公路隧道施工對(duì)鄰近建筑物的影響及控制

王學(xué)斌

(廈門(mén)路橋工程投資發(fā)展有限公司，福建 廈門(mén) 361000)

0 引言

公路隧道穿越建筑物時(shí)存在較大的工程安全問(wèn)題。尤其當(dāng)公路隧道埋深較淺時(shí)，控制地表的位移和變形就成為一個(gè)重要問(wèn)題。施成華、荊春燕等[1-4]通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析與反分析得到地表變形、建筑物基礎(chǔ)變形的規(guī)律，判斷出隧道開(kāi)挖對(duì)地表及建筑的影響。張頂立、張曉榮等[5-7]結(jié)合理論分析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)揭示了隧道對(duì)地表建筑物的變形規(guī)律及破壞模式，預(yù)測(cè)分析了隧道開(kāi)挖對(duì)房屋的施工影響，并提出了相應(yīng)措施。姜忻良、郭華偉等[8-12]采用數(shù)值計(jì)算方法對(duì)隧道穿越建筑物進(jìn)行了模擬，分析了不同施工工法對(duì)地表沉降、建筑物基礎(chǔ)位移及變形的影響。趙志江[13]介紹了龍大下穿隧道在確保上方公路正常通行條件下的施工方法，通過(guò)注漿加固、多導(dǎo)洞施工以及微臺(tái)階開(kāi)挖控制了地表沉降，保證了施工安全。

隧道開(kāi)挖引起的卸載效應(yīng)破壞了巖土體的原始應(yīng)力狀態(tài)，在巖土體轉(zhuǎn)向新的平衡狀態(tài)過(guò)程中施工擾動(dòng)區(qū)域內(nèi)就會(huì)或多或少地發(fā)生沉降和位移。在淺埋隧道中，隧道開(kāi)挖會(huì)影響地表建筑物及巖土體內(nèi)部的構(gòu)筑物發(fā)生一定的變形和位移[14-16]。當(dāng)位移和變形過(guò)大時(shí)，不僅會(huì)影響隧道的施工，更會(huì)對(duì)鄰近建筑物的安全使用產(chǎn)生威脅。

因此有必要對(duì)隧道開(kāi)挖施工對(duì)周邊建筑物的影響進(jìn)行分析，并采取有效措施控制周邊建筑及地表的變形，從而最大限度保護(hù)鄰近的建筑物。本研究結(jié)合金莊花園監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以及數(shù)值模擬，對(duì)隧道周邊土體沉降及房屋傾斜等進(jìn)行分析，探討暗挖淺埋隧道施工對(duì)鄰近建筑物的影響，為淺埋暗挖隧道施工過(guò)程中對(duì)鄰近建筑物的安全控制提供合理的參考。

1 工程概況

1.1 隧道與建筑物位置關(guān)系

廈門(mén)第二西通道(海滄隧道)工程是連接海滄區(qū)和本島湖里的重要跨海通道，起于海滄區(qū)馬青路與海滄大道交叉口，以海底隧道形式穿越廈門(mén)西海域后進(jìn)入本島，沿象嶼港區(qū)、興湖路下穿，止于石鼓山立交東。

隧道穿過(guò)象嶼碼頭及疏港路立交后，沿興湖路布線。興湖路寬35.5 m，東西向各有3條車道和1條輔道，兩邊建筑物均距道路邊線18 m左右，道路兩側(cè)留有10 m左右的綠化帶和8 m左右的人行道。興湖路北側(cè)的建筑主要有嘉會(huì)大廈、廈門(mén)儲(chǔ)運(yùn)總公司、中國(guó)外運(yùn)。南側(cè)的建筑主要有三航大廈、鴻圖苑以及金莊花園。

金莊花園A座為8(7)層混凝土現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)，房屋基礎(chǔ)形式為柱下獨(dú)立基、條基，1998年建設(shè)，與隧道水平距離12 m。底部為半地下層，內(nèi)設(shè)有夾層，框架結(jié)構(gòu)，平面為“L”型，平面最大長(zhǎng)度為37.6 m，最大寬度為35.1 m，建筑物高度為25.5 m，設(shè)有1道抗震縫，分為兩個(gè)結(jié)構(gòu)單元，采用天然地基，基底持力層為殘積砂質(zhì)黏性土層，基礎(chǔ)為柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，部分柱下聯(lián)合基礎(chǔ)。

