩側(cè)低， 地而高程7. 6 92 27 8m7 3 2.12 7 m和7 3 42 7 3m隧道主體橫斷面為魏拱圓形斷面斷面尺寸為63X65m.（0501100m）和朵填土層（140850m）,卵石層（07 0 1 33 0 m）,粉質(zhì)粘土（1101100m）,全風(fēng)化巖（220296 0 m）.采用新奧 法臺(tái)階法施上、中、下三個(gè)臺(tái)階依次進(jìn)行施每次進(jìn)尺lm暗挖結(jié)構(gòu)超前支護(hù)采用超前小導(dǎo)管注 漿對(duì)地層進(jìn)行預(yù)注漿加固.施工后，及時(shí)進(jìn)行隧道初期支護(hù).支護(hù)方式采用立鋼拱架和掛鋼筋網(wǎng)噴混凝上 方法.初期支護(hù)貫通后即采用二次襯

4、砌.2地表沉降監(jiān)測(cè)方案在隧道地表上方每隔3 0m布置一個(gè)觀測(cè)斷面，每個(gè)斷面布置1 2個(gè)點(diǎn).沿著隧道軸線垂直方向地 表均勻布宜，間距為15m.采用萊卡DNA 0 3電子水準(zhǔn)儀按照二級(jí)水準(zhǔn)要求進(jìn)行地表沉降觀測(cè).自 從2 0 1 1年1 1丿J 1日到2 0 I 2丿J 1丿3 1日.共計(jì)9 0天的觀測(cè)，為了便于分析.選取DB 0 3. D B 0 4、D B 0 5個(gè)斷面數(shù)據(jù)進(jìn)行分析.3監(jiān)測(cè)結(jié)果分析3. 1右線隧道開挖沿著隧道方向地表沉降分析為r“IL,隧道拱徑為D,即為拱跨，定義L / D比值為距跨比0,即 斷向間距為3 Om,隧道拱跨距離為63m,得出距跨比P的取值范困為一 48 P 48.

5、2 0 1 1年1 1刃1日建立測(cè)站D B03、DBO4、DBO5,隨著隧道開挖學(xué)子面逐漸逼近.達(dá)到、通過監(jiān)測(cè)斷面.地表沉降逐漸發(fā)展直至穩(wěn)定：此后左線開挖，歷時(shí)9 0天于2012年1丿J3 1日 通過DB 0 5監(jiān)測(cè)站監(jiān)測(cè)的地表最終穩(wěn)定.其曲線如圖1所示，、勺一 4fJV 2時(shí)，各觀測(cè)斷面各監(jiān)測(cè) 點(diǎn)岀現(xiàn)明顯沉降，D B 0 3最大沉降點(diǎn)位于右線隧道中心線正上方測(cè)點(diǎn)D B 0 3 0 4,址為46 7 mm, 約占總沉降量的1 66 %, D B 0 4最大沉降點(diǎn)位于右線隧道中心線正上方測(cè)點(diǎn)D B 0 4 0 4 ,址為34 3mm,約占總沉降址的1 08 % D B 0 5最大沉降點(diǎn)位于右線隧

6、道中心線正上方測(cè)點(diǎn)D B 0 5 0 4 , 址為40 4mm.約占總沉降雖的1 57 %：勺一202時(shí)，各觀測(cè)斷面各監(jiān)測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)急劇沉降, D B 0 3最大沉降點(diǎn)位于右線隧道中心線正上方測(cè)點(diǎn)D B 0 3 0 4. S為1 9 . 3 6mm.沉降速率可達(dá) 08 9 mm/ 占總沉降址的67. 5%； DB 0 4最大沉降點(diǎn)位于右線隧道中心線正上方測(cè) 點(diǎn)D B 0 4 0 4 ,雖:為2 42 4 mm,沉降速率可達(dá)08 4 mm / d.占總沉降雖的7 62%： D B 0 5最大沉降點(diǎn)位于右線隧道中心線正上方測(cè)點(diǎn)D B 0 5 0 4,雖為1 99 2 mtn,沉降速率可達(dá)09 3 mm

7、/ d.占總沉降量的7 76 %：、“| 2 V 0 V 4時(shí).各觀測(cè)斷面幹監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降變化速率開始減緩趨 于穩(wěn)定.圖1右線隧道斷而地表沉降隨掌子而推進(jìn)變化Fig. 1 Changcs of the ground surface settlementabove right tunncl vault with the excavation face注；DB03 UBO4 r)BO532右線隧道開挖垂直于隧道方向地表沉降分析大連地鐵2 0 2標(biāo)段促春暗挖區(qū)間在堂子面前方5 0 m布宜監(jiān)測(cè)斷面.右線區(qū)間先開挖，左線滯后. 根據(jù)右線隧道監(jiān)測(cè)結(jié)果確定左線隧道開挖的時(shí)間.在右線區(qū)間訊獨(dú)開挖期間選擇D B 0

