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减小浅埋暗挖法施工对建构筑物影响的措施

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减小浅埋暗挖法施工对建构筑物影响的措施Ξ张晓丽　王梦恕　教授　张顶立　教授

(北京交通大学隧道及地下工程试验研究中心,北京100044)

学科分类与代码:62013050 中图分类号:X947 文献标识码:A

【摘　要】　地铁隧道施工过程中,由于施工产生扰动,必然会破坏岩土体原有的应力平衡状态,从而产生一

系列与岩土工程环境有关的问题,如土层位移以及由此产生的地面建筑物、地下管线及桩基等建构筑物的破坏等。在城市环境条件下的第四纪地层中进行浅埋暗挖,更加严格要求土层位移必须控制在允许范围之内,以达到环境土工的安全使用。笔者重点针对地层沉降的组成及控制建筑物受开挖产生的影响,总结实践经验,给出了控制开挖产生沉降的多种方法,同时提出隔离措施,具有一定的使用价值和工程施工指导意义。【关键词】　浅埋暗挖;土层位移;环境土工;地铁隧道

MeasuresReducingtheEffectsonStructurebyUndergroundCuttingwithShallowOverburden

ZHANGXiao2li　WANGMeng2shu,Prof.　ZHANGDing2li,Prof.

(ResearchInstituteofTunneling&UndergroundWorks,BeijingJiaotongUniversity,Beijing100044,China)

Classificationandcodeofdisciplines:620.3050 CLCnumber:X947 Documnetcode:AAbstract:

Whentunneling,thedisturbanceinducedbyconstructionnecessarilydestroystheintrinsicstressbalanceof

geotechnicalmaterialfollowedbyaserialofproblemsaboutgeotechnicalenvironment,suchassoilmovementinducingthedamagesofthegroundbuildings,undergroundpipelinesandpilefoundationsetc.Inthefourthagestratumofcities,undergroundcuttingwithshallowoverburdenmuchmorestrictlyrequirethatsoilmovementmustbecontrolledatthepermittedrangeforthesecurityofthestructure.Thecomponentofthegroundsettlementandcontrollingtheinfluenceonthestructuresubjectedtoarethekeypoints.Bysumminguptheexperience,themeanscontrollingthesettlementproducedbyexcavationandtheisolationmeasuresareprovided.Allthemeasuresareusefulandsignificantinconstructionguidance.Keywords:

undergroundcuttingwithshallowoverburden;　soilmovement;　geotechnicalenvironment;　subwaytunnel

1　前　言城市地铁浅埋暗挖隧道工程施工不可避免地将扰动地下岩土体。对于浅埋隧道情况,扰动范围波及到地表,形成施工沉降槽。施工沉降槽可能严重影响地面沉降和塌陷,从而导致道路路面破损,地下已有管道破坏以及其他建筑物、构筑物的损坏;地中土层的沉降和水平位移也将改变土中结构物的受力状态,引起结构物附加变形。该类问题严重影响人民生命与财产安全及工程的建设,并造成严重的经济损失

和社会影响。法国某地铁施工中,发生路面沉陷、汽车陷入事故;2004

年新加坡发生的地铁路面塌陷事故;2004发生在台湾高雄地铁事故,造成7座房屋塌陷、倾斜等。种种事例表明,地铁的施工对建筑物造成的影响,对社会秩序和人民的生命安全是不可忽视的。在城市中进行隧道施工时,还要与保护城市中有历史意义和经济、社会意义的设施协调起来,根据建构筑物保护的要求,采取有效措施来减小地层变形,加强地下工程结构,以使建构筑物不至造成损害,生态环境不至恶化。

第15卷第11期2005年11月 中国安全科学学报ChinaSafetyScienceJournal Vol.15No.11Nov.2005

Ξ文章编号:1003-3033(2005)11-0069-04;　收稿日期:2005-02-01;　修稿日期:2005-06-202　地层沉降隧道施工会产生地层的垂直位移(沉降)和水平位移,鉴

于二者产生的根源相同,并且水平位移与垂直位移关系密切,经验方法中甚至可用垂直位移推得水平位移,文中仅讨论垂直位移。地层沉降可分为工前沉降、施工中沉降和工后沉降3部分。