圖1 暗挖段周邊建筑位置示意圖(單位:m)Fig.1 Schematic diagram of location of surrounding buildings in undercut section(unit:m)

圖2 隧道與金莊花園位置示意圖(單位：m)Fig.2 Schematic diagram of location of tunnel and Jinzhuang Garden(unit：m)

1.2 隧道概況

海滄隧道A2標(biāo)段全長(zhǎng)2 190 m，主要由1 890 m的3車道暗挖隧道和160 m超淺埋、超大斷面雙連拱暗挖隧道和140 m明挖段組成。

隧道埋深15.5 m，左右線隧洞凈距4.2 m，采用上CD法和雙側(cè)壁工法開(kāi)挖。雙側(cè)壁段采用SLX5襯砌類型，采用雙層初支結(jié)構(gòu)，并采用φ76中管棚和φ42超前小導(dǎo)管作為超前支護(hù)，C50，P12鋼筋混凝土襯砌，厚度60 cm。上CD工法開(kāi)挖段采用SLX4襯砌類型，同樣采用φ76中管棚和φ42超前小導(dǎo)管作超前支護(hù),C50鋼筋混凝土襯砌，厚度50 cm。

隧道下穿興湖路段，金莊花園—榕福苑段屬于海陸交界、土巖復(fù)合、灘涂回填，隧道開(kāi)挖穿越全風(fēng)化花崗巖→砂粒狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖→碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖。圍巖等級(jí)為Ⅴ級(jí)，基巖面走向?yàn)闁|低西高、興湖路南北側(cè)高，中間低，并且右線隧道靠近山體。水系補(bǔ)給，南側(cè)富水，淡水、北側(cè)與海水連通。

2 隧道病害現(xiàn)狀

興湖路淺埋暗挖段在施工過(guò)程中，右線隧道距離金莊花園30 m時(shí)，金莊花園建筑物沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)累計(jì)值緩慢增加。

隧道右線開(kāi)挖進(jìn)入金莊花園邊界時(shí)金莊花園累計(jì)值超30 mm，因此，現(xiàn)場(chǎng)采取了控制措施：洞內(nèi)采用短進(jìn)尺和增加臨時(shí)仰拱，控制洞內(nèi)初支變形；同時(shí)，在金莊花園與隧道之間施作一排直徑1 m，間距1 m的保護(hù)樁。

隨后，隧道繼續(xù)開(kāi)挖施工，當(dāng)右線隧道開(kāi)挖到進(jìn)入金莊花園30 m時(shí)，由于地質(zhì)及洞內(nèi)施工影響，洞內(nèi)、地表數(shù)據(jù)和金莊花園監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變化較快發(fā)出預(yù)警值，在未安排明顯措施下出現(xiàn)地表塌方，隨后對(duì)整個(gè)地表及洞內(nèi)進(jìn)行注漿加固。

由此可以看出，當(dāng)建筑物與施工隧道距離較小時(shí)，隧道穿越建筑物會(huì)對(duì)引起建筑物的變形過(guò)大，甚至超出變形控制標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)洞內(nèi)施工也會(huì)引起地表大變形，產(chǎn)生長(zhǎng)約1.5 m、寬2.12 mm的地表裂縫，甚至發(fā)生了4 m×3 m的塌陷。

3 成因分析

興湖路淺埋暗挖段所屬區(qū)域?yàn)镃D法、雙側(cè)壁法施工，分離式3車道隧道，斷面大，淺埋，地質(zhì)情況復(fù)雜，隧道上方為興湖路主干道，交通繁忙。隧道周邊管線、建筑物密集。在施工過(guò)程中，需要爆破作業(yè)。所以，在隧道施工過(guò)程中，施工難度大，風(fēng)險(xiǎn)高。由于島內(nèi)暗挖段隧道埋深較小，加之地表覆蓋薄、花崗巖風(fēng)化深度大，導(dǎo)致隧道開(kāi)挖對(duì)沿線建筑影響大。

3.1 有限元分析

采用ABAQUS有限元軟件對(duì)最不利斷面進(jìn)行數(shù)值模擬，分析隧道穿越對(duì)金莊花園及其周圍土體位移及變形的變化情況，防止隧道施工時(shí)建筑物開(kāi)裂及傾斜，影響其安全使用。

