既有隧道下的隧道施工引起的沉降評價研究

【摘要】結(jié)合工程實例，對既有隧道下的隧道施工引起的沉降進行評價。同時根據(jù)評價結(jié)果采取相應(yīng)的沉降控制對策，包括科學(xué)進行隧道開挖、合理設(shè)置支撐結(jié)構(gòu)體系、加強施工過程監(jiān)測等內(nèi)容。實際應(yīng)用表明，這些施工措施具有良好的沉降控制效果，能確保施工安全，有效控制施工沉降，也可以為類似隧道工程施工沉降控制提供啟示與借鑒。

【關(guān)鍵詞】既有隧道 隧道施工 沉降評價 體積虧損

0.引言

在既有隧道下進行隧道工程施工，由施工引起的沉降是目前工程建設(shè)中遇到的難題之一，如果沉降控制不到位，不僅影響既有隧道的安全與穩(wěn)定，還會影響隧道施工建設(shè)順利進行。就目前研究成果來看，很少有學(xué)者對既有隧道下的隧道施工引起的沉降進行評價，同時也會對沉降控制帶來不利影響。文章將結(jié)合工程實例，對施工引起的沉降進行評價，并提出沉降控制對策，可為實際工作提供給指導(dǎo)。

1.工程概述

某隧道工程全長4528m，從現(xiàn)有隧道線下穿過，現(xiàn)有隧道地下埋深為47.3m，新隧道則位于地下55m處，兩條隧道最近間距僅為7.7m。地質(zhì)勘察顯示，該地區(qū)主要為松散黃土，地質(zhì)條件不穩(wěn)定，容易引發(fā)滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。因此，加強施工沉降評價，做好施工引起的沉降控制是十分必要的。

2.既有隧道下的隧道施工引起的沉降評價

為掌握施工引起的沉降變化，施工中采用三維有限元分析方法。

2.1地面沉降和地面體積損失。根據(jù)Mair隧道施工導(dǎo)致土體瞬間沉降理論，在新隧道基礎(chǔ)上探討現(xiàn)有隧道深度下的沉降和體積損失之間關(guān)系。結(jié)果表明，地面沉降會隨地面損失量的增加而增加。選擇隧道深度值60m，直徑13.8m為例進行計算，結(jié)果表明，地面沉降與地面體積損失呈線性關(guān)系。

2.2三維有限元模型。采用FLAC有限元分析方法，模擬新隧道施工，三維模型100m×40m×99m，共有54 566個單元，新隧道呈馬蹄形，寬13.8m，高11.6m，大型管棚通過提高相應(yīng)元素的參數(shù)來確定。

2.3隧道挖掘引起既有隧道沉降。分析沉降觀測結(jié)果表明，新隧道施工導(dǎo)致的沉降曲線與施工步驟對應(yīng)，在既有隧道周圍施工，能讓既有隧道拱頂和底部產(chǎn)生顯著位移。并且新建隧道對拱頂影響比對底部產(chǎn)生的影響大。

2.4隧道施工引起的沉降及控制。為確保施工安全穩(wěn)定，減少新建隧道對既有隧道帶來的不利影響，新隧道施工期間采用大管棚技術(shù)。觀測結(jié)果表明，大管棚技術(shù)能顯著降低地面沉降，采用大管棚技術(shù)的施工部位，其拱頂和底部沉降較小，比沒有采用該技術(shù)的沉降量明顯偏小。

2.5隧道施工引起的沉降和體積虧損。采用大管棚施工技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對隧道施工引起的地面體積損失進行控制。通過沉降觀測，得出的觀測結(jié)果如下：拱底部位，無大管棚支撐的沉降量為-136.8mm，有大管棚支撐的沉降量為-13.9mm；拱頂部位，無大管棚支撐的沉降量為-253.2m，有大管棚支撐的沉降量為-14.1mm。由此可見，大管棚施工技術(shù)具有良好的沉降控制效果。

2.6沉降評價得出的結(jié)論。通過上述沉降觀測，可以得出以下幾個結(jié)論，地面沉降和地面體積損失間的關(guān)系可以看成是既定的，地面體積損失可通過測量地面沉降來確定。新隧道施工前采用大管棚增強技術(shù)，能夠?qū)Φ孛娉两岛偷孛骟w積損失進行有效控制，有利于確保施工安全，降低甚至避免對既有隧道施工帶來不利影響。

