地铁盾构隧道下穿建筑物沉降规律分析

地铁盾构隧道下穿建筑物沉降规律分析

摘要:通过对成都地铁盾构隧道穿越建筑物引起的地表沉降进行动态监测与分析，得出了盾构地铁隧道在穿越建筑物时沉降发生时间及影响范围，并初步制定了用于指导施工的监测数据库，以便为今后类似工程提供参考。

关键词:成都地铁2 号线; 盾构隧道; 穿越; 地面建筑物; 沉降监测

1 ．引言

随着国家、城市的经济发展，地铁成为交通繁忙、人口密集城市的重要交通工具。在地铁盾构隧道施工期间，不可避免地要近距离地下穿地面建筑物，在穿越期间，由于地层受扰动、超挖引起的地层损失及应力改变等原因都可能造成地面建筑物出现沉降、位移，从而引起建筑物出现裂缝、倾斜甚至倒塌，给人民的财产、安全带来威胁。为掌握盾构施工过程中地面建筑物的状态，在实施加固、保护等施工措施的同时，必须对地面建筑物进行监测，并将监测数据及时反馈到施工中，确保施工安全。本文对成都地铁盾构隧道某栋建筑物的监测成果进行研究分析，以便为今后类似工程提供参考。

2 ．工程及地质概况

本工程为成都地铁线2 号线羊西二环路站～白果林站，在里程YCK26 + 332 ～YCK26 + 832 段穿越密集居民建筑群。盾构隧道埋深约14 米，地面建筑物为金琴路南段二巷2 号楼，主体上部为砖混7 层，下部为预制桩基础，基底约2．5m 中砂。

该隧道地处川西平原岷江I 级阶地，为侵蚀～堆积阶地地貌，地形平坦。隧道穿越地层主要为砂卵石层，局部夹中砂。第四系孔隙水是段内地下水的主要存在形式，主要赋存于各个时期沉积的卵石土及砂层中，土体透水性强、渗透系数大，水量丰富。场地内地质构造条件简单，未发现有断裂通过，无不良地质作用，在VII度地震作用下，不具备产生滑坡、崩塌、陷落等地震地质灾害的条件，环境工程地质条件较简单。综合判定，本工程场地稳定。

3 ．监测方案设计

尽管盾构法施工隧道具有对周围环境影响小、掘进速度快、机械化程度高、施工安全等特点，但仍不可避免地引起地表以及地表建筑物沉降。因此在研究盾构隧道对建筑物沉降的影响，布设了建筑物沉降监测点，用以观测建筑物下沉量，判定建筑物的安全性，以便采取相应的保护措施。

3 ．1 测点布置

建筑物沉降监测点位布设在建( 构) 筑物四角的结构柱、建筑物基础分界点( 基础沉降缝) 布设沉降观测点10 个监测点位，见图1。

3 ．2 沉降观测方案

沉降观测使用天宝DINI 电子水准仪，水准控制点采用附合水准路线进行往返测，取两次观测高差中数进行平差。往测时各站观测顺序为: 奇数站: 后、前、前、后; 偶数站: 前、后、后、前。返测时，奇、偶测站观测顺序分别与往测的偶、奇测站相同。

作业过程中严格遵守规范。每次观测由固定测量人员、固定仪器按相同的观测路线进行。点的精度满足下列要求:

4 ．监测分析

4 ．1 建筑物沉降监测

下面是部分具有代表性监测点监测结果:

( 1) 沉降监测点J5 在盾构穿越期间出现变形，累计沉降最大为11mm。穿越后经加固保护，变形数据趋稳定。

( 2) 沉降监测点J6 在盾构穿越期间出现变形，累计沉降最大为19．7mm。穿越后经加固保护该点有所隆起，稳定后监测该点累计沉降为16．1mm。

( 3) 沉降监测点J7 在盾构穿越期间出现变形，累计沉降最大为8mm，盾尾脱离期间，该点沉降值增大，累计沉降最大达12．7mm。穿越后经加固保护该点有所隆起，且变形数据趋稳定，7 月16 日最后一次监测该点累计沉降为8．9mm。

4 ．2 监测数据分析

4 ．2 ．1 由盾构引起的沉降过程分析

从时间方面看，分为盾构穿越建筑物和穿越后两个阶段，得出这两个阶段建筑物绝对沉降量变化曲线，如图5。从沉降发生的时间关系看，建筑物沉降主要发生在盾构穿越阶段，在穿越后经加固稳定后，沉降量逐渐变小趋于平缓，因此在穿越阶段必须做好保护工作。

4 ．2 ．2 沉降影响范围分析

根据监测数据现以沉降点到隧道中线的距离为横轴，以隧道半径r 为单位一，从图1 中量取各观测点到隧道中线的距离nr 作为横坐标; 以各观测点的最大沉降量为纵坐标，通过曲线拟合、平滑等处理，可以得到图6 所示的建筑物沉降曲线。从图中可知，除去底层构造等因素影响之外，盾构隧道对建筑物的影响与建筑物离隧道的距离成反比，盾构隧道在穿越时会引起建筑物不同程度的下沉，且距离隧道边线越近沉降量越大。在距离隧道中线6r 以外的区域沉降较小，对建筑物影响较小，而在6r 以内的区域受影响较大，最大沉降量为19 ．7 mm ，这就要求提前做好保护措施，保证建筑物的安全。沉降量以及横向的影响范围视当时的地质条件不同会有所不同。

5 ．结束语

本文通过对盾构穿越建筑物时引起的形变发生过程及结果进行分析，得出沉降发生的时间规律和空间变化规律，为同类型盾构工程变形监测、预测等提供了重要参考。同时建立了盾构施工监测数据库，动态

地显示地表沉降曲线以及其与盾构推进施工参数间的相互联系，为管理人员提供科学化、规范化盾构施工管理的手段，为工程技术人员快速查询特定信息和分析、预测、评价周边环境安全，提供依据并做出决策。

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