浅埋暗挖隧道施工引起的地表沉降研究
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理。
４ 结束语 城市浅埋暗挖 隧道施工 中必须加强超前地质预报和监控量测 ，并根 据量测结果 ，不断改进施工方法 ，采用综 合施 １技术 ，确保地表构筑物 ］
的安 全
参 考 文 献
１ ）地表水 的处理 ：在农科所 、东风公 司总装备厂 、刃量具厂三浅 埋段跨 隧道排水 沟上游砌排水坝 ，在水沟 内铺设 防水板 （ 搭接采 用焊 接 ）， 使水在防水板上流过隧道顶拱部 。洞 内注双液浆 ， 确保地表水不 下渗浸蚀围岩 ，导致 围岩软化 。２ ）洞内地下水及施 工用水 的引排 ：为 防止洞 内水长期浸泡仰拱 、拱脚和墙脚 ， ①在拱墙脚外 １ 挖排水沟并有 ｍ 定 的坡度以保证排水顺畅 ， ②尽早施作仰拱。
撑。拱架背后严禁 回填 片石 。３ ）在拱脚处 ，在拱架两侧打设锁脚锚管 （ ＿ ３ ）并注水泥浆 ，锁脚锚管采用４ｍｍ ２－排 ２ 超前小导管，角度向下倾斜 ｌ。左右 ，并用２ｍ 型钢筋把锁脚锚管和钢架翼板满焊连接。 ０ ２ ｍＵ
３ 控制 地表 变 形 的施工 措施
３１ 施 工 工 法 ．
图１圆形断面暗挖隧道开挖收敛模式 ３ 第 三阶段 ， 围岩与初期 支护变形基本稳定的条件下修筑二次 ） 是 衬砌 ，在二次衬砌达到要求强度以后的时间段 。在周围土、水压力作用 下 ，二次衬砌也会由圆形变为椭圆形 ，土体变形基本趋于稳定 。但是 ， 方面 由于前 期应力释放 ，此 时作用 的土 、水 压力 已大 幅减小 ；另一 方面 ， 二次衬砌强度较 高，因此二次衬砌产生的椭圆化变形较小 ，可忽 略。 因此 ，暗挖 隧道施工阶段引起 的土体变形主要 由第一 和第二阶段引 起 ，即土体损失 引起 的均匀收敛和隧道椭圆化变形 ，见图１ 。图中△Ｒ 为 断面半径均匀收敛位移 ， ８ 为隧道断面椭圆化短轴位移 。
２１ 水 的 处理 措 施 ．
隧道工程是分期分块 的开挖 、逐步形成洞室设计体型特点 ，它的最 终 状态不是唯一 的 ，而是与过 程相关 ，显然有 一个过程 的优化 问题 ， 目 前普遍的做法是从 已比较的任选的几种方案 中找到较优者 ，但有可能 并 非全局最优而 只是 局部最优这种 做法显得 比较 粗糙有相 当大 的任 意 性 。群洞隧道工程 的开挖过程是一个多 阶段决策问题。各个阶段的决策 不 同，所进行的开挖过程也不同 ，那 么形成的位移场也不一样 。需要在 各个阶段中选取一个恰当的决策 ，由这些决策所决定 出一条开挖路线 ， 使地表控制点的累计沉降为最小 。由于动态规划原理是解决多阶段决策 优化问题 的一种有效方法 ，解决这个问题需要运用动态规划的最优性原
１ 暗挖 隧道 施 工引起 的土 体变 形机 理 分析
