長沙地鐵盾構隧道軟土區(qū)間施工監(jiān)測和安全研究

1、長沙地鐵盾構隧道軟土區(qū)間施工監(jiān)測和安全研究摘要：近年來，我國各大城市迎來了地鐵建設的髙 峰期。地鐵隧道施工不可避免地會對周圍土體產生擾動或破 壞，導致地表和周邊建筑沉降，而沉降控制的好壞直接關系 到隧道結構和周邊建筑的安全。為了解長沙地鐵2號線體育 公園站一長沙大道站盾構區(qū)間的沉降狀況，結合沉降監(jiān)測數 據，分析盾構施工區(qū)段的沉降狀況及規(guī)律。監(jiān)測結果表明， 該盾構區(qū)段施工未引起地表及周邊建筑產生較大沉降，各沉 降監(jiān)測值均滿足規(guī)范要求，可為其他地鐵施工監(jiān)控分析提供 參考。關鍵詞：地鐵；沉降；盾構法；施工監(jiān)測中圖分類號：u458. 1文獻標識碼：b文章編號:1008-0422 (2013) 02-0

2、101-021、引言近年來，隨著城市交通量的急劇增長，地面交通擁擠現 象日益嚴重，合理開發(fā)利用地下空間已成為解決交通堵塞問 題的有效途徑。地鐵作為一種現代化的地下交通工具，具有 安全可靠、準時方便、污染少、耗能低以及運輸速度快等優(yōu) 點，有著廣闊的發(fā)展前景。目前，我國諸多城市已迎來地鐵 建設的高峰期。在地鐵隧道施工方法中，盾構法因具有智能、安全、快 捷、適應性廣等優(yōu)點，而得到廣泛推廣和應用。但盾構法施 工不可避免地會對周圍土體產生擾動或破壞，引發(fā)不同程度 的地層位移和變形，最終導致隧道上方地表沉降，甚至地面 坍塌事故的發(fā)生。因此，對盾構施工中的隧道進行沉降監(jiān)測 和控制顯得尤為重要。本文以長沙地鐵

3、2號線為例，結合現 場監(jiān)測數據，分析盾構施工區(qū)間的沉降狀況，研究地表沉降 規(guī)律，以確保隧道主體結構和周邊環(huán)境的安全，并為長沙地 鐵的后續(xù)施工提供一定的指導。2、工程簡介2. 1工程概況長沙地鐵2號線體育公園站一長沙大道站盾構區(qū)間，起 于長沙大道站，南至體育公園站，區(qū)間沿道路兩側有地下管 線密集分布，線間距為1315m,線路平面最小曲線半徑為 3000m,最大縱坡為2%,該盾構區(qū)間釆用兩條平行的上下行 隧道，隧道直徑為5.4m,拱頂埋深為9. 6m18.2m。起訖里 程為 zdk1 5+847. 500zdk1 6+734. 950,左線隧道長 887. 466 m,右線隧道長887. 45 m

4、o采用盾構機由體育公園站往長沙 大道站方向掘進。2. 2地質及水文條件該盾構區(qū)間地形由白堊系泥質粉砂巖、泥質砂礫巖組 成。丘頂圓狀，丘脊呈北東或北北東向壟狀延伸，或呈饅頭 狀分布。人民東路站以東地勢相對平坦。沿線覆蓋層主要有 第四系全新統沖洪積層，更新統殘坡積、沖洪積層；基巖有 元古界板溪群馬底驛組泥質板巖、元古界板溪群五強溪組砂 質板巖、元古界冷家溪群泥質板巖。長沙地區(qū)地下水受基巖構造、地層巖性和地形、地貌、 氣象及湘江河流等綜合因素的影響，水文地質條件較簡單。 按地下水類型可分為孔隙水及裂隙水。地下水補、徑、排特 點是：在水平方向上由南往北、高階地向低階地形成補給， 在垂向上下伏巖土層接受

