廣埠屯站十號出入口暗挖通道施工監(jiān)測與分析★

葉 紅 廖露露

(1.武漢交通職業(yè)學(xué)院交通工程系，湖北武漢 430065; 2.武漢理工大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院，湖北武漢 430070)

隨著我國城市軌道交通建設(shè)的不斷發(fā)展，地鐵建設(shè)也在不斷升溫。但是地鐵隧道施工引起的地表沉降會嚴(yán)重威脅施工人員的生命安全和對周邊建筑物、管線等設(shè)施帶來安全隱患。眾多學(xué)者［1-5］對地鐵建設(shè)引起的地面沉降問題進(jìn)行了研究，莫云［1］以武漢地鐵廣埠屯至名都站區(qū)間為例對武漢地鐵施工引起地面沉降預(yù)測方法進(jìn)行了研究，認(rèn)為空間、時間及巖性參數(shù)會嚴(yán)重影響地表沉降;柳厚祥［2］通過對國內(nèi)外地鐵區(qū)間隧道施工地層移動研究存在的問題進(jìn)行了詳細(xì)的分析，系統(tǒng)的研究了地鐵隧道施工地層移動的內(nèi)在機(jī)理。這些研究主要是針對區(qū)間隧道進(jìn)行展開的，對出入口的研究很少。因此，本文對武漢地鐵廣埠屯站十號出入口暗挖通道在施工過程中對周邊環(huán)境的影響進(jìn)行了地表沉降實測研究。

1 工程概況

武漢市軌道交通廣埠屯站十號出入口場區(qū)位于剝蝕堆積壟崗(相當(dāng)于長江三級階地)地貌單元區(qū)上。地表多為第四系土層所覆蓋，根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，該區(qū)域地層巖性為:第四系近代人工填土層(Qml)，層厚在0.3 m～5.5 m;第四系中更新統(tǒng)沖積層(Qal2)、沖、洪積層(Qal+pl2)，層厚3.2 m ～17.5 m;第四系殘坡積層(Qel+dl)及洞穴堆積物，層厚1.5 m;下伏基巖主要為志留系中統(tǒng)墳頭組(Sf2)。武漢市軌道交通廣埠屯站地表水系不發(fā)育，存在孔隙水和碎屑巖裂隙水?？紫端饕x存于人工填土層中，水位不連續(xù)，無統(tǒng)一的自由水面，為上層滯水，埋深為0.50 m～2.50 m，主要接受地表水與大氣降水補(bǔ)給。碎屑巖裂隙水，主要賦存于泥盆系的砂巖中及三疊系和志留系泥巖風(fēng)化帶中，上覆7.0 m～11 m粘性土，水位埋深2.5 m～3.5 m。水量不豐，主要通過兩側(cè)裸露基巖接受大氣降水入滲補(bǔ)給。該區(qū)域中粉質(zhì)粘土具弱透水性，粘土具極微透水性，微風(fēng)化泥巖具微透水性。

2 地表沉降監(jiān)測方法

武漢市軌道交通廣埠屯站十號出入口暗挖通道在開挖過程中，考慮到覆土層約有3.2 m，施工技術(shù)采用超前注漿大管棚方法進(jìn)行施工。為了確保暗挖通道在開挖過程中的施工安全，在施工過程中對通道內(nèi)外進(jìn)行了監(jiān)測觀測，主要有洞內(nèi)洞外觀察、主體結(jié)構(gòu)與周邊環(huán)境觀察，還進(jìn)行了地表沉降監(jiān)測和周邊建(構(gòu))筑物沉降監(jiān)測，在本文中主要研究地表沉降監(jiān)測。

監(jiān)測點的布置在平行于十號出入口暗挖通道軸線上和在垂直于通道軸線上，如圖1，圖2所示;監(jiān)測點的埋設(shè)方法，將路面鉆穿，將普通水準(zhǔn)標(biāo)識送入路面以下，如圖3所示;在暗挖通道施工影響范圍之外布設(shè)三個高程起算點，且均與已知水準(zhǔn)點定期聯(lián)測，對三個起算點定期復(fù)核，確保起算點的準(zhǔn)確性;采用精密水準(zhǔn)儀，以水準(zhǔn)控制點為基準(zhǔn)，測算出各監(jiān)測點標(biāo)高，同一測點相鄰兩次標(biāo)高差即為本次該測點沉降量，第一次沉降量累加至本次沉降量即為該測點累計沉降量。