3.1.1 模型及材料參數(shù)

由于隧道在縱向上比橫向上尺寸大得多，因此可以將該計(jì)算分析簡(jiǎn)化為平面應(yīng)變問(wèn)題?？紤]到有限元數(shù)值分析軟件的邊界效應(yīng)，在此次模擬分析中選擇的模型左右邊界為3～5倍洞徑，即左右邊界各50 m，上邊界至地表，下邊界為洞底向下50 m。有限元模型示意圖如圖3所示。

圖3 有限元模型示意圖 (單位：m)Fig.3 Schematic diagram of finite element model (unit：m)

在該模型中，土體采用摩爾-庫(kù)倫準(zhǔn)則的彈塑性模型來(lái)模擬，混凝土結(jié)構(gòu)按線彈性模型考慮。各材料的物理力學(xué)參數(shù)如表1所示。

表1 材料物理力學(xué)參數(shù)表Tab.1 Physical mechanical parameters of materials

3.1.2 結(jié)果分析

根據(jù)數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果，隧道開(kāi)挖過(guò)程不同階段隧道豎向沉降如圖4所示。

圖4 隧道開(kāi)挖過(guò)程豎向位移云圖(單位:m)Fig.4 Nephograms of vertical displacement during tunnel excavation(unit:m)

圖4表明隧道在開(kāi)挖的不同階段，最大沉降值均發(fā)生在掌子面頂部，地表同時(shí)也反映出微量沉降。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，隧道左線開(kāi)挖引起的地表沉降量約1.29 mm，但右線開(kāi)挖時(shí)(開(kāi)挖20 m)及開(kāi)挖后(開(kāi)挖50 m)引起的地表沉降量值分別為1.68 mm 及2.07 mm。

在隧道不同開(kāi)挖階段，伴隨隧道掘進(jìn)對(duì)原有土層的擾動(dòng)，在掌子面頂部及隧洞頂部的土體極易發(fā)生下沉，進(jìn)而使該部分土體轉(zhuǎn)為拉應(yīng)力狀態(tài)，從而造成土體的拉剪破壞，形成局部塑性區(qū)。而在掘進(jìn)后伴隨及時(shí)襯砌支護(hù)，隧洞周圍的塑性區(qū)由掘進(jìn)時(shí)的拉剪破壞向新的平衡態(tài)轉(zhuǎn)化，最終在襯砌完成后轉(zhuǎn)化為剪切應(yīng)變區(qū)。當(dāng)隧道掘進(jìn)并襯砌完成后當(dāng)前拉剪區(qū)消失，僅保留1層剪切應(yīng)變區(qū)。襯砌提供的支撐反力使隧道周圍土體穩(wěn)定并使地表沉降收斂。

當(dāng)隧道開(kāi)挖完成后，地層出現(xiàn)了明顯的沉降槽，如圖5所示。由于右側(cè)建筑物的荷載作用，右側(cè)的沉降槽寬度大于左側(cè)。由圖5豎向位移云圖可知，隧道開(kāi)挖后最大沉降量為-2.49 mm，位于右線隧道靠近建筑一側(cè)的隧道頂部位置，并且由于建筑物影響，右線隧道上方地層沉降大于左線隧道地層沉降。

圖5 隧道開(kāi)挖后地層豎向位移圖(單位:m)Fig.5 Nephogram of vertical displacement of stratum after tunnel excavation(unit:m)

輸出地表沉降曲線，以模型左側(cè)邊界為原點(diǎn)，向右依次為左線隧道、右線隧道以及建筑物。根據(jù)沉降曲線可以看出，最大沉降出現(xiàn)在右線隧道處。同時(shí)，右側(cè)建筑物位置處沉降值出現(xiàn)較為明顯的變化，建筑物外側(cè)沉降曲線趨于平滑，因此可以判斷建筑物處于隧道開(kāi)挖引起的沉降槽范圍內(nèi)。并且隨著建筑物距離隧道越來(lái)越遠(yuǎn)，建筑物下方沉降越來(lái)越小，建筑物最大沉降出現(xiàn)在與右線隧道最近處，沉降量為1.67 mm。建筑物基底出現(xiàn)的沉降差最大達(dá)1.21 mm，傾斜率為3.45 × 10-5。