5、上覆巖土層的滲透補給。勘察場地 地下水按賦存方式主要分為第四系松散層和全風化帶中的 孔隙潛水、強中風化基巖裂隙水、局部分布賦存于人工填 土、粘性土中的上層滯水。基巖裂隙水位埋深為3. 73- 17. limo勘察區(qū)內，地下水位變化主要受氣候及湘江水域的 控制，每年49月份為雨季，大氣降水豐沛，是地下水的 補給期，其水位會明顯上升，而10月次年3月為地下水 的消耗期，地下水位隨之下降，年變化幅度3. 006.00m, 同時在圭塘河附近地下水亦隨圭塘河水位漲落而起伏變化。3、監(jiān)測內容3. 1地表沉降槽下沉監(jiān)測地表沉降槽監(jiān)測范圍為上下行隧道中心線兩側25. 5 m, 盾構施工段前后20 m范圍內。監(jiān)

6、測斷面垂直隧道中心線， 斷面間距50 m,重要地段適當加密；對于地下管線，測試斷 面則沿管線縱向布設。測點根據距隧道中心的距離呈梯度布 置，間距46 m。地表沉降槽布設測點橫向布置見圖1。采 用高精度水準儀進行監(jiān)測。3.2建筑物的沉降和傾斜監(jiān)測地鐵隧道多建在地質條件復雜、交通繁忙、地下管線密 集的鬧市中心，地鐵周圍城市建設也會使隧道結構縱向沉 降。如果沉降超過安全范圍，必然會使周邊建筑沉降、傾斜, 甚至引發(fā)建筑物傾倒。因此需對地鐵周邊建筑進行沉降和傾 斜監(jiān)測。用沖擊鉆在建筑物的基礎或墻上鉆孔，然后放入長直徑200300mm, 2030mm的半圓頭彎曲鋼筋，四周用水泥砂漿 填實。測點的埋設高度應

7、方便觀測，對測點應采取保護措施, 避免在施工過程中受到破壞。建筑物沉降和傾斜測點的布置 如圖2所示。采用精密水準儀、鈕鋼尺等進行測量。3.3拱底沉降和隧道收斂變形（含橢圓度）監(jiān)測在隧道拱底處布置監(jiān)測點，進行拱底沉降監(jiān)測。隧道內 每隔30m布置一個監(jiān)測點。采用精密水準儀、鈕鋼尺等進行 測量。隧道收斂的主要監(jiān)測內容是盾構隧道的成型環(huán)片的收 斂情況。盾構隧道內每隔20環(huán)布置一個監(jiān)測斷面。當掘進 面離該斷面距離小于150m時每天測量一次，當掘進面離該 斷面距離大于150m時每周測量一次，變形穩(wěn)定后停止測量。采用收斂儀、鋼卷尺直接量測。4、監(jiān)測結果分析4. 1地表沉降槽下沉量長沙地鐵2號線體育公園站一長

8、沙大道站地鐵隧道全部 開挖完成后，上下行隧道中線處地表沉降見圖4o從圖中可 以看出，全線地表沉降或隆起值較小，最大沉降值為22mm, 最大隆起值為12mm,沉降或隆起值均在安全范圍內，能夠滿 足規(guī)范要求。4.2建筑物的沉降和傾斜地鐵隧道周邊建筑傾斜量較小，能夠滿足規(guī)范要求。由 于周邊建筑較多，在此僅列出某建筑物沉降監(jiān)測數據。從圖 中可以看出，測點1最大沉降值為-5. 5 mm,測點2最大沉 降值為-10. 9mm,沉降量較小，處在安全范圍內。4.3拱底沉降盾構完成后全線隧道拱底沉降見圖5o從圖中可以看出, 左線沉降值最大為-7.2mm,最小值為0. 2ramo右線最大沉降 值為一 7.4mm,最小值為0.2mm。可以看出，上下行隧道拱 底沉降值均較小，可以滿足規(guī)范要求。4. 4隧道收斂變形從圖6可以看出，左線隧道收斂變形最大值為-6. 24mm, 最小值為0.43mm,右線隧道收斂變形最大值為-5. 2 mm,最 小值為0.44mm。收斂值較小，可以滿足要求。5、結論本文對長沙地鐵2號線體育公園站一長沙大道站盾構區(qū) 間沉降情況作了研究，得出以下主要結