北京地铁暗挖车站施工地表沉降统计及分析

北京地铁暗挖车站施工地表沉降统计及分析收稿日期:2005203215作者简介:方克军(19732),男,1995年毕业于石家庄铁道学院交通土建专业,工程师,北京市轨道交通建设管理有限公司,北京　100061方克军摘　要:以北京地铁磁器口车站为例,结合施工具体监测数据,对中洞法施工引起的地表沉降进行了统计,并对引起地表沉降的施工原因进行了分析,以供同类工程参考。

关键词:地铁车站,暗挖,地表沉降,统计,分析中图分类号:TU753.8文献标识码:A 目前,随着社会经济的迅速发展和城市化步伐的加快,我国的地铁建设进入快速发展时期。

随着地铁施工技术日趋发展,对于解决繁华闹市区、文物保护区、地下管线密布区、车流交通繁忙区等地的地铁车站施工,暗挖法具有广阔的应用前景。

地铁暗挖车站由于跨度大,施工工序复杂,需经过多次的结构受力转换,对地层反复扰动且持续时间长,地表沉降发生不可避免。

目前国内采用暗挖法修建运营的地铁车站较少,暗挖法施工的车站地表沉降统计数据分析资料更是罕见。

北京地铁五号线磁器口车站是一座全暗挖车站[1]。

现以该站为例,对采用暗挖中洞法施工引起的地表沉降进行详细的统计,从设计和施工两个方面分析了引起地表沉降的原因,供今后类似工程参考。

1　工程概况磁器口车站是北京地铁5号线与规划北京地铁7号线的换乘站,车站全长180m ,宽21.87m ,高14.933m 。

车站建筑面积为12244.2m 2,车站主体覆土深度为9.8m ～10.3m 。

车站采用暗挖中洞法施工。

车站上部土层主要为细砂、粉细砂,下部土层以粉土、粘质粉土为主,底板土层主要为卵石圆砾层[2]。

车站采用中洞法施工,具体程序为:中洞超前支护→中洞1部～8部开挖→中洞仰拱、底纵梁→钢管柱、中板→顶梁、中拱→边洞超前支护→边洞9部～12部开挖→边洞仰拱→边墙、中板→边拱→站台板。

2　沉降点布设对于浅埋隧道地表沉降以及沉降的发展趋势是判断隧道围岩稳定性的一个重要标志[3]。

车站地表沉降点正常间距按照20m 布设,如在重要管线及地下构筑物处增设,车站共布设18排,每排布设13个点。

车站地表沉降点纵向布置如图1所示,结构中线点在两侧对称间距依次为2.4m ,3.2m ,5.1m ,4m ,4m ,4m 。

3　监测实施方法由于浅埋隧道距地表近,地表条件复杂,土性极差,施工时采用台阶法开挖,因此,纵向断面开始监测点的超前距离为隧道距地表的深度H 与上台阶高度h 1之和(即H +h 1)。

于是整个纵向测定区间的长度为(H +h 1)+(2-5)D +L (L 为上台阶开挖超前下台阶的距离),如图2所示。

城市地铁施工中地表沉降观测属于二等水准测量,采用的仪器为精密水准仪,铟钢尺两把,对讲机一对,还要配有测钩、钢卷尺、防护服,以保证监测工作合理有序的进行[4]。

外业完成后,对现场观测所取得的资料加以整理,编制成图表和说明,成为便于使用的成果。

其具体内容包括:校核各项原始记录,检查各次变形观测值的计算是否错误;对各种变形值按时间逐点填写观测数据表;绘制各种变形过程线,建筑物或结构变形分布图。

进而判断结构的工作情况是否正常,在积累了大量观测数据后,又可以进一步找出建筑物或结构变形的内在原因和规律,从而修正设计的理论以及所采用的经验系数。

4　地表沉降规律统计分析4.1　地表沉降情况统计分析中洞开挖期间的地表沉降占总沉降的43.77%,中洞二衬期间占11.53%,边洞开挖期间占35.14%,边洞二衬期间占9.57%。

以上表明,开挖期间引起的变形是主要变形,占变形总量的78.91%。

根据统计表绘制不同阶段具体沉降槽曲线如图3所示。

通过地表沉降的连续监测表明,暗挖车站地表沉降不同施工阶段的沉降曲线图形描述如下:1)车站中洞开挖期间,沉降槽曲线呈锅形,锅底在结构中线上;2)车站中洞二衬期间,沉降槽曲线平滑,即地表沉降较小;3)车站边洞开挖期间,沉降槽曲线呈波形,波峰在结构中线上,波谷在左右线的线路中线上;4)车站边洞混凝土表面质量缺陷修补加固施工方法收稿日期:2005203228作者简介:韩新华(19672),男,2003年毕业于乌鲁木齐职业大学工民建专业,工程师,新疆兵团农七师工程建设监理中心,新疆奎屯　833200罗　春(19692),男,2003年毕业于新疆大学土木专业,工程师,新疆兵团农七师木环境监察支队,新疆奎屯　833200韩新华　罗　春摘　要:介绍了混凝土表面修补加固材料的选择,从基底处理、聚合物砂浆的配制、养护等方面,阐述了混凝土表面质量缺陷修补加固施工方法,并提出具体的质量控制措施。