與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)之間存在誤差的原因可以歸結(jié)為材料參數(shù)的取值以及選取的本構(gòu)關(guān)系還難以完全還原現(xiàn)場(chǎng)情況，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)沉降情況受到多種復(fù)雜工況的作用，模擬過(guò)程中僅考慮了地鐵隧道的掘進(jìn)，因此，計(jì)算結(jié)果小于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。

圖6 地層沉降曲線Fig.6 Stratum settlement curve

根據(jù)圖6，由于左線隧道與右線隧道凈距很小,使得左右雙線隧道開(kāi)挖后的地層沉降曲線變化趨勢(shì)與單洞隧道開(kāi)挖引起的地層沉降曲線相似，類似于“單峰”趨勢(shì)。同時(shí)，由于右側(cè)建筑物荷載的存在，使得沉降槽曲線出現(xiàn)一定變化。

3.2 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

隧道在開(kāi)挖過(guò)程中，密切關(guān)注隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)變形狀態(tài)、相應(yīng)段地表下沉狀態(tài)、周邊管線、建筑物變形狀態(tài)、隧道周邊水位變化狀態(tài)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性強(qiáng)。通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)隧道施工工序進(jìn)行可靠的數(shù)據(jù)指導(dǎo)，合理規(guī)劃各工序施工組織及支護(hù)參數(shù)，制定有效的防范措施；將現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的數(shù)據(jù)、信息及時(shí)反饋，用以修改和完善設(shè)計(jì)，測(cè)量結(jié)果用于信息化反饋優(yōu)化設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)達(dá)到優(yōu)質(zhì)安全、經(jīng)濟(jì)合理、施工快捷。

3.2.1 建筑物周邊地表沉降分析

金莊花園周邊地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)共有16個(gè)，分別布置在金莊花園建筑物四周。根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，由圖7可以看出，DBC-09監(jiān)測(cè)點(diǎn)(距離隧道最近)發(fā)生較為明顯的隆起，其他測(cè)點(diǎn)均呈現(xiàn)下沉變形。在2019年11月29日前，各測(cè)點(diǎn)地表均沉降，其中DBC-03測(cè)點(diǎn)沉降值最大，為-16.27 mm，此時(shí)，DBC-09監(jiān)測(cè)點(diǎn)的-2.39 mm，同樣發(fā)生下沉。至此以后，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)均出現(xiàn)隆起現(xiàn)象，其中，DBC-09監(jiān)測(cè)點(diǎn)最大隆起值達(dá)到14.05 mm。

圖7 金莊花園西南角和西北角傾斜變化曲線Fig.7 Curves of inclination change of southwest and northwest corners of Jinzhuang Garden

在2019年11月29日前，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降量由大到小分別為：DBC-03，DBC-05，DBC-10，DBC-02，DBC-11，DBC-01，DBC-09，DBC-13，DBC-08，DBC-04，DBC-12，DBC-14，DBC-15，DBC-07，DBC-16。

對(duì)應(yīng)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的分布規(guī)律可以看出，距離隧道越近的監(jiān)測(cè)點(diǎn)發(fā)生的沉降越大，而距離隧道最遠(yuǎn)的測(cè)點(diǎn)則下沉很小，甚至出現(xiàn)隆起。

3.2.2 建筑物沉降分析

2020年2月23日—3月5日(11 d)，測(cè)點(diǎn)QTC-02-01期間沉降值為-0.29 mm，測(cè)點(diǎn)QTC-03(隧道側(cè))期間沉降值為-2.17 mm，測(cè)點(diǎn)QTC-03沉降速率比QTC-02-01號(hào)測(cè)點(diǎn)快，沉降差為-1.88 mm；東側(cè)房屋基礎(chǔ)往隧道側(cè)傾斜度變化為0.000 107。自2020年3月20日—2020年8月11日(共144 d)，1#樓北側(cè)測(cè)點(diǎn)QTC-03，QTC-04，QTC-05變化量分別為0.47，-1.28和-0.47 mm。在該時(shí)間范圍內(nèi)，金莊花園的建筑物沉降變化量均在1 mm以內(nèi)，未發(fā)現(xiàn)明顯異常，處于穩(wěn)定狀態(tài)。2020年8月25日—2020年11月28日(95 d)，金莊花園1#樓建筑物測(cè)點(diǎn)QTC-04下沉6.89 mm、測(cè)點(diǎn)QTC-05下沉10.19 mm，測(cè)點(diǎn)QTC-06下沉7.38 mm，下沉速率較緩慢，下沉趨勢(shì)明顯。