8、 3、DB 0 4和D B 0 5等3個(gè)監(jiān)測(cè)斷而進(jìn)行地表沉降分析.沉降曲線分布如圖2所示，3個(gè)監(jiān)測(cè)斷面的最大沉降點(diǎn)在隧道 中心線上方.由圖2可知，DB 0 3. DB 0 4和DB0 5等右側(cè)有建筑物群.故不能完全布迓地表沉降 點(diǎn)，該3個(gè)監(jiān)測(cè)斷面的地表沉降隧道中線基木呈半正態(tài)分布.變化趨熱基木相同.5 O2 3 3*_w * a *-5051015距右線隧道屮線距褲/m圖2 右線隧道備斷而地表沉降分布曲線Fig 2 Distribution curves of ground sctilcmcnt att he differe nl mon i tori ng Sections of the r

9、ight tunnel注： T 1)1503 DB04 t- IJB053. 3雙線隧道開挖引起地表沉降的變形分析X右線隧道開挖引起地表沉降趨于穩(wěn)定時(shí).各斷面最大沉降曲線見圖3所示.DB 0 3斷面右線隧 道中心線正上方最大沉降址為2 88 7 mm.DBO 4斷而右線隧道中心線正上方最大沉降雖為3 18 2mm, DB 0 5斷而右線隧道中心線正上方最大沉降雖為2 56 6mm左線隧道開始開挖后對(duì)已經(jīng) 穩(wěn)定的隧道圉巖產(chǎn)生新的擾動(dòng)，但其影響程度與距離有關(guān)，距離越近.影響約為劇烈.、耳左線隧道 通過各斷面時(shí)最終沉降曲線如圖3所示.DB 0 3斷面雙線隧道中心線正上方最大沉降量為5 73 4m m

10、 約為右線隧道開挖最大沉降址的19 9倍:隧道DB 0 4斷面隧道中心線正上方最大沉降雖:為6 48 6 mm,約為右線隧道開挖最大沉降雖的20 4倍:DB 0 5斷面隧道中心線正上方最大沉降雖為5 17 6 mm,約為右線隧道開挖最大沉降雖的20 219 920 4倍.0-701_111_111_*_1_1_- -10()5II)護(hù)雙級(jí)獺i鋌卿離和iw門師面測(cè)點(diǎn)沉降曲蛛（b I URO4斷如蒲點(diǎn)沉瘴Illi純弧碑瀕中緲叫（屮）1川（斷廊河點(diǎn)沉降曲縛圈3 車線及d找開揑茬斷面測(cè)點(diǎn)沉降曲線1祗 3 (iin vsof settlement at differmt section jjointso

11、f Single Unc and doulilc line tunnel excavationH-! 亠右絞啟進(jìn)開乾：亠 0沉障伯4地表沉降驗(yàn)證運(yùn)用文克爾模型對(duì)右線區(qū)間隧道開挖地表沉降進(jìn)行汁算驗(yàn)證.文克爾模型假設(shè)地基表面任總一點(diǎn)的 壓力P與該點(diǎn)的位移3成正比.如式（2 ）所示.(2)p(j. v)=k 件亡廠(coAj + sinzj-)3兀工分析式（2可知，半 以 時(shí)或x- 8時(shí).co （x） =0,即實(shí)際隧道開挖時(shí)地表的影 響范吊I，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，隧道開挖影響范碉為2 lm,、“ix = 0時(shí)，P (x, y )值最大，即在隧道中心 處上方，根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果為一 3 18 2 mm,故可得出處

12、= 2=31= * 2M 兒 S 28 得出文克爾汁算模型預(yù)測(cè)方程：pCr y) = 31.82e由式（3）計(jì)算的文克爾模型沉降數(shù)據(jù)如表1所列由圖44對(duì)比可知.實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)曲線和文克爾計(jì)算模型曲線和沉降趨勢(shì)吻合，文克爾 il的差距：同時(shí)在理論汁算時(shí)沒有考慮到流一固耦合條件下丄一結(jié)構(gòu)的變形不符合線彈性性質(zhì).K 1女至爼梭電筑口刃卅幼o(hù)iiHUI 1 Wuikk( nudd scttknivni ihu ami .i wiiun Rfc-.i*urti3 i&tuit a stBRtaR in-15,5-1),5-8ft5TIISB1 lrS|5.S文供爾復(fù)怪糧弼tft inw-2. 31-7. 41

13、-I5.4B - 22.G72IC.T2 3I.S2 -2ft. 73-22. ；-1 5. 48-7. l -2.31ll h七樂何海tn mm-25.4 13U.25-31. S2 2H. F4-24. 43-1 7. 251 2. 35-7. 4rt拠點(diǎn)對(duì)謹(jǐn)?shù)厘€正r方的距肉伽圖I促春區(qū)何隧逍地表沉強(qiáng)觀場(chǎng)實(shí)測(cè)與文克爾模型計(jì)算1111線對(duì)比Fig. 4 The field measurtd and winkier mode!calculation curve contrast注:-文克爾m型預(yù)測(cè)值/ mtn=04斷而實(shí)阿;沉降值/mm5結(jié)語a大連地鐵2 0 2標(biāo)段促春暗挖區(qū)間地表沉降數(shù)據(jù)分析過程中引進(jìn)距跨比B,2 56 6-3 18 2m m隨著堂子而推進(jìn).沿隧道縱向地表沉降分為3個(gè)階段一482地表沉降加速階段，約占整體 變形的1 08 %166%； 一 2VP2地表沉降劇烈階段.約占整體變形的6 75%7 76%,沉