根据浅埋暗挖隧道施工工艺 、施工机械以及 隧道施工引起的土体扰 动机理可以看出 ，对于暗挖法隧道 ，施工可大致分为三个 阶段 ： １ 第一 阶段 ，首先 进行 土体开挖 ，然后施作柔性初期支护 ，例如 ） 锚喷支护等 。在土体开挖后 ， 支护结构达到强度要求前的时间段 内，隧 道处于一种 Ｉ空状态。由于开挖时土体产生应力释放 ，隧道在支撑力较 临 小的情况下 ，周围一定范围内的土体会向隧道 内部移动而引起地层整体 变形 ， 产生土体损失。这一阶段中土体移动可假定为向内均匀收敛 。 ２）第二阶段 ，是初期支护强度达 到要求 以后 至二次衬砌达到要求 强度前这一段 时间。 由于初期 支护强度不高 ，在 周围土 、水压力 作用 下 ，初期支护会由圆形变为椭圆形 ，在竖 向产生收敛变形 （ 形成椭圆的 短轴 ），水平向初期支护推挤周围土体 （ 形成椭圆长轴 ）。变形前、后 的隧道断面形状见图１ 。
一
２３ 初 期 支 护 ．
做好初期支护是确保施工安全 、控制地表沉降和防止塌方的一个重 要环节 ，初期支护要做到以下几点 ： １ ）喷锚支护要及 时 ，喷射混凝土质量 、厚度 ，锚杆长度 、锚 固力
要符合 要求 。２ 钢架 架设基 础采用 底脚垫钢 板 的方 法 ，确保 牢 固可 ） 靠 ；钢架 与纵 向连接 钢筋用满 焊连接 ，联 接钢板先用 Ｍ ０ 接 ，再用 ２． ￣ 点焊加 固。钢 架与岩面 间用 喷射混凝土填 塞密实 ，以免钢架 出现点支
隧 道基本 上 穿越 风化 岩层 ，需 爆破 开挖 ，考 虑到 隧道 断面 （ 高 ９８ ． ｍ、宽６ ６ ２ ． ｍ），不适合分台阶、分部开挖 ；上覆岩层薄 ， ３ 不适合全 断面开挖 。对 以上问题综合考虑 ，断面开挖方式采取洞室掏槽后全断面 次性控制光爆 。洞室掏槽每循环进尺 １ ｍ ． ，全断面一次性控制光爆则 ５ 每循环进尺约 １ ｍ。洞室掏槽后全断面一次性控制光爆特点 ： ． Ｏ １ 洞室掏槽采用小药量 、弱爆破使爆破震动效应明显减小 。２ 洞室 ） ） 掏槽给予全断面一次性控制光爆足够的临空面，使隧道上覆岩体减小爆破 应力波 的冲击 。３ ）减少 了爆破 以及分部施工对隧道围岩的扰动次数。
一
［］ 人民共 和国建设 部．Ｂ ００ —０ ２ １中华 Ｇ ５０ ７２ ０ ． 地基基 础设计 规范［］ 建筑 ｓ． 北京： 中国 建筑 工业 出版社，０ ２ ２０ ．
２２ 控 制 爆 破 ．
［１ ２中华人民共和国铁道部．Ｂ１１８ ２０ 铁路隧道喷锚构筑法技术规范［］ Ｔ ００ — ０２ ｓ． 北
的施 工措施进行 论述 ，以确 保控制地 面沉降达 到要求 。
关 键词 隧道 ；地表沉 降 ；浅埋 暗挖法 中 圈分 类号 Ｕ ５ 文 献 标识 码 Ａ ４５ 文 章编 号 １７—６ １（０００２０５ —ｌ ６３ ９７一２ １）５—０ ５０
随着经济的发展 和城市人 口的快速增长 ，迫切需要解决普遍存在的 城市人口膨胀、交通拥挤等一系列环境 问题 。随之而来 的结果是城市建 筑群越来越密集 ， 地下设施越来越多 ， 地下工程所处的环境也越来越复 杂， 地面建筑对地下工程施工引起 的地表沉降和变形也越来越敏感 ，因 此隧道施工通常受 到环境影响的限制 。定性定量分析地 面沉降 、变形的 范围、大小等规律 ，研究在地下工程施工 中控制地表沉 降的方法成为 目 前地下工程领域研究 的热点。
京： 中国铁道 出版社，０ ２ ２０ ．
一
＠＝ ： ＝
