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1、 專(zhuān)業(yè)知識(shí)分享版摘要:通過(guò)對(duì)復(fù)合地層地鐵盾構(gòu)隧道下穿多棟建筑物沉降的監(jiān)測(cè)與分析，根據(jù)實(shí)際工程監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析了建筑物沉降的歷時(shí)變化、地層條件、雙線隧道、近接條件及建筑物基礎(chǔ)形式等因素對(duì)建筑物沉降的影響，得到了建筑物沉降規(guī)律。關(guān)鍵詞:復(fù)合地層，盾構(gòu)，隧道，沉降 0引言 地鐵盾構(gòu)隧道鄰近建( 構(gòu)) 筑物施工時(shí)，對(duì)周?chē)馏w產(chǎn)生的擾動(dòng)引起上部地層沉降和位移，過(guò)大的沉降和位移往往又會(huì)造成鄰近建筑物傾斜甚至倒塌、地下管線的斷裂等事故。當(dāng)隧道處于上軟下硬的巖土復(fù)合地層時(shí)，控制地表沉降、保證既有建( 構(gòu)) 筑物安全問(wèn)題更為突出。FORTH THORLEY 對(duì)一直徑為9 7 m 的雙圓隧道旁穿 31 層高樓引起的2、地面沉降進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)地層向隧道方向發(fā)生的豎向位移導(dǎo)致樁側(cè)摩阻力減小1。徐永福通過(guò)盾構(gòu)施工的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，分析認(rèn)為盾構(gòu)掘進(jìn)引起的地表沉降的機(jī)理是土體應(yīng)力狀態(tài)的變化2。黃宏偉，張冬梅對(duì)各國(guó)盾構(gòu)隧道施工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、對(duì)比，指出盾構(gòu)各階段引起地表沉降具有較大的變異，主要取決于地層條件、盾構(gòu)施工技術(shù)及周?chē)h(huán)境3。徐永福，孫鈞，傅德明等根據(jù)盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)的多項(xiàng)實(shí)測(cè)結(jié)果，分析了盾構(gòu)掘進(jìn)施工對(duì)周?chē)馏w的影響4。李大勇，王暉，武亞軍對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)引起的建筑物沉降、地下管線位移以及地下水位的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到了地表變形與土層壓力、出渣量的關(guān)系5。申景宇對(duì)盾構(gòu)區(qū)間掘進(jìn)影響范圍內(nèi)較有代表性的幾座建筑物的沉降、傾斜特3、性等進(jìn)行了分析6。由此可知，施工監(jiān)測(cè)法是研究盾構(gòu)施工對(duì)周?chē)h(huán)境影響的最主要手段，應(yīng)用最為廣泛和有效。 本文以深圳地鐵 2 號(hào)線東延線工程香梅北站景田北站區(qū)間盾構(gòu)隧道為背景，擬通過(guò)多棟建筑物沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，給出復(fù)合地層中盾構(gòu)掘進(jìn)引起的建筑沉降的規(guī)律，尤其是后行隧道引起的二次沉降規(guī)律。 1工程概況 深圳地鐵 2 號(hào)線東延線工程香梅北站景田北站區(qū)間設(shè)計(jì)為左右線分離的單線盾構(gòu)隧道( 右線長(zhǎng) 1 012 713 m，左線長(zhǎng)1 013 644 m) ，區(qū)間隧道拱頂埋深為 10 m 22 m，左右線間距9 8 m 13 2 m。兩線各采用 1 臺(tái)6 280 土壓平衡盾構(gòu)機(jī)從香梅北站始發(fā)，向景田站掘進(jìn)。隧4、道襯砌管片外徑 6 m，厚 300 mm，環(huán)寬 1 5 m，采用錯(cuò)縫拼裝。 香景區(qū)間隧道處于沖洪積平原區(qū)與低丘交接地帶，區(qū)間西低東高，地面高程 9 m 70 m，地形起伏較大。區(qū)間范圍上覆地層主要為第四系全新統(tǒng)人工填筑土( ) 、沖洪積粘性土及砂層( ) 、殘積粘性土層( ) ，下伏基巖為燕山期( ) 花崗巖及震旦系( ) 的花崗片麻巖。