3.既有隧道下的隧道施工引起的沉降控制對策

為確保新建隧道的安全與可靠，盡量降低甚至避免對既有隧道造成不利影響，施工單位綜合采取以下對策，以促進隧道工程質(zhì)量提高。

3.1科學(xué)合理進行隧道開挖施工?；娱_挖中做好土體卸放工作，避免基坑周圍土體內(nèi)力失去平衡，有效防止變形發(fā)生，避免周圍土體出現(xiàn)沉降，預(yù)防隧道沉降、差異沉降、側(cè)向位移等發(fā)生。施工前做好調(diào)查評估工作，全面測定基坑開挖區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)情況，將其作為開挖方案組織和施工質(zhì)量控制依據(jù)，以提高基坑開挖質(zhì)量，預(yù)防沉降發(fā)生。

3.2合理設(shè)置隧道施工支撐結(jié)構(gòu)體系。結(jié)合具體需要科學(xué)選擇支撐結(jié)構(gòu)體系，確保支撐結(jié)構(gòu)剛度，采用有效的支撐結(jié)構(gòu)布置方式，注重提高支撐結(jié)構(gòu)強度，做好基底處理工作，提高支撐結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)固性與可靠性。設(shè)計支撐結(jié)構(gòu)體系前，做好隧道經(jīng)過地區(qū)的地質(zhì)和水文調(diào)查工作，保證支撐節(jié)點承載力滿足要求，布置斜撐時進行抗剪驗算。控制支撐結(jié)構(gòu)位移和周邊地表沉降量，第一道支撐用混凝土支撐，提高整個支護結(jié)構(gòu)體系穩(wěn)定性。合理布置支撐結(jié)構(gòu)水平和豎向間距，結(jié)合地質(zhì)情況、施工方法等內(nèi)容合理設(shè)置，確?；娱_挖和管道施工有足夠空間。一般先支撐，再開挖，并及時支撐，嚴禁超挖，確保隧道開挖順利進行。重視支撐結(jié)構(gòu)體系質(zhì)量控制，防止隧道開挖出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，為管道施工順利進行奠定基礎(chǔ)。

3.3注重隧道施工全過程監(jiān)測。整個新建隧道施工中，為取得更好的施工效果，避免對既有隧道造成破壞，加強施工監(jiān)測是十分必要的。該工程施工中，施工單位加強監(jiān)控測量工作，及時獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)，掌握隧道沉降數(shù)據(jù)基本情況。具體監(jiān)測內(nèi)容包括隧道沉降量、傾斜、裂縫、周圍地表沉降等，并繪制觀察曲線表，掌握沉降情況。該隧道工程施工通過布置監(jiān)測網(wǎng)，合理設(shè)置監(jiān)測點，監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，沉降數(shù)據(jù)在預(yù)警值范圍內(nèi)。實現(xiàn)對沉降有效控制，確保隧道施工順利進行，促進新建隧道施工效果提升。

4.既有隧道下的隧道施工引起的沉降控制效果

上述隧道施工中，通過采取有效的施工對策，加強沉降控制，不僅順利完成隧道施工任務(wù)，還取得良好的施工效果。

4.1保證隧道工程施工安全。通過合理設(shè)置支撐結(jié)構(gòu)體系，采用大管棚技術(shù)，不僅為隧道施工順利進行創(chuàng)造良好條件，還有效控制沉降。避免傾斜、位移等問題發(fā)生，確保隧道施工安全。

4.2實現(xiàn)對沉降有效控制。整個施工過程中，施工單位注重加強沉降監(jiān)測工作，及時掌握沉降基本情況，對存在的不足采取控制措施，實現(xiàn)對隧道沉降的有效控制。

4.3取得良好施工效果。通過綜合應(yīng)用上述施工技術(shù)措施，整個施工過程中避免因施工不當而對既有隧道造成損傷或破壞，防止出現(xiàn)不必要的經(jīng)濟損失，避免帶來不利影響。確保隧道施工安全與可靠，促進新建隧道施工任務(wù)順利完成，也贏得施工單位和周圍人們一致好評，類似隧道施工可以從中得到啟示與借鑒。

5.結(jié)束語

沉降控制是隧道施工的重要內(nèi)容，尤其在既有隧道下施工，其作用更加凸顯。今后在施工中，應(yīng)該結(jié)合工程實際情況，做好沉降觀測工作，注重施工經(jīng)驗總結(jié)，提高施工人員綜合素質(zhì)，加強施工沉降監(jiān)測，從而更好應(yīng)對施工中遇到的問題，確保隧道施工安全可靠

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