注漿技術(shù)對隧道施工地表沉降的影響分析

閆正罡

(安徽理工大學(xué) 土木建筑學(xué)院，安徽 淮南 232001)

0 前 言

隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，城市規(guī)模逐步擴張，人口密度不斷增加，使得城市用地越來越緊張，要解決城市建設(shè)與地表空間緊張的矛盾，促進城市的可持續(xù)發(fā)展，合理開發(fā)利用地下空間已成為一條擴大城市容量和功能的有效途徑。地下鐵道具有運輸能力大、速度快等特點，尤其在人口密集的大城市，其對于緩解地面交通壓力有著不可替代的作用，已逐漸成為各大城市的交通骨干[1]。

盾構(gòu)法施工一般在地下施工，基本不受地面情況干擾，更不受季節(jié)的影響，開工隨時隨地，能夠有效保證施工進度[2]。盾構(gòu)施工優(yōu)點[3]主要包括：工作環(huán)境安全，便于開挖和支護；對環(huán)境、管線還有鄰近建筑物影響?。皇┕ぎa(chǎn)生噪音較?。唤Y(jié)構(gòu)防水性能較好；施工不受天氣、溫度等自然條件的影響。該施工方法以其工作效率高、安全性高、經(jīng)濟性佳等優(yōu)勢廣泛地應(yīng)用于地鐵施工中[4]。盡管盾構(gòu)法施工已相當(dāng)成熟，但是由工程實踐表明，在施工過程中很難避免因土體變形而產(chǎn)生的地表沉降[5]。同時注漿施工技術(shù)是一種能夠減少地表沉降的有效方法。本文主要針對由盾構(gòu)施工引起的地表沉降由注漿技術(shù)產(chǎn)生的數(shù)值變化進行分析和討論。

1 工程概況

合肥市軌道交通四號線土建施工五標(biāo)段盾構(gòu)區(qū)間起始于和平路站，終止于東二環(huán)路站。區(qū)間出和平路站后，沿當(dāng)涂路掘進經(jīng)新安江路，側(cè)穿和平家園小區(qū)住宅樓，下穿淮南線箱型鐵路橋，側(cè)穿福海新村商鋪后進入東二環(huán)路站。區(qū)間線間距14.0～17.0 m，區(qū)間隧道埋深為16.0～27.8 m。采用盾構(gòu)法施工，聯(lián)絡(luò)通道采用冷凍法加固，礦山法開挖。

2 地表沉降施工技術(shù)控制分析

2.1 注漿施工技術(shù)

盾構(gòu)法施工隨著城市軌道交通的蓬勃發(fā)展，越來越多地應(yīng)用于地鐵隧道的建設(shè)當(dāng)中。而通過盾構(gòu)法開挖的隧道直徑較大，容易導(dǎo)致當(dāng)盾構(gòu)機脫出后會與周邊土體留下空隙，如果這些空隙無法及時得到由注漿施工的填充，那么隧道周邊的天然土體因失去原有的土體支撐而發(fā)生坍塌[6]，進一步導(dǎo)致地表沉降，更有甚者會對地面的建筑造成破壞。

注漿施工技術(shù)是在盾構(gòu)隧道施工過程中，利用注漿泵的壓力，將漿液壓注入襯砌壁后空隙中，達到填充空隙、固定襯砌管片位置、減少地表沉降、充當(dāng)襯砌壁后第一道防水線的目的，并確保管片襯砌早期和后期的穩(wěn)定性的一種施工方法[7]。因此，利用注漿技術(shù)及時填充因盾構(gòu)施工而產(chǎn)生的空隙，減少周圍的土體變形，確保周邊地層、建筑、環(huán)境的安全穩(wěn)定，從而達到減少地表沉降的目的[8]。所以，注漿施工技術(shù)是在盾構(gòu)施工中影響地表沉降的重要因素。