花崗巖與花崗片麻巖為侵入接觸。區(qū)間隧道主要穿越地層為-2砂( 礫) 質(zhì)粘土、-3砂( 礫) 質(zhì)粘土、-1全風(fēng)化花崗巖、2-1強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、-1全風(fēng)化花崗片麻巖、2-1強(qiáng)風(fēng)化花崗片麻巖( 土柱狀) 、2-2強(qiáng)風(fēng)化花崗片麻巖( 半巖半土狀) 、-3中等風(fēng)化花崗片麻5、巖及-4微風(fēng)化花崗巖片麻巖。 區(qū)間右線隧道 YCK21 + 997 YCK22 + 316 全長(zhǎng)為 319 m 有3 段全斷面硬巖段，左線 ZCK21 + 973 ZCK22 + 370 全長(zhǎng)為 377 m也有 3 段全斷面硬巖段，每臺(tái)盾構(gòu)機(jī)不但要分 3 次穿越全斷面的硬巖段，而且還要穿越有起伏的上軟下硬過(guò)渡巖層，盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中容易造成超挖、偏轉(zhuǎn)等問(wèn)題。 香梅北站景田站區(qū)間范圍內(nèi)地表水主要表現(xiàn)為新洲河河水，夏季水量豐沛，常年流水，水量隨季節(jié)變化較大。地下水水位埋深 1 5 m 8 3 m，以空隙潛水為主，局部地段微承壓。 2監(jiān)測(cè)方案 本區(qū)間高程基準(zhǔn)網(wǎng)選取深圳地鐵高程系統(tǒng)為基礎(chǔ)建立，在遠(yuǎn)離地鐵施6、工影響區(qū)穩(wěn)固位置選擇高程基準(zhǔn)點(diǎn)。根據(jù)具體建筑物分布，高程基準(zhǔn)點(diǎn)、工作基點(diǎn)同監(jiān)測(cè)點(diǎn)一起布設(shè)成獨(dú)立的閉合環(huán)，或形成由附合路線構(gòu)成的結(jié)點(diǎn)網(wǎng)。 采用幾何水準(zhǔn)測(cè)量方法，使用 Trimble DINI12 電子水準(zhǔn)儀觀測(cè)，采用電子水準(zhǔn)儀自帶記錄程序，記錄外業(yè)觀測(cè)數(shù)據(jù)文件。高程基準(zhǔn)點(diǎn)選擇、布設(shè)完成后，需至少經(jīng)過(guò) 3 次復(fù)測(cè)，確認(rèn)高程基準(zhǔn)點(diǎn)處于穩(wěn)定狀態(tài)。按二等垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)技術(shù)要求進(jìn)行觀測(cè)，往返較差及環(huán)線閉合差應(yīng)在 0 3n mm( n 為測(cè)站數(shù)) 以?xún)?nèi)，每站高差中誤差在 0 15 mm 以?xún)?nèi)7。 觀測(cè)采用閉合水準(zhǔn)路線時(shí)可以只觀測(cè)單程，采用附合水準(zhǔn)路線形式進(jìn)行往返觀測(cè)，取兩次觀測(cè)高差中數(shù)進(jìn)行平差。觀測(cè)完成后形7、成原始電子觀測(cè)文件，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸處理軟件傳輸至計(jì)算機(jī)，檢查合格后使用專(zhuān)用水準(zhǔn)網(wǎng)平差軟件進(jìn)行嚴(yán)密平差，得出各點(diǎn)高程值。通過(guò)變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)各期高程值計(jì)算各期階段沉降量、階段變形速率、累計(jì)沉降量等數(shù)據(jù)。 3建筑物沉降規(guī)律分析 本區(qū)建下穿景蜜村 5 棟建筑物和紅蜻蜓幼兒園，選取景蜜村9 號(hào)樓和紅蜻蜓幼兒園監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析建筑物沉降變化規(guī)律。3 1建筑物沉降歷時(shí)變化規(guī)律分析 盾構(gòu)左線于2010 年6 月30 日 7 月4 日側(cè)穿9 號(hào)樓，盾構(gòu)右線于 2010 年 7 月 22 日 7 月 29 日下穿 9 號(hào)樓，測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)圖 1，沉降歷時(shí)變化如圖 2 所示。