浅埋 暗挖法迄今 已发展成熟 的有很多种工法 ，常用 的有全断面法、 台阶法、单眼镜法 、中隔壁法 、 单侧壁导坑法 、眼镜工法 、中洞法、隔 壁法 （ Ｄ Ｃ 工法 ）、交叉中隔壁法 （ Ｒ 工法 ） 。应根据地质条件、埋 ＣＤ 等 深 、地下结 构断面形式的不同而选择合理的施工方法 ， 这是一个受 多种 因素影响的动态 的择优过程。对 于软弱地层中修建大跨地下洞室 ， 就单 从控制地层沉 降这个 目标而言 ，采用交叉 中隔壁法 （ Ｒ 工法 ）、隔壁 ＣＤ 法 （Ｄ Ｃ 工法 ）、眼镜工法 、中洞法造成的地表沉降量较小。对于地表变 形控制要求非常高的工程 ， 采用盖挖逆筑法和近年来发展起来 的洞桩法 不失 为控制地表沉降的 良 好方法。
巯蟊
工 程 科 学
５Fra Baidu bibliotek５
浅埋 暗挖 隧道施工 引起 的地表沉 降研 究
顾 梅
（ 贵州省桥 梁工 程总公司 ，贵州贵 阳 ５ ０ ０ ） ５０ １
摘 要 对 暗挖 隧道施工 引起的土体 变形机理 进行分析 ，对地表沉 降技术进行 阐述 ，并从 施工工法 、施工顺 序优化 、等 方面对控 制地表变形
３２ 施 工 顺 序 优 化 ．
２ 沉 降控 制技 术 施工时为避免隧道拱部覆盖层 自承载力差 ，造成 隧道拱部下沉 ，该 段施工按 “ 管超前 、严注浆 、短开挖 、弱爆破、强支护 、早封闭、勤量 测 、速反馈、紧衬砌”的施工原则施工。采用短开挖法减震控制爆破 ， 加强超前支护和初期支护 ，最大限度地减少对 围岩 的扰动 ，减少地 面沉 降、围岩变形和保护围岩的天然承载力 ， 并采取二衬紧跟的施工措施 。 在施工 中地表和洞 内每隔５ 布设一观测断面 ，加强量测工作。 ｍ
４ 结束语 城市浅埋暗挖 隧道施工 中必须加强超前地质预报和监控量测 ，并根 据量测结果 ，不断改进施工方法 ，采用综 合施 １技术 ，确保地表构筑物 ］
的安 全
参 考 文 献
１ ）地表水 的处理 ：在农科所 、东风公 司总装备厂 、刃量具厂三浅 埋段跨 隧道排水 沟上游砌排水坝 ，在水沟 内铺设 防水板 （ 搭接采 用焊 接 ）， 使水在防水板上流过隧道顶拱部 。洞 内注双液浆 ， 确保地表水不 下渗浸蚀围岩 ，导致 围岩软化 。２ ）洞内地下水及施 工用水 的引排 ：为 防止洞 内水长期浸泡仰拱 、拱脚和墙脚 ， ①在拱墙脚外 １ 挖排水沟并有 ｍ 定 的坡度以保证排水顺畅 ， ②尽早施作仰拱。
撑。拱架背后严禁 回填 片石 。３ ）在拱脚处 ，在拱架两侧打设锁脚锚管 （ ＿ ３ ）并注水泥浆 ，锁脚锚管采用４ｍｍ ２－排 ２ 超前小导管，角度向下倾斜 ｌ。左右 ，并用２ｍ 型钢筋把锁脚锚管和钢架翼板满焊连接。 ０ ２ ｍＵ
３ 控制 地表 变 形 的施工 措施
３１ 施 工 工 法 ．
图１圆形断面暗挖隧道开挖收敛模式 ３ 第 三阶段 ， 围岩与初期 支护变形基本稳定的条件下修筑二次 ） 是 衬砌 ，在二次衬砌达到要求强度以后的时间段 。在周围土、水压力作用 下 ，二次衬砌也会由圆形变为椭圆形 ，土体变形基本趋于稳定 。但是 ， 方面 由于前 期应力释放 ，此 时作用 的土 、水 压力 已大 幅减小 ；另一 方面 ， 二次衬砌强度较 高，因此二次衬砌产生的椭圆化变形较小 ，可忽 略。 因此 ，暗挖 隧道施工阶段引起 的土体变形主要 由第一 和第二阶段引 起 ，即土体损失 引起 的均匀收敛和隧道椭圆化变形 ，见图１ 。图中△Ｒ 为 断面半径均匀收敛位移 ， ８ 为隧道断面椭圆化短轴位移 。