2.2 地表沉降監(jiān)測數(shù)值分析

對合肥軌道交通4號線土建施工和平路站至東二環(huán)路站盾構(gòu)區(qū)間進行監(jiān)測，監(jiān)測周期為10天，監(jiān)測的時間段在9:00～10:00，使用的監(jiān)測儀器為Triblme Dini03。

在隧道施工工程中，選取某一路段布置監(jiān)測點，監(jiān)測點用不同的間距分別布設(shè)，但監(jiān)測點必須埋設(shè)在觀測路線上且保持彼此平行，監(jiān)測點的布設(shè)情況如圖1所示。

圖1 監(jiān)測點布設(shè)情況

2.2.1 數(shù)據(jù)分析

依據(jù)監(jiān)測條件，在和平路站至東環(huán)二路站區(qū)間某一路段上布置了六個監(jiān)測點，為了使處理數(shù)據(jù)過程簡化，監(jiān)測點的對稱部分只考慮一邊，我們先對上半部分監(jiān)測點進行監(jiān)測，也就是01、02、03監(jiān)測點，其監(jiān)測數(shù)據(jù)如圖2所示。

圖2 監(jiān)測點地表累計沉降量-時間曲線圖

通過對以上數(shù)據(jù)進行分析，可以得到如下的結(jié)論。

1)隨著監(jiān)測時間的不斷增長，所有監(jiān)測點反應(yīng)的地表沉降先是呈減小的趨勢而后逐漸的穩(wěn)定于某一數(shù)值附近。

2)隨著監(jiān)測點離隧道中心位置的距離增加，監(jiān)測點所反應(yīng)的地表沉降量逐漸減小。

3)監(jiān)測點01的地表累計沉降值穩(wěn)定在-7.00 mm附近；監(jiān)測點02的地表累計沉降值穩(wěn)定在-10.70 mm附近；監(jiān)測點03的地表累計沉降值穩(wěn)定在-11.00 mm附近。

2.2.2 結(jié)論分析

針對以上結(jié)論，我們可以發(fā)現(xiàn)監(jiān)測點01、監(jiān)測點02、監(jiān)測點03的地表累計沉降量過大，為了減小地表沉降，進一步保護施工道路周邊的地層穩(wěn)定和安全，我們考慮采取注漿施工的技術(shù)對地表沉降量進行控制。對監(jiān)測點08、監(jiān)測點07、監(jiān)測點06在施工過程中采取注漿技術(shù)，并對這三個監(jiān)測點進行監(jiān)測，監(jiān)測數(shù)據(jù)如圖3所示。

圖3 監(jiān)測點地表累計沉降-時間曲線圖

通過以上監(jiān)測數(shù)據(jù)的情況，我們可以得出如下結(jié)論：

1)在采用注漿技術(shù)施工后，監(jiān)測點08、監(jiān)測點07、監(jiān)測點06的地表累計沉降量明顯減小。

2)監(jiān)測點08在第3天地表當(dāng)日沉降量達到最大，沉降值為-1.12 mm，變化速率為1.12 mm/d；監(jiān)測點07在第3天地表當(dāng)日沉降量達到最大，沉降值為-0.71 mm，變化速率為0.71 mm/d；監(jiān)測點06在第2天地表當(dāng)日沉降量達到最大，沉降值為-1.19 mm，變化速率為1.19 mm/d。

3 結(jié) 論

1)在一組橫向方向上的監(jiān)測點，如果監(jiān)測點的位置距離隧道施工的中間線越遠的話，則地表沉降量越?。蝗绻O(jiān)測點的位置距離隧道施工的中間線越近的話，則地表沉降量越大。

2)隨著施工時間的增加，監(jiān)測點所顯示的地表沉降數(shù)值會趨于穩(wěn)定。

3)通過對圖2～3的數(shù)據(jù)表明，由注漿施工技術(shù)的作用下可以顯著地減少地表沉降量的產(chǎn)生，在減小土體變形的同時，也保護施工道路周邊道路環(huán)境的安全。

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