由圖 2 可以看出，建筑物沉降有 3 個(gè)明顯的歷時(shí)變化8、階段，可看出盾構(gòu)右線隧道下穿過(guò)程中，建筑物受到較大二次擾動(dòng)，又產(chǎn)生了較大沉降。 盾構(gòu)左線于 2010 年 7 月 7 日 7 月 13 日下穿紅蜻蜓幼兒園，盾構(gòu)右線于 2010 年 8 月 7 日 8 月 12 日下穿紅蜻蜓幼兒園，測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)圖 3，沉降歷時(shí)變化如圖 4 所示。由圖 4 可以看出，建筑物沉降有 3 個(gè)明顯的歷時(shí)變化階段，可看出盾構(gòu)右線隧道下穿過(guò)程中，建筑物受到較大二次擾動(dòng)，又產(chǎn)生了較大沉降。 由各測(cè)點(diǎn)沉降歷時(shí)變化曲線得如下結(jié)論: 1) 隨著盾構(gòu)的掘進(jìn)過(guò)程，各測(cè)點(diǎn)沉降時(shí)程曲線輪廓基本一致。盾構(gòu)到達(dá)前 5 m 10 m 地層有輕微的隆起( 5 mm) ，盾構(gòu)通過(guò)時(shí)沉降量明顯增加，盾9、構(gòu)通過(guò)后沉降量逐漸穩(wěn)定或有小量回升，主要是由于壁后注漿和二次注漿引起的。硬巖段的后期固結(jié)沉降量很小。2) 建筑物各測(cè)點(diǎn)中沉降值最大的點(diǎn)位于線路上方，隨著與線路中線間距的增加，測(cè)點(diǎn)的沉降量也相應(yīng)減小。3) 當(dāng)右線盾構(gòu)通過(guò)建筑物時(shí)左線各測(cè)點(diǎn)受二次擾動(dòng)的影響，沉降值均有所增加，占最終沉降的45% 66% 。3 2不同因素對(duì)建筑物沉降的影響 地層條件、隧道埋深、近接條件及建筑物基礎(chǔ)形式等因素都對(duì)建筑物的變形有影響，區(qū)間沿線建筑物最大變形量與各因素描述見(jiàn)表 1。 由表 1 分析可知: 1) 建筑物均為框架結(jié)構(gòu)，但其基礎(chǔ)形式分為淺基礎(chǔ)和樁基兩種，樁基礎(chǔ)建筑物傾斜值比淺基礎(chǔ)建筑物大。這主要是由于樁基底距隧道10、頂豎向距離較小，受盾構(gòu)施工擾動(dòng)程度大，且受擾動(dòng)后樁基對(duì)不均勻沉降較敏感。所以盾構(gòu)隧道近距離臨近樁基施工時(shí)，要采取注漿加固等必要的措施，以保證建筑物的安全。2) 區(qū)間隧道埋深均在 17 m 20 m，但盾構(gòu)穿越的地層條件較復(fù)雜，對(duì)建筑物的變形影響較大。景蜜村 9 號(hào)樓沉降量最大為 44 3 mm，這主要是由于 9 號(hào)樓處隧道斷面內(nèi)以212-1強(qiáng)風(fēng)化花崗片麻巖為主。說(shuō)明地質(zhì)條件在眾多因素中對(duì)建筑物的影響最顯著，盾構(gòu)在硬巖中掘進(jìn)對(duì)臨近建筑物影響很小，這一點(diǎn)與地面沉降規(guī)律相同。3 3雙線盾構(gòu)對(duì)建筑物變形的影響 雙線隧道的施工對(duì)臨近建筑物產(chǎn)生二次擾動(dòng)的影響，區(qū)間內(nèi)左右線分別通過(guò)后建筑物的變形情況見(jiàn)表 211、。 由表 2 分析可知，隧道兩線與建筑物平面位置關(guān)系決定其對(duì)建筑物二次擾動(dòng)的程度，正下方穿越比側(cè)穿對(duì)建筑物的影響要大。9 號(hào)樓和紅蜻蜓幼兒園數(shù)據(jù)顯示，均勻地層中兩線均下穿建筑物時(shí)，二次擾動(dòng)明顯加大了建筑物的沉降值，但對(duì)傾斜的影響很小，甚至有所緩減。 4結(jié)語(yǔ) 1) 地鐵區(qū)間雙線隧道下穿建筑物施工引起的建筑物沉降有 3 個(gè)明顯的歷時(shí)變化階段，后行盾構(gòu)隧道下穿過(guò)程中，鄰近建筑物受到較大二次擾動(dòng)，又產(chǎn)生了較大沉降。2) 樁基底距隧道頂豎向距離較小，受盾構(gòu)施工擾動(dòng)程度大，且受擾動(dòng)后樁基對(duì)不均勻沉降較敏感，樁基礎(chǔ)建筑物傾斜值比淺基礎(chǔ)建筑物大。3) 盾構(gòu)埋深一定的情況下，盾構(gòu)穿越的地層條件對(duì)建筑物的變形影響較大，穿越硬巖時(shí)引起的建筑物沉降小，穿越軟巖時(shí)引起的建筑物沉降大。4) 隧道兩線與建筑物平面位置關(guān)系決定其對(duì)建筑物二次擾動(dòng)的程度，正下方穿越比側(cè)穿對(duì)建筑物的影響要大。 使命：加速中國(guó)職業(yè)化進(jìn)程 聯(lián)系電話：0755-86153458