２１ 水 的 处理 措 施 ．
隧道工程是分期分块 的开挖 、逐步形成洞室设计体型特点 ，它的最 终 状态不是唯一 的 ，而是与过 程相关 ，显然有 一个过程 的优化 问题 ， 目 前普遍的做法是从 已比较的任选的几种方案 中找到较优者 ，但有可能 并 非全局最优而 只是 局部最优这种 做法显得 比较 粗糙有相 当大 的任 意 性 。群洞隧道工程 的开挖过程是一个多 阶段决策问题。各个阶段的决策 不 同，所进行的开挖过程也不同 ，那 么形成的位移场也不一样 。需要在 各个阶段中选取一个恰当的决策 ，由这些决策所决定 出一条开挖路线 ， 使地表控制点的累计沉降为最小 。由于动态规划原理是解决多阶段决策 优化问题 的一种有效方法 ，解决这个问题需要运用动态规划的最优性原
１ 暗挖 隧道 施 工引起 的土 体变 形机 理 分析
根据浅埋暗挖隧道施工工艺 、施工机械以及 隧道施工引起的土体扰 动机理可以看出 ，对于暗挖法隧道 ，施工可大致分为三个 阶段 ： １ 第一 阶段 ，首先 进行 土体开挖 ，然后施作柔性初期支护 ，例如 ） 锚喷支护等 。在土体开挖后 ， 支护结构达到强度要求前的时间段 内，隧 道处于一种 Ｉ空状态。由于开挖时土体产生应力释放 ，隧道在支撑力较 临 小的情况下 ，周围一定范围内的土体会向隧道 内部移动而引起地层整体 变形 ， 产生土体损失。这一阶段中土体移动可假定为向内均匀收敛 。 ２）第二阶段 ，是初期支护强度达 到要求 以后 至二次衬砌达到要求 强度前这一段 时间。 由于初期 支护强度不高 ，在 周围土 、水压力 作用 下 ，初期支护会由圆形变为椭圆形 ，在竖 向产生收敛变形 （ 形成椭圆的 短轴 ），水平向初期支护推挤周围土体 （ 形成椭圆长轴 ）。变形前、后 的隧道断面形状见图１ 。
一
２３ 初 期 支 护 ．
做好初期支护是确保施工安全 、控制地表沉降和防止塌方的一个重 要环节 ，初期支护要做到以下几点 ： １ ）喷锚支护要及 时 ，喷射混凝土质量 、厚度 ，锚杆长度 、锚 固力
要符合 要求 。２ 钢架 架设基 础采用 底脚垫钢 板 的方 法 ，确保 牢 固可 ） 靠 ；钢架 与纵 向连接 钢筋用满 焊连接 ，联 接钢板先用 Ｍ ０ 接 ，再用 ２． ￣ 点焊加 固。钢 架与岩面 间用 喷射混凝土填 塞密实 ，以免钢架 出现点支
隧 道基本 上 穿越 风化 岩层 ，需 爆破 开挖 ，考 虑到 隧道 断面 （ 高 ９８ ． ｍ、宽６ ６ ２ ． ｍ），不适合分台阶、分部开挖 ；上覆岩层薄 ， ３ 不适合全 断面开挖 。对 以上问题综合考虑 ，断面开挖方式采取洞室掏槽后全断面 次性控制光爆 。洞室掏槽每循环进尺 １ ｍ ． ，全断面一次性控制光爆则 ５ 每循环进尺约 １ ｍ。洞室掏槽后全断面一次性控制光爆特点 ： ． Ｏ １ 洞室掏槽采用小药量 、弱爆破使爆破震动效应明显减小 。２ 洞室 ） ） 掏槽给予全断面一次性控制光爆足够的临空面，使隧道上覆岩体减小爆破 应力波 的冲击 。３ ）减少 了爆破 以及分部施工对隧道围岩的扰动次数。