关键词:混凝土,聚合物砂浆,表面缺陷,修补中图分类号:TU755.7文献标识码:A 混凝土因其取材广泛、价格低廉、抗压强度高、可浇筑成各种形状,并且耐火性好、不易风化、养护费用低,成为当今世界建筑结构中使用最广泛的建筑材料。

但由于混凝土本身的收缩、施工方法不当以及环境因素等引起混凝土碳化、裂缝、保护层剥落、钢筋腐蚀,使混凝土的强度和刚度受到削弱,耐久性降低,严重时甚至发生坍塌事故[1,2]。

如何对出现缺陷的混凝土表面进行修补加固已成为建筑工程技术人员探讨的主要课题之一。

1　混凝土表面修补加固材料的选择1.1　各类砂浆比较选择曾采用多种方式对混凝土表面因碳化、裂缝、冻融破坏及化学侵蚀而引起的表层开裂、剥蚀等缺陷进行薄层修补,如采用普通高强砂浆、环氧砂浆、107胶拌合物砂浆等方式进行修补加固,均未取得预期效果。

经探索,选用聚合物砂浆对混凝土表面缺陷进行修补加固,则取得了良好的效果。

与普通砂浆相比,聚合物砂浆具有抗拉强度高、拉压弹性模量低、干缩变形小、抗冻、抗渗、抗冲耐磨,与混凝土粘结强度高,具有一定的弹性,抗裂性能高。

与环氧砂浆相比,还具有施工工艺简单、操作方便、无毒、成本低等优点。

二衬期间,沉降曲线平滑,即地表沉降较小;5)车站开挖最终累计沉降的沉降槽曲线呈盆形,盆地范围为两线路中线中间[5]。

单点的地表,沉降变化明显主要存在于两个阶段,即中洞开挖期间和边洞开挖期间。

4.2　变形的时间效应通过监测数据表明,中洞施工期间开挖对于地表一般超前10m 开始影响。

边洞施工期间,开挖对于地表一般超前4m ～5m 开始影响。

从施工开始到地面开始产生沉降,一般时间为3d ～5d 。

5　地表产生沉降原因分析根据现场施工各阶段研究分析发现地表沉降引起的主要原因有以下几点:1)地层变形,通过有限元计算表明,这部分变形在30mm 左右。

2)开挖中对砂层的扰动较大,格栅联结板坐落在松散砂层上。

3)现场锁脚锚管在联结板处布设2根,长度2.5m 偏短。

施作时采用风镐顶入,一是不能很好控制打入角度;二是对管口处砂层扰动较大,该处是锚管受力最大的部位。

4)拱部施工采用台阶法开挖,上台阶高度只有1.8m ,喷射混凝土后净高只有1.5m ,再加上水平钢支撑,造成作业空间狭小,施工困难。

因此,钢支撑只能每米架设一根,不能做到每榀格栅环环架设。

5)车站设计拱部圆弧半径大,造成拱部较为平缓,在外力作用下支护本身产生一定的变形。

6)施工中为加快进度,各部洞室步距不能保持完好,有些洞室步距过近。

7)砂层开挖过程中,放坡较缓致使封闭成环的时间加长,初支背后回填注浆时间拖后。

8)初期支护采用20工字钢,致使初期支护刚度偏软,体系转换时产生较大变形。

9)拱脚处有残余水,造成拱脚处土体松软。

10)施工降水引起一定变形,通过监测表明,该部分变形一般在8mm ～15mm 。

以上是施工引起变形的主要因素。

6　结语地铁暗挖车站施工,由于工序复杂,地表沉降在所难免,施工中的沉降控制涉及到多方面因素。

因此,加强施工管理是控制地表沉降的一个重要环节,同时也应从优化设计、完善施工方法、细化工艺等方面进行控制。

参考文献:[1]关宝树.隧道施工要点集[M ].北京:人民交通出版社,2003.47253.[2]田巧焕.北京地铁五号线天坛东门站施工阶段计算与分析[J ].铁道标准设计,2004(4):32234.[3]阳军生,刘宝琛.城市隧道施工引起的地表移动及变形[M ].北京:中国铁道出版社,2002.89297.[4]顾拥武.砂层地铁车站暗挖施工技术研究[J ].市政技术,2004(sup ):17219.[5]谢晋水,王寿强,王华伟.城市地铁隧道工作面开挖的地层变位规律[J ].市政技术,2004(sup ):46248.Analysis &statistics of surface subsidence ofhidden 2digging station construction in Beijing Subw ayFANG K e 2junAbstract :Taking Ciqikou station of Beijing Subway for example ,it counts surface subsidence caused by construction of mid 2tunnel method com 2bined with concrete inspective data and analyzes constructive cause of surface subsidence so as to be references for similar projects.K ey w ords :subway station ,hidden 2digging ,surface subsidence ,statistics ,analysis。