1、 專業知識分享版摘要:通過對復合地層地鐵盾構隧道下穿多棟建筑物沉降的監測與分析，根據實際工程監測數據，分析了建筑物沉降的歷時變化、地層條件、雙線隧道、近接條件及建筑物基礎形式等因素對建筑物沉降的影響，得到了建筑物沉降規律。關鍵詞:復合地層，盾構，隧道，沉降 0引言 地鐵盾構隧道鄰近建( 構) 筑物施工時，對周圍土體產生的擾動引起上部地層沉降和位移，過大的沉降和位移往往又會造成鄰近建筑物傾斜甚至倒塌、地下管線的斷裂等事故。當隧道處于上軟下硬的巖土復合地層時，控制地表沉降、保證既有建( 構) 筑物安全問題更為突出。FORTH THORLEY 對一直徑為9 7 m 的雙圓隧道旁穿 31 層高樓引起的
2、地面沉降進行現場監測，發現地層向隧道方向發生的豎向位移導致樁側摩阻力減小1。徐永福通過盾構施工的現場監測，分析認為盾構掘進引起的地表沉降的機理是土體應力狀態的變化2。黃宏偉，張冬梅對各國盾構隧道施工監測數據進行分析、對比，指出盾構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、盾構施工技術及周圍環境3。徐永福，孫鈞，傅德明等根據盾構掘進時的多項實測結果，分析了盾構掘進施工對周圍土體的影響4。李大勇，王暉，武亞軍對盾構掘進引起的建筑物沉降、地下管線位移以及地下水位的監測數據進行分析，得到了地表變形與土層壓力、出渣量的關系5。申景宇對盾構區間掘進影響范圍內較有代表性的幾座建筑物的沉降、傾斜特
3、性等進行了分析6。由此可知，施工監測法是研究盾構施工對周圍環境影響的最主要手段，應用最為廣泛和有效。 本文以深圳地鐵 2 號線東延線工程香梅北站景田北站區間盾構隧道為背景，擬通過多棟建筑物沉降監測數據的分析，給出復合地層中盾構掘進引起的建筑沉降的規律，尤其是后行隧道引起的二次沉降規律。 1工程概況 深圳地鐵 2 號線東延線工程香梅北站景田北站區間設計為左右線分離的單線盾構隧道( 右線長 1 012 713 m，左線長1 013 644 m) ，區間隧道拱頂埋深為 10 m 22 m，左右線間距9 8 m 13 2 m。兩線各采用 1 臺6 280 土壓平衡盾構機從香梅北站始發，向景田站掘進。隧
4、道襯砌管片外徑 6 m，厚 300 mm，環寬 1 5 m，采用錯縫拼裝。 香景區間隧道處于沖洪積平原區與低丘交接地帶，區間西低東高，地面高程 9 m 70 m，地形起伏較大。區間范圍上覆地層主要為第四系全新統人工填筑土( ) 、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。區間隧道主要穿越地層為-2砂( 礫) 質粘土、-3砂( 礫) 質粘土、-1全風化花崗巖、2-1強風化花崗巖、-1全風化花崗片麻巖、2-1強風化花崗片麻巖( 土柱狀) 、2-2強風化花崗片麻巖( 半巖半土狀) 、-3中等風化花崗片麻
5、巖及-4微風化花崗巖片麻巖。 區間右線隧道 YCK21 + 997 YCK22 + 316 全長為 319 m 有3 段全斷面硬巖段，左線 ZCK21 + 973 ZCK22 + 370 全長為 377 m也有 3 段全斷面硬巖段，每臺盾構機不但要分 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渡巖層，盾構掘進過程中容易造成超挖、偏轉等問題。 香梅北站景田站區間范圍內地表水主要表現為新洲河河水，夏季水量豐沛，常年流水，水量隨季節變化較大。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監測方案 本區間高程基準網選取深圳地鐵高程系統為基礎建立，在遠離地鐵施
6、工影響區穩固位置選擇高程基準點。根據具體建筑物分布，高程基準點、工作基點同監測點一起布設成獨立的閉合環，或形成由附合路線構成的結點網。 采用幾何水準測量方法，使用 Trimble DINI12 電子水準儀觀測，采用電子水準儀自帶記錄程序，記錄外業觀測數據文件。高程基準點選擇、布設完成后，需至少經過 3 次復測，確認高程基準點處于穩定狀態。按二等垂直位移監測網技術要求進行觀測，往返較差及環線閉合差應在 0 3n mm( n 為測站數) 以內，每站高差中誤差在 0 15 mm 以內7。 觀測采用閉合水準路線時可以只觀測單程，采用附合水準路線形式進行往返觀測，取兩次觀測高差中數進行平差。觀測完成后形