一
［］ 人民共 和国建设 部．Ｂ ００ —０ ２ １中华 Ｇ ５０ ７２ ０ ． 地基基 础设计 规范［］ 建筑 ｓ． 北京： 中国 建筑 工业 出版社，０ ２ ２０ ．
２２ 控 制 爆 破 ．
［１ ２中华人民共和国铁道部．Ｂ１１８ ２０ 铁路隧道喷锚构筑法技术规范［］ Ｔ ００ — ０２ ｓ． 北
的施 工措施进行 论述 ，以确 保控制地 面沉降达 到要求 。
关 键词 隧道 ；地表沉 降 ；浅埋 暗挖法 中 圈分 类号 Ｕ ５ 文 献 标识 码 Ａ ４５ 文 章编 号 １７—６ １（０００２０５ —ｌ ６３ ９７一２ １）５—０ ５０
随着经济的发展 和城市人 口的快速增长 ，迫切需要解决普遍存在的 城市人口膨胀、交通拥挤等一系列环境 问题 。随之而来 的结果是城市建 筑群越来越密集 ， 地下设施越来越多 ， 地下工程所处的环境也越来越复 杂， 地面建筑对地下工程施工引起 的地表沉降和变形也越来越敏感 ，因 此隧道施工通常受 到环境影响的限制 。定性定量分析地 面沉降 、变形的 范围、大小等规律 ，研究在地下工程施工 中控制地表沉 降的方法成为 目 前地下工程领域研究 的热点。
京： 中国铁道 出版社，０ ２ ２０ ．
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浅埋 暗挖法迄今 已发展成熟 的有很多种工法 ，常用 的有全断面法、 台阶法、单眼镜法 、中隔壁法 、 单侧壁导坑法 、眼镜工法 、中洞法、隔 壁法 （ Ｄ Ｃ 工法 ）、交叉中隔壁法 （ Ｒ 工法 ） 。应根据地质条件、埋 ＣＤ 等 深 、地下结 构断面形式的不同而选择合理的施工方法 ， 这是一个受 多种 因素影响的动态 的择优过程。对 于软弱地层中修建大跨地下洞室 ， 就单 从控制地层沉 降这个 目标而言 ，采用交叉 中隔壁法 （ Ｒ 工法 ）、隔壁 ＣＤ 法 （Ｄ Ｃ 工法 ）、眼镜工法 、中洞法造成的地表沉降量较小。对于地表变 形控制要求非常高的工程 ， 采用盖挖逆筑法和近年来发展起来 的洞桩法 不失 为控制地表沉降的 良 好方法。
巯蟊
工 程 科 学
５Fra Baidu bibliotek５
浅埋 暗挖 隧道施工 引起 的地表沉 降研 究
顾 梅
（ 贵州省桥 梁工 程总公司 ，贵州贵 阳 ５ ０ ０ ） ５０ １
摘 要 对 暗挖 隧道施工 引起的土体 变形机理 进行分析 ，对地表沉 降技术进行 阐述 ，并从 施工工法 、施工顺 序优化 、等 方面对控 制地表变形
３２ 施 工 顺 序 优 化 ．
２ 沉 降控 制技 术 施工时为避免隧道拱部覆盖层 自承载力差 ，造成 隧道拱部下沉 ，该 段施工按 “ 管超前 、严注浆 、短开挖 、弱爆破、强支护 、早封闭、勤量 测 、速反馈、紧衬砌”的施工原则施工。采用短开挖法减震控制爆破 ， 加强超前支护和初期支护 ，最大限度地减少对 围岩 的扰动 ，减少地 面沉 降、围岩变形和保护围岩的天然承载力 ， 并采取二衬紧跟的施工措施 。 在施工 中地表和洞 内每隔５ 布设一观测断面 ，加强量测工作。 ｍ