211　工前沉降浅埋暗挖法必须保证无水作业,工前降水是关键,降水不可避免会产生土体沉降。

212　施工中沉降隧道施工期间影响地表沉降的因素很多,其沉降的大小不仅与隧道的埋深、断面尺寸和施工方法、支护方式有关,而且受地层条件的影响。随着人们环保意识的不断增强,对于减小在城市市区隧道施工引起的地表位移与变形及其对周围环境影响,已成为城建与环保工程必须考虑的问题。1969年,在当时大量隧道开挖施工引起的地表沉降实测资料的基础上,Peck系统地提出了地层损失的概念和估算隧道开挖地表下沉的实用方法,即Peck公式[1](见下图):

地表横向沉降槽预测示意图S(X)=Smaxexp-X22i2(1)

式中,S(X)———距离隧道中心轴线为X处地表沉降值;

i———地表沉降槽宽度系数,自隧道中心至沉降曲线反弯点的距离,沉降槽大体宽度的一半可以取为2.5i;

Smax

———隧道中心线处地表最大沉降量。

Smax=Vii2π≈Vi

2.5i

(2)

式中,Vi———施工引起的隧道单位长度地层损失。其中i,

Smax

随s变化,可求出不同深度处的地中分层沉降。所谓地

层损失,是指隧道施工中实际开挖的土体的体积与竣工隧道体积之差,竣工隧道体积还包括隧道周边包裹的压入浆体体积。刘建航等[2]以Peck法为基础,根据上海延安东路隧道施工实测资料,提出“负地层损失”的概念,在此基础上得出预测纵向沉降槽曲线的计算公式。同济大学自20世纪70年代起,便开始隧道施工地表沉降的实测和理论研究工作,在现场实测结果分析和理论研究的基础上,对Peck公式进行了修整,提出了考虑土体受到扰动后固结沉降的新的地表沉降计算公式[2—3]。由于固结沉降引起的单位长度地层损失量V′L为V′L=2πiδc(3)式中,δc———固结沉降量(m),δc=PEH。其中,P为隧道顶部超孔隙水压力的平均值,E为土骨架的平均压缩模量,H为隧道埋深。综合国内外研究成果,对于开挖产生地层运动的研究主要集中在应用地面沉降的实测结果去拟合曲线,并与Peck曲线对比,获得经验公式。由上可知,对于给定的隧道结构,地层损失是控制施工中地层运动的基本参数。加拿大的Rowe和Kack[4]提出了间隙值来模拟地层损失,间隙值g与地层损失的关系为Vi=π4(Dm+g)2-D2m(4)式中,Dm———隧道外径,m。文献[5]假定土体具有弹性-理想塑性的关系,用三维弹塑性有限元分析了加拿大安大略省的桑德贝隧道,引入总间隙参数g,反映隧道开挖面推进和隧道施工引起的地层损失,总间隙参数定义为g=Gp+U3D3+ω(5)式中,U3D3———开挖面推进引起的等效三维径向位移;ω———与施工质量有关的参数,如超挖,富水地层水土流失等;Gp———物理间隙(代表盾构外边界与预衬砌间的空隙)。类似,笔者认为,浅埋暗挖的总间隙参数也同上式,只是指出式中Gp为物理间隙,表示衬砌背后与土层间存在的间隙,如初支与土体间不密贴,就可以造成该间隙。213　随时间发展的固结沉降初始孔压很高,由于固结和排水,将产生显著的与时间相关的沉降。但是,大量事实表明,长期沉降槽远远宽于即时沉降,由于在初始沉降槽宽度内的坡度和相关位移没有增大,因此,文中不作评述。3　控制建构筑物受影响的措施311　控制地下水在粒状材料中,控制地下水是有效开挖的前提。井点降水、深泵降水或注浆都可以降低地下水。无论采用那种方法,成功控制地下水可显著减小开挖产生的土体运动。312　控制施工中沉降对建构筑物的影响修建隧道过程中将产生地层运动,很多方法可以用来保护受这种地层运动影响的地上及地下建筑物。最直接的方