7、成原始電子觀測文件，通過數據傳輸處理軟件傳輸至計算機，檢查合格后使用專用水準網平差軟件進行嚴密平差，得出各點高程值。通過變形監測點各期高程值計算各期階段沉降量、階段變形速率、累計沉降量等數據。 3建筑物沉降規律分析 本區建下穿景蜜村 5 棟建筑物和紅蜻蜓幼兒園，選取景蜜村9 號樓和紅蜻蜓幼兒園監測數據分析建筑物沉降變化規律。3 1建筑物沉降歷時變化規律分析 盾構左線于2010 年6 月30 日 7 月4 日側穿9 號樓，盾構右線于 2010 年 7 月 22 日 7 月 29 日下穿 9 號樓，測點布置見圖 1，沉降歷時變化如圖 2 所示。由圖 2 可以看出，建筑物沉降有 3 個明顯的歷時變化
8、階段，可看出盾構右線隧道下穿過程中，建筑物受到較大二次擾動，又產生了較大沉降。 盾構左線于 2010 年 7 月 7 日 7 月 13 日下穿紅蜻蜓幼兒園，盾構右線于 2010 年 8 月 7 日 8 月 12 日下穿紅蜻蜓幼兒園，測點布置見圖 3，沉降歷時變化如圖 4 所示。由圖 4 可以看出，建筑物沉降有 3 個明顯的歷時變化階段，可看出盾構右線隧道下穿過程中，建筑物受到較大二次擾動，又產生了較大沉降。 由各測點沉降歷時變化曲線得如下結論: 1) 隨著盾構的掘進過程，各測點沉降時程曲線輪廓基本一致。盾構到達前 5 m 10 m 地層有輕微的隆起( 5 mm) ，盾構通過時沉降量明顯增加，盾
9、構通過后沉降量逐漸穩定或有小量回升，主要是由于壁后注漿和二次注漿引起的。硬巖段的后期固結沉降量很小。2) 建筑物各測點中沉降值最大的點位于線路上方，隨著與線路中線間距的增加，測點的沉降量也相應減小。3) 當右線盾構通過建筑物時左線各測點受二次擾動的影響，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形式等因素都對建筑物的變形有影響，區間沿線建筑物最大變形量與各因素描述見表 1。 由表 1 分析可知: 1) 建筑物均為框架結構，但其基礎形式分為淺基礎和樁基兩種，樁基礎建筑物傾斜值比淺基礎建筑物大。這主要是由于樁基底距隧道
10、頂豎向距離較小，受盾構施工擾動程度大，且受擾動后樁基對不均勻沉降較敏感。所以盾構隧道近距離臨近樁基施工時，要采取注漿加固等必要的措施，以保證建筑物的安全。2) 區間隧道埋深均在 17 m 20 m，但盾構穿越的地層條件較復雜，對建筑物的變形影響較大。景蜜村 9 號樓沉降量最大為 44 3 mm，這主要是由于 9 號樓處隧道斷面內以212-1強風化花崗片麻巖為主。說明地質條件在眾多因素中對建筑物的影響最顯著，盾構在硬巖中掘進對臨近建筑物影響很小，這一點與地面沉降規律相同。3 3雙線盾構對建筑物變形的影響 雙線隧道的施工對臨近建筑物產生二次擾動的影響，區間內左右線分別通過后建筑物的變形情況見表 2
11、。 由表 2 分析可知，隧道兩線與建筑物平面位置關系決定其對建筑物二次擾動的程度，正下方穿越比側穿對建筑物的影響要大。9 號樓和紅蜻蜓幼兒園數據顯示，均勻地層中兩線均下穿建筑物時，二次擾動明顯加大了建筑物的沉降值，但對傾斜的影響很小，甚至有所緩減。 4結語 1) 地鐵區間雙線隧道下穿建筑物施工引起的建筑物沉降有 3 個明顯的歷時變化階段，后行盾構隧道下穿過程中，鄰近建筑物受到較大二次擾動，又產生了較大沉降。2) 樁基底距隧道頂豎向距離較小，受盾構施工擾動程度大，且受擾動后樁基對不均勻沉降較敏感，樁基礎建筑物傾斜值比淺基礎建筑物大。3) 盾構埋深一定的情況下，盾構穿越的地層條件對建筑物的變形影響較大，穿越硬巖時引起的建筑物沉降小，穿越軟巖時引起的建筑物沉降大。4) 隧道兩線與建筑物平面位置關系決定其對建筑物二次擾動的程度，正下方穿越比側穿對建筑物的影響要大。 使命：加速中國職業化進程 聯系電話：0755-86153458
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