此后，隧道已完全穿越金莊花園，對(duì)比數(shù)值模擬結(jié)果，建筑物沉降最大值為13.04 mm，而監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，建筑物的最大沉降量為10.19 mm，由于此時(shí)建筑物仍處于沉降時(shí)間內(nèi)，因此沉降量仍然會(huì)增加。

2020年12月1日—12月6日，受注漿影響，測(cè)點(diǎn)QTC-05上揚(yáng)4.31 mm；12月7日—1月1日(25 d)，QTC-05點(diǎn)下沉2.9 mm，QTC-04下沉2.57 mm。截至2021年7月3日，金莊花園小區(qū)1#樓建筑物累計(jì)最大下沉值為-48.91 mm(QTC-04點(diǎn))，其2021年6月20日—7月3日(13 d)下沉-0.62 mm。

總體而言，金莊花園在未采取加固措施前，建筑物的1#樓，2#樓測(cè)點(diǎn)的最大沉降差達(dá)22.7 mm，當(dāng)采取加固措施后，差異沉降可控制在11～12 mm。其他測(cè)點(diǎn)相同，加固措施效果明顯。

3.2.3 建筑傾斜及裂縫位移分析

以金莊花園西側(cè)北面墻體豎直邊為分析對(duì)象，在相同豎直線上，樓頂測(cè)點(diǎn)距離邊界100 mm，底部測(cè)點(diǎn)距離墻邊界31.5 mm，測(cè)得頂點(diǎn)相對(duì)于底部測(cè)點(diǎn)向興湖路方向偏移：100-31.5=68.5 mm。以西側(cè)面墻體南側(cè)豎直邊為分析對(duì)象，在相同豎直線上，樓頂測(cè)點(diǎn)距離邊界100 mm，底部測(cè)點(diǎn)距離墻邊界199 mm，測(cè)得頂點(diǎn)相對(duì)于底部測(cè)點(diǎn)向興湖路方向偏移：100-199=-99 mm。因此，以68.5 mm作為西北角(測(cè)點(diǎn)GJC-05)的初始偏移位移量，以99 mm作為西南角(測(cè)點(diǎn)GJC-06)的初始偏移位移量，則隨著時(shí)間的發(fā)展，建筑的傾斜偏移位移變化量如圖7所示。

對(duì)金莊花園1#樓、2#樓間的抗震裂縫東、西側(cè)各布置一支裂縫位移傳感器，監(jiān)測(cè)隧道開(kāi)挖過(guò)程中施工是否會(huì)對(duì)金莊花園小區(qū)已存在的裂縫是否會(huì)有影響。裂縫計(jì)安裝在與雙側(cè)壁隧道右線右側(cè)開(kāi)挖面的水平垂直距離為30 m，1#樓主體距離右線右側(cè)開(kāi)挖邊界水平距離為12 m，樓體軸向基本與隧道開(kāi)挖方向平行，影響范圍至少38 m。截至2019年10月16日裂縫狀態(tài)為：以釘子孔口為參考，裂縫張擴(kuò)量累計(jì)約70 mm，以此作為裂縫位移監(jiān)測(cè)的初始狀態(tài)。

2020年3月20日上午9點(diǎn)30分—下午4點(diǎn)55分變化：東側(cè)裂縫收縮0.25 mm、西側(cè)裂縫收縮0.16 mm?？拐鹆芽p在2020年3月7日總位移量均為最小值。其中，東側(cè)裂縫位移量為2.3 mm，西側(cè)裂縫收縮了-9.7 mm。