・07・中国安全科学学报ChinaSafetyScienceJournal 第15卷2005年法是确保建构筑物在显著地层运动影响区范围外,因此隧道线路设计可认为是一种保护措施。另外一种用来减小地层运动对于建构筑物影响的方法是确定合理的隧道施工工序,合理的施工工序可以达到各阶段受力的合理转换,从而控制施工产生地层运动。对于隧道、车站位置和尺寸已经确定的情况,保护受施工影响建构筑物的措施可分为以下3类:一为控制施工开挖产生的地层沉降;二是隔断沉降以减小开挖对建筑物的影响;三为结构自身加强措施。31211　控制开挖产生沉降控制开挖产生沉降的方法包括隧道自身措施及地层处理技术。隧道自身措施包括在隧道施工过程中,所有在隧道内采取的用来减小地层沉降的措施。地层处理措施包括所有通过提高或改变地层响应,而减小或改变隧道施工产生的地层运动的方法。具体来说控制沉降的措施主要包括以下方面:1)施工方法的选择。为了缩短断面封闭时间,通常对于大直径隧道要限制隧道开挖面的最大尺寸,如全断面法改为超短台阶法,或将横隔墙法改为交叉中隔壁法。横隔墙施工方法(CD法)是通过中隔墙的施工把开挖分成几部分,从而加强地层结构。交叉中隔壁法(CRD法)会对基底隆起产生更好的阻力,并且在整个开挖深度内,对墙的运动提供附加的约束。断面封闭时间缩短,在土中形成结构,都是抑制土层的弹塑性变形,即通过减小U3D3而减小地层损失。2)缩短开挖进尺。为了减小地层损失,浅埋暗挖法开挖隧道中减小非支护长度。围岩“支护需求曲线”与支护结构“支护补给曲线”表明:相同刚度的支护结构架设时间越早,支护结构与围岩达成最终应力平衡时间则越短,即支护结构参入围岩土体相互作用时间越快,从而能更有效地控制围岩纵向变形大小与横向变形范围,初期支护必须贯彻“宁强勿弱”,“宁早勿迟”的作业指导方针。3)预衬砌法。预衬砌法在隧道外周形成一个连续的、刚性很大的拱壳。属于增强地层结构,从而减小地层的弹塑性变形U3D3。4)掌子面加固及核心土留设。掌子面超前加固和预留核心土为对掌子面施加支撑以减小地层运动。其中,当工作面留设核心土时,工作面的土体易于维持三向应力状态,使工作面的大、小主应力的分布得到显著的改善,从而保证工作面土体的稳定。工作面留设核心土能明显的抑制向隧道内空运动的水平位移。工作面留设核心土对控制地层下沉有一定作用,但效果不如抑制水平位移明显。在一定的地层条件下,工作面前方范围存在着松弛区(水平位移方向朝向隧道内空运动)和压密区(水平位移背离隧道内空方向)。工作面核心土的留设不仅能有效降低松弛区的范围,而且能在工作面前方产生压密区。5)严格控制超挖。通过控制工艺因素,即控制公式中的ω而减小地层损失。6)补偿注浆。浆液注入地层隧道与被保护结构之间的

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超浅埋暗挖隧道穿越地铁路基段工程风险控制措施

超浅埋暗挖隧道穿越地铁路基段工程风险控制措施

超浅埋暗挖隧道穿越地铁路基段工程风险控制措施发布时间：2021-06-28T17:34:50.230Z 来源：《基层建设》2021年第9期作者：王悦光[导读] 摘要：大管棚超浅埋暗挖隧道下穿地铁路基段工程，必然会对地铁下部土层造成扰动，导致地铁线路产生一定横向及竖向变形，当变形较大时会导致较大的线路不平顺，直接影响乘客的舒适性，甚至影响到地铁列车的安全运营。

中铁第六勘察设计院集团有限公司天津 300308摘要：大管棚超浅埋暗挖隧道下穿地铁路基段工程，必然会对地铁下部土层造成扰动，导致地铁线路产生一定横向及竖向变形，当变形较大时会导致较大的线路不平顺，直接影响乘客的舒适性，甚至影响到地铁列车的安全运营。