圖1 地表沉降點平面分布圖

圖2 地表沉降點剖面分布圖

圖3 地表沉降點埋設(shè)示意圖

3 地表沉降實測值分析

以十號出入口暗挖通道地表監(jiān)測點實測數(shù)據(jù)為監(jiān)測70 d的采集數(shù)據(jù)，滿足規(guī)范要求。圖4表示十號出入口通道在施工過程中地表沉降點的速率曲線圖，表1表示十號出入口通道施工完成后地表沉降點的地表沉降累計值，圖5表示十號出入口通道施工完成后地表沉降的分布曲線圖。

圖4 暗挖隧道地表沉降速率曲線圖

圖5 暗挖隧道地表沉降分布示意圖

表1 暗挖隧道地表沉降數(shù)值表

由圖4可以看出通道在開挖后的2 d～3 d內(nèi)地表沉降速率變化最大，后期地表沉降速率慢慢的趨于穩(wěn)定，這是因為通道在開挖過程中，在巖土體內(nèi)部的土體不斷被挖出，通道臨空面向地層深處一定范圍內(nèi)的地層應(yīng)力將發(fā)生調(diào)整，使其失去原有的平衡狀態(tài)，而向新的平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)化，對于淺埋通道其表現(xiàn)為地表的變形，尤其是在地層應(yīng)力調(diào)整的初期特別明顯。

由表1和圖5可以看出，位于通道中軸線處監(jiān)測點的地表沉降值最大，且離隧道中軸線距離越遠(yuǎn)地表沉降值越小，與柳厚祥的研究結(jié)果一致;但是在通道兩端洞口處的地表沉降值比通道中段處的地表沉降值普遍偏小，這是因為通道在開挖前對通道兩端洞口進(jìn)行了注漿加固處理，說明對通道在開挖前進(jìn)行的加固處理可以有效的減小地表沉降累計值，也就是說明加固處理能夠改變地層應(yīng)力的調(diào)整;另外，由圖5可以看出監(jiān)測點的地表沉降值并不是按通道軸線對稱的，這是因為覆蓋層的地質(zhì)分布不均造成的。

4 結(jié)語

在本文中，對武漢市軌道交通廣埠屯站十號出入口暗挖通道開挖引起的地表沉降分別進(jìn)行了實測，通過對實測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得到以下結(jié)論:

1)地表沉降速率變化一般前期較大后期較小，這是因為地層應(yīng)力的調(diào)整主要集中在前期;2)對通道進(jìn)行注漿加固處理能夠很好的改變地層應(yīng)力的調(diào)整，宏觀表現(xiàn)為地表沉降值的減小;3)對通道覆土層不均的地質(zhì)會改變地表沉降值，也就是覆土層不均勻的力學(xué)性質(zhì)會改變地層應(yīng)力的調(diào)整。

通過以上的研究可以為洞室開挖施工給予一定的指導(dǎo)。

［1］莫 云.武漢地鐵施工引起地面沉降預(yù)測方法研究——以武漢地鐵廣埠屯至名都站區(qū)間為例［D］.北京:中國地質(zhì)大學(xué)碩士學(xué)位論文，2010.

［2］柳厚祥.地鐵盾構(gòu)施工誘發(fā)地層移動機(jī)理研究與控制研究［D］.西安:西安理工大學(xué)博士學(xué)位論文，2008.

［3］劉寶深.急待深入研究的地鐵建設(shè)中的巖土力學(xué)課題［J］.鐵道建筑技術(shù)，2000(3):1-3.

［4］韓 煊，李 寧.地鐵施工引起地層位移規(guī)律的探討［J］.巖土力學(xué)，2007，28(3):609-613.

［5］吳淑媛.軟土隧道初襯應(yīng)力與地盤變位之?dāng)?shù)值分析［D］.臺灣:國立中央大學(xué)碩士學(xué)位論文，2001.