東西側(cè)裂縫位移變化在注漿后得到控制，基本趨于平穩(wěn)。同時(shí)，東側(cè)抗震裂縫和西側(cè)抗震裂縫變化趨勢(shì)基本一致。

綜上，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果可以看出，建筑物周邊地表的沉降隨與隧道距離的減小而增大，距離隧道越近的監(jiān)測(cè)點(diǎn)發(fā)生的沉降越大，而距離隧道最遠(yuǎn)的測(cè)點(diǎn)則下沉很小，甚至出現(xiàn)隆起。在注漿加固后，周邊地表沉降逐漸趨于平穩(wěn)。

建筑物自身的沉降隨著開(kāi)挖的進(jìn)行逐漸增大。且不同測(cè)點(diǎn)之間存在差異沉降，在注漿加固后，差異沉降得到有效控制。

建筑物東西兩側(cè)抗震裂縫變化趨勢(shì)基本一致，基本安全，并且裂縫位移變化在注漿后得到控制，基本趨于平穩(wěn)。

3.3 地表沉降理論值

圖8 海滄隧道理論沉降曲線Fig.8 Theoretical settlement curve of Haicang Tunnel

根據(jù)以上公式進(jìn)行該隧道的沉降擬合，得到疊加后的擬合曲線為：

(1)

因此可得沉降槽的寬度為28.8～41.6 m。金莊花園與右線隧道的最小凈距為12 m，因此位于沉降槽寬度范圍內(nèi)，與數(shù)值模擬結(jié)果一致。

3.4 對(duì)比分析

采用ABAQUS有限元軟件分析隧道穿越對(duì)金莊花園及其周圍土體位移及變形的變化情況，可以得出最大沉降出現(xiàn)在右線隧道處，右側(cè)建筑物處于隧道開(kāi)挖引起的沉降槽范圍內(nèi)。并且隨著建筑物距離隧道越來(lái)越遠(yuǎn)，建筑物下方沉降越來(lái)越小，建筑物最大沉降出現(xiàn)在與右線隧道最近處，沉降量為13.04 mm，超過(guò)基礎(chǔ)建筑物的沉降控制標(biāo)準(zhǔn)(10 mm)。建筑物基底出現(xiàn)的沉降差最大達(dá)6.97 mm，傾斜值為1.98×10-4，小于規(guī)范規(guī)定的0.003。

根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以看出，建筑物的最大沉降量為10.19 mm，已超出規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求。且由于此時(shí)建筑物仍處于沉降時(shí)間內(nèi)，因此沉降量仍然會(huì)增加。

理論計(jì)算得出沉降槽的寬度為28.8～41.6 m。金莊花園與右線隧道的最小凈距為12 m，因此位于沉降槽寬度范圍內(nèi)。

綜上對(duì)比可知，由于建筑物處于隧道施工開(kāi)挖引起的沉降槽范圍內(nèi)，建筑物產(chǎn)生較大變形。隧道施工未采取加固措施時(shí)會(huì)對(duì)建筑物產(chǎn)生較大影響。

4 保護(hù)措施

根據(jù)以上分析結(jié)果，隧道在穿越金莊花園段時(shí)隧道洞內(nèi)變形較大，且建筑物處于隧道開(kāi)挖的沉降槽范圍內(nèi)，因此需要對(duì)建筑物進(jìn)行隔離加固保護(hù)，以防出現(xiàn)變形過(guò)大影響結(jié)構(gòu)的安全使用。對(duì)此，主要提出以下保護(hù)措施。

4.1 注漿加固

4.1.1 加固參數(shù)

對(duì)地表下3 m到基巖面之間的空洞、水囊、淤泥層進(jìn)行充填注漿，防止開(kāi)挖過(guò)程中的失水沉降或塌陷。同時(shí)，對(duì)隧道拱頂范圍內(nèi)的巖板厚度進(jìn)行網(wǎng)格式探測(cè)，對(duì)薄弱處進(jìn)行加強(qiáng)注漿。

根據(jù)注漿試驗(yàn)，采取以下注漿參數(shù)：

(1)注漿孔布置：間距@4 m×4 m；

(2)注漿深度：硬巖段：地面以下3 m至基巖面以下1 m；軟巖段：地面以下3 m至基巖面以下 1 m或隧道仰拱底以下2 m；

(3)注漿寬度：北側(cè)至隧道邊線外5 m，南側(cè)至中夾巖寬度的一半；

(4)注漿方式：采用RPD-150C，RPD75SL鉆機(jī)，鉆注一體化，鉆桿后退式注漿，采用單雙液結(jié)合；

(5)漿液：?jiǎn)坞p液結(jié)合；

(6)注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為注漿量和注漿壓力(1.4～2.0 MPa)。

4.1.2 加固效果檢驗(yàn)