开展大管棚超浅埋暗挖隧道穿越地铁路基工程的安全控制研究，对确保穿越期间列车平稳、舒适和安全运营以及指导类似工程的施工具有重要的理论意义和实用价值。

超浅埋暗挖隧道下穿施工风险控制是整个穿越工程中的重要环节，本文针对超浅埋暗挖隧道下穿地铁路基段工程从隧道围岩加固、地铁路基段轨道保护控制及风险监测三个方面进行了论述。

关键词：超浅埋暗挖；穿越地铁路基；风险控制1引言随着城市轨道交通网络化运营的形成，穿越既有城市轨道交通的工程也越来越频繁，在穿越既有地铁线路的地下工程建设中，由于地铁运营不允许阻断行车，就不可能采用明挖法施工，而盾构法施工又受到其结构断面的限制，不能适应隧道断面变化，而浅埋暗挖法因其可以适用于各种地质条件及水文条件，并可以灵活地适合各种断面形式，在城市地下工程施工中得到了广泛地应用。

在浅埋（尤其是超浅埋）暗挖隧道穿越地铁过程中，由于岩土体的开挖，会不可避免对周围土体产生扰动，从而引起地表变形，并进而由此引起既有地铁线路的附加不平顺，威胁既有地铁的正常运营。

在这种背景下，为分析浅埋（尤其是超浅埋）暗挖随道下穿既有地铁路基段的影响，将对既有地铁线路的影响降到最低，确保既有地铁的正常运营，具有重要的理论意义和现实意义。

地铁隧道施工对地表建筑物影响及风险控制措施

地铁隧道施工对地表建筑物影响及风险控制措施

②将地铁施工对地层造成的扰动控制在邻近建筑所能承受的范围内。对邻近建筑进行安全风险评估，对于安全风险较大的建筑物而言，要在地铁施工的全过程中采取有效管理措施，确保建筑物正常使用。
3.5制定安全风险应急预案
在地铁工程建设中，要制定有效的风险应急预案，对安全事件作出快速响应，以便在有效时间内合理组织和利用应急资源，将安全事件的损失降至最低。具体可用采取如下措施：加强建筑物变形情况监控，根据监测数据，结合工程地质资料、施工设计、机械配置等情况，制定应急措施。根据地面和建筑物的变形情况，制定二次补浆措施，尤其要对沉降较大的部位及时进行二次补浆。
参考文献
[1]魏纲，周琰.邻近盾构隧道的建筑物安全风险模糊层次分析[J].地下空间与工程学报，2014（8）：69-72.
[2]曹振锋.地铁施工对临近建筑物安全风险管理[J].城市地理，2014（10）：159-161.
[3]秦东平，何平，赵永正，李璐.地铁施工前邻近砌体建筑物的结构安全性分析[J].中国铁道科学，2012（03）
2.1建筑物资料调查
调查资料是为了了解地铁于邻近建筑物的结构和位置以及二者之间的空间位置关系。需要准备的调查资料有：工程地质报告、原设计图、竣工图、竣工验收文件、检查观测记录、事故处理报告、例次加固和改造设计图，另外还要获得有关原始施工材料和建筑物使用条件的资料。特别是主要结构的裂缝等缺陷和破损要进行详细记录和拍摄，对裂缝较大的建（构）筑物，请第三方鉴定；对四层以上(根据结构形式和高度)的建（构）筑物进行垂直测量。根据这些资料和建筑实物进行检查核对和分析。
3.1加强隧道施工方法选择
在地铁隧道施工中，应根据我国地质条件特点采取浅埋暗挖法或盾构法进行施工，有效控制爆破或机械开挖对邻近建筑物安全造成的不利影响。
建筑施工减轻影响措施

建筑施工减轻影响措施

建筑施工减轻影响措施不利影响，进一步提升建设工地文明施工管理水平，推进文明施工示范引领工地建设。

1.围挡1.1.建设工地施工现场应沿四周连续设置封闭围挡，建设工地围挡总高度不低于3m(不含灯箱高度) ，并在其底部设置0.5m高的黄黑相间警示带。

1.2.施工现场围挡可采用“方钢骨架＋亚光型彩钢板”或“装配式混凝土基座＋彩钢围挡”进行搭建。

围挡材料应采用工厂化、标准化的生产和安装方式，围挡应设置夜间警示灯和具备反光特性的安全警示标识。

1.3.围挡应在搭建前编制施工方案，并采取措施防止场内泥浆外流污染城市道路。

2.出入口及道路2.1.建设工地施工现场主要出入口，应采用防锈铁门或电动门，大门两侧设立柱，大门应做到美观、整洁。

2.2.建设工地施工现场大门内侧应设置挡水带、排水沟 (沟宽×深≥ 300mm×300mm) 、装配式或砖砌体三级沉淀池 (池体容积≥4m3 ) ，门口应设高压冲洗设施 (出水量应≥50m3/h) ，冲洗区外侧应铺设串联成片麻袋、地毯等吸水材料，确保车辆不带泥上路。

