地鐵雙連拱隧道施工引起地層變形分析

侯春山

摘要： 淺埋暗挖法在地鐵建設(shè)中應(yīng)用日益廣泛，大斷面隧道亦愈來(lái)愈多，大斷面雙連拱隧道開(kāi)挖引起地層變形大，施工難度大。本文以西安地鐵四號(hào)線飛天路～航天大道站區(qū)間四線雙連拱隧道為背景，采用現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)手段，對(duì)隧道開(kāi)挖引起的地表沉降及管線變形變化特征進(jìn)行分析。對(duì)類似工程的設(shè)計(jì)施工具有一定的參考價(jià)值。

Abstract： Shallow buried and excavated method is widely used in subway construction， and large-scale tunnels are increasing. Large-scale double-arch tunnel excavation causes large strata deformation and construction is difficult. In this paper， the surface subsidence and the deformation characteristics of the pipeline caused by the tunnel excavation are analyzed by means of field monitoring and measurement in the background of the four-track double-arch tunnel between Feitian Road and Hangtian Road of Xi'an Metro Line 4. It has certain reference value for the design and construction of similar projects.

關(guān)鍵詞： 雙連拱隧道；地表沉降；管線變形；監(jiān)控量測(cè)

Key words： double-arch tunnel；surface subsidence；pipeline deformation；monitoring measurement

中圖分類號(hào)：U456.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）19-0080-03

0 引言

隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，城市軌道交通迅速發(fā)展，淺埋暗挖法在地鐵建設(shè)中應(yīng)用日益廣泛。該方法具有靈活都變，對(duì)地面建筑、道路和地下管線影響小，拆遷占地少，施工場(chǎng)地小等優(yōu)點(diǎn)。淺埋暗挖法按照管超前、嚴(yán)注漿、短開(kāi)挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè)十八字方針進(jìn)行隧道設(shè)計(jì)和施工。其中監(jiān)控量測(cè)是淺埋暗挖法信息化設(shè)計(jì)與施工的重要手段。監(jiān)控量測(cè)可以了解各施工階段地層與支護(hù)的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)，把握施工過(guò)程結(jié)構(gòu)所處的安全狀態(tài)，判斷施工對(duì)周圍環(huán)境的影響程度，尋求預(yù)防辦法。通過(guò)監(jiān)測(cè)了解該工程客觀條件下表現(xiàn)出來(lái)的一些地下工程施工規(guī)律和特點(diǎn)。

四線大斷面雙連拱隧道在地鐵施工中例子尚少，對(duì)隧道施工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析研究少，本文以西安地鐵四號(hào)線飛天路～航天大道站區(qū)間四線雙連拱隧道為背景，采用現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)手段，通過(guò)對(duì)隧道開(kāi)挖引起的地層變形及管線變形變化特征進(jìn)行分析，為類似工程的設(shè)計(jì)施工提供借鑒。

1 工程概況

1.1 概述

地鐵四號(hào)線飛天路站～航天大道站區(qū)間，自飛天路站起，沿神舟四路地下敷設(shè)，到達(dá)航天大道站。區(qū)間長(zhǎng)596.625m。航天大道站站前設(shè)置雙停車線。外側(cè)兩正線線間距為15.5m，停車線線間距為5m。結(jié)構(gòu)布置見(jiàn)圖1。區(qū)間從施工橫通道向車站方向開(kāi)挖。

隧道側(cè)上方存在DN600給水管等管線。

1.2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)情況

區(qū)間所在場(chǎng)地地層自上而下依次為第四系全新統(tǒng)人工填土，上更新統(tǒng)風(fēng)積新黃土、殘積古土壤，中更新統(tǒng)風(fēng)積新黃土、殘積古土壤等地層。隧道洞身位于地下水位以上。區(qū)間隧道圍巖為Ⅳ級(jí)。

區(qū)間隧道拱頂埋深17～26m。地質(zhì)縱剖面如圖2所示。

1.3 區(qū)間結(jié)構(gòu)及施工工法

1.3.1 區(qū)間施工工法

受雙停車線及埋深影響，區(qū)間采用淺埋暗挖法施工。斷面寬度大，存車線線間距小，根據(jù)結(jié)構(gòu)布置，選擇中導(dǎo)洞法施工，兩側(cè)正洞采用CRD法施工，中洞開(kāi)挖完成后左線隧道先行掘進(jìn)。采用?108管棚超前支護(hù)，間距0.4m。

1.3.2 區(qū)間結(jié)構(gòu)

區(qū)間結(jié)構(gòu)采用雙連拱結(jié)構(gòu)，復(fù)合式襯砌，斷面總寬度約為22.8m，高度約為10.6m。結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)圖3。

2 監(jiān)控量測(cè)特征點(diǎn)布設(shè)

監(jiān)測(cè)量測(cè)布置嚴(yán)格按照《城市軌道交通工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》GB 50911-2013布設(shè)，包括支護(hù)結(jié)構(gòu)變形、地表沉降及管線變形。

本次以已完工2#施工豎井向北100m隧道監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù)，取3個(gè)橫斷面和隧道中線處測(cè)點(diǎn)為特征點(diǎn)分析變形特征。（圖4）

洞內(nèi)測(cè)點(diǎn)布置如圖5所示。

3 支護(hù)結(jié)構(gòu)及地面沉降變形分析

3.1 支護(hù)結(jié)構(gòu)變形分析

區(qū)間隧道每一導(dǎo)洞施工均進(jìn)行洞內(nèi)位移監(jiān)測(cè)，從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)看，除表1測(cè)點(diǎn)外，其他測(cè)點(diǎn)變形量均小于1cm。

以上數(shù)據(jù)累積量均已超過(guò)警戒值，局部點(diǎn)發(fā)生突變，其他各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)速率穩(wěn)定，在注意初期支護(hù)節(jié)點(diǎn)連接后未有測(cè)點(diǎn)數(shù)值突變。

3.2 地表沉降分析

圖6～圖7分別為雙連拱隧道開(kāi)挖引起的地表橫向沉降槽，隧道寬度范圍內(nèi)對(duì)應(yīng)測(cè)點(diǎn)3～9。從其中三個(gè)斷面沉降分布可以看出，雙連拱隧道沉降槽分布特征明顯，隧道開(kāi)挖引起隧道輪廓外10m范圍內(nèi)（約42m）地表沉降。