注漿完成后，對(duì)注漿效果進(jìn)行檢驗(yàn)，首先在地表隨機(jī)鉆取3個(gè)取芯孔，觀察漿液充填情況可以看出，所取芯樣漿液填充均較好，漿脈清晰。

同時(shí)，采用地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)的方法對(duì)注漿效果進(jìn)行檢驗(yàn)：注漿完成后，地表雷達(dá)探測(cè)，地表以下2～8 m地層存在局部不密實(shí)，無(wú)明顯空洞，因此注漿效果良好。

表2 地表各測(cè)點(diǎn)隆起值Tab.2 Uplift values of each measuring point on ground surface

由上表可以看出，經(jīng)注漿加固期間，地表略發(fā)生抬升，較好地控制了地表沉降變形過(guò)大，對(duì)地表位移累計(jì)變化量表明地表豎向上總體呈現(xiàn)隆起趨勢(shì)，且小于控制標(biāo)準(zhǔn)30 mm，因此注漿加固效果良好。

4.2 減振隔離

根據(jù)隧道開(kāi)挖對(duì)建筑物的影響，采用φ168，φ108鋼管樁主要起減振隔離作用。

金莊花園—榕福苑段采用1排φ1 200@1 400 mm鉆孔灌注樁-硬隔離、2排φ1 000@750 mm高壓旋噴止水樁、2排φ168 mm鋼管樁減振；對(duì)建筑物房屋地基土體穩(wěn)定性進(jìn)行注漿加固，隔離樁與隧道之間進(jìn)行地表深層注漿加固等保護(hù)措施；防止開(kāi)挖過(guò)程中地表失水，引起周邊建筑物開(kāi)裂。洞內(nèi)采用強(qiáng)(剛)度較大的超前支護(hù)及初期支護(hù)，開(kāi)挖采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開(kāi)挖，以盡量減少隧道周邊塑性區(qū)范圍。同時(shí)地表采用φ76 mm鋼花管加固管線基礎(chǔ)。

通過(guò)對(duì)建筑物周圍進(jìn)行隔離樁減震隔離，同時(shí)對(duì)地表進(jìn)行注漿加固，周邊地表沉降得到有效控制，同時(shí)，金莊花園建筑物沉降也逐漸趨于穩(wěn)定，東側(cè)和西側(cè)的抗震裂縫位移逐漸進(jìn)入平臺(tái)期，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。各監(jiān)測(cè)指標(biāo)均達(dá)到控制標(biāo)準(zhǔn)，由此可見(jiàn)，所采取的保護(hù)措施合理有效。

5 結(jié)論

以海滄隧道下穿興湖路段工程為依托，對(duì)公路隧道施工中鄰近建筑物及周邊地表進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過(guò)數(shù)值模擬分析隧道開(kāi)挖引起地層沉降與建筑物沉降的關(guān)系，并擬合計(jì)算了該隧道開(kāi)挖的沉降曲線公式。經(jīng)對(duì)比分析，得到以下結(jié)論：

(1)根據(jù)有限元數(shù)值模擬結(jié)果可得，隧道開(kāi)挖產(chǎn)生的最大沉降量40.92 mm位于右線隧道上方，同時(shí)由于左右線隧道間距過(guò)小，開(kāi)挖產(chǎn)生的“雙峰”沉降槽近似等代為一個(gè)大直徑單洞隧道開(kāi)挖產(chǎn)生的沉降槽。

(2)由現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析可得，金莊花園周邊地表沉降隨著與隧道距離的增大而減小，其中DBC-03監(jiān)測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)最大沉降值為-16.27 mm；金莊花園的沉降隨著開(kāi)挖的進(jìn)行逐漸增大。在注漿加固后，沉降逐漸趨于平穩(wěn)。

(3)根據(jù)擬合公式可得，沉降槽寬度為28.8～41.6 m，金莊花園位于沉降槽寬度范圍內(nèi)，與數(shù)值模擬結(jié)果一致。

(4)采取旋噴隔離樁及注漿加固措施均取得良好效果。