确无条件设置冲洗、排水设施的市政基础设施工程项目应在工地一公里范围内设置出场车辆临时冲洗点，采用移动冲洗设备，并铺设麻袋、地毯等吸水材料防止带泥上路。

已设置洗车槽的，洗车槽内洗车水应及时更换，工地废水应按照水务部门要求进行排放。

2.3.建设工地施工现场主要出入口明显位置应悬挂公示标牌 (图) ，至少应包括工程概况牌、消防保卫牌、安全生产牌、文明施工牌、管理人员名单及监督电话牌、建筑垃圾处置公示牌、扬尘投诉二维码公示牌、施工平面图 (以下简称“七牌一图”) 。

标牌 (图) 规格为 1400mm×900mm，标牌(图)悬挂高度为底边距地面1.1m~1.6m。

2.4.建设工地施工现场扬尘投诉二维码公示牌应及时变动和更新，市民可通过微信扫描扬尘投诉二维码，投诉举报施工现场围挡破损、出入口污染、高空抛洒等违规行为，企业接到投诉后应立即整改。

浅埋暗挖隧道施工中沉降变形原因分析及控制措施

浅埋暗挖隧道施工中沉降变形原因分析及控制措施

浅埋暗挖隧道施工中沉降变形原因分析及控制措施一、引言近年来，随着城市化进程的加快，地下空间的需求不断增加，浅埋暗挖隧道的施工也越来越普遍。

隧道的稳定性和安全性是施工中亟待解决的问题，其中沉降变形是一项关键问题。

本文将从隧道施工沉降变形的原因和控制措施两个方面进行分析和探讨。

二、浅埋暗挖隧道施工中沉降变形原因分析浅埋暗挖隧道施工中沉降变形的主要原因可以归纳为以下四点：1. 地质和水文条件地质条件和水文条件的不同会直接影响隧道的沉降变形。

例如，土层中的含水量、地下水位的高低、土层结构的稳定性等都会导致隧道的沉降变形。

2. 施工方式和技术隧道的施工方式和技术也是造成沉降变形的重要原因。

挖掘工序、注浆和加固工序、打洞工序等都会影响隧道的沉降变形。

3. 荷载条件荷载条件也是导致隧道沉降变形的因素之一。

例如，地铁列车、行人、车辆等会对隧道的沉降变形产生影响，甚至会加剧沉降程度。

4. 工期和施工方法施工方法和工期也会影响隧道沉降变形。

例如，在复杂地质条件下采用快进法施工会加速围岩的破坏并导致隧道沉降变形。

三、浅埋暗挖隧道施工中沉降变形控制措施为了控制和减小隧道施工中的沉降变形，以下控制措施应被采取：1. 地质条件分析在施工前一定要进行地质条件分析，如土层的性质、水文条件、地震灾害等。

仅仅采取一般的地质勘察方式是不够的，站在工程全局的角度，可以采用先进的地质探测技术，并结合实测资料等多种方式进行综合分析。

2. 施工技术与措施在施工过程中，应采用先进的技术，并调整施工顺序，以最大限度地减小地下沉降变形。

例如，在挖孔过程中，应试图减少挖孔造成的运动量，以改善工作现场的环境条件，使土地的变形得以最小化。

3. 进行沉降预测通过对施工工艺和设备的模拟、试验和分析，可以较为准确地预测隧道沉降变形的范围和程度。

可以及时调整施工工艺和方法，以最大限度地减少隧道沉降变形。

4. 注浆工程注浆技术在地下工程中起着关键作用，它可以加固岩石，提高坚硬程度，从而减少地下沉降的风险。