浅埋暗挖法地铁隧道地表沉降监测分析

1、概 述

浅埋暗挖法施工的重难点在于加固软弱地基，施工中应采用钢性的复合衬砌结构并且选用合理的开挖方法，同时对于现场施工进行现代技术的监测。浅埋暗挖法具有很大的灵活性、能够做到不大范围拆迁、对周围居民的影响也较小、并且不影响周围交通以及造价低廉等优势，因此在城市地铁建造中得到了广泛应用。随着近年来我国大城

市为了缓解自身拥堵的交通压力，地铁建设如火如荼开展 ，使得交叉近接隧道施工成为了轨道交通建设的难点内容 ，同时对于在施工的过程中对于施工地点的周围沉降有了更为严格的控制，文献中对于浅埋暗挖法的隧道施工方法已经有了很多的论述，但是对于三层结构的交叉接近的地铁隧道施工，还没有比较完整的文献记载。

本文采用的案例是某城市在地铁隧道建设中对于现场的地表沉降监测 ，对于在地铁隧道施工中的浅埋暗挖法所产生的地表沉降的规律进行分析，对于在地铁隧道施工中地表发生沉降的原因进行分析，并且找到有针对性的改良措施，希望能够给其他的工程技术人员以参考和借鉴。

2、工程概况

2. 1 基本工程概况

研究的地铁是两条地铁线路交叉的换乘车站，在隧道的设计上也有多重的交叉，因此整体布局比较复杂。整体具有三层，分别是地铁五号线以及六号线的隧道，整体拱

顶的覆土深度大概为2 4米。

2 . 2 隧道开挖的总体过程

根据现场的地形特点，施工技术人员确定了施工隧道施工的总体的部署方案：最先开始隧道挖掘的是下层6号隧道，然后封闭完成静待一段时间，检测的仪器显示周围的土层变化比较稳定的时候，再进行下面的五号线隧道的挖掘工作。在交叉隧道的挖掘中，比较容易出现安全事故，为了施工人员的作业安全，需要尽可能的减少两条地铁线路的隧道在进行挖掘的过程中对于彼此的影响，在地铁六号线的隧道拱顶上我们可以采取注浆加固的方式，注浆的范围在十米左右，注浆之后的岩体能够保持比较好的稳定性 ，确保在隧道的挖掘过程中不发生坍塌，能够有效保障施工作业人员的生命安全。

对于隧道主要的挖掘方式我们可以采用短台阶的方法，同时要注意对于岩石表面的爆破我们主要采用的光面爆破的方法，这样可以有效的避免爆破活动对于周围土层的干扰。隧道在开挖以后要做好相应的支护工作，比如说在隧道内部挂钢筋网以及放置钢架等多种措施进行施工。

3、对地表沉降进行监控量测与分析

3.1 如何布置检测点

我们可以根据在实际施工中地铁隧道展现的非线性的变化规律来进行设置地表沉降的变化观测点，整体的布置原则是与隧道保持垂直的方向，监测点的距离控制在五米左右，同时由北向南总计划分为六排。

3.2 对于监测得到的数据进行分析和讨论

我们可以选取一个断面的三个观测点进行仔细分析，得到地表变化的累计曲线。图 1 就是展示的是在地铁隧道施工中对于周围的地表沉降影响变化的累计曲线，横坐标是开挖的时间，纵坐标是累计的地表沉降量。图2是表示地表沉降的速度，其中横坐标代表土体被开挖的时间，纵坐标表示的是当隧道开挖的时候对于地表沉降的影响曲线

4、地表沉降的规律分析

4.1 总体分析

通过地表的沉降变化规律图像，我们可以总结到，在地表发生沉降变化的初期阶段，地表的沉降数量比较小并且变化的速度比较和缓。在监测点的个别位置出现负沉降 ，这就说明监测点出现了隆起现象，但是整体的沉降速度并没有十分明显的变化。在这一时期的沉降量站总体沉降量的3 % ,这个阶段属于缓慢沉降的阶段。等待这一阶段之后便是沉降加速发展的阶段，这个阶段约占总体沉降量的 7 0 %左右，属于沉降量急剧变化的阶段。在下图中我们可以看到在这个阶段沉降的变化速度是最快的，同时沉降的变化数量也是最多的。如果看到曲线在经过一定的增长之后重新变得缓和，这是一种台阶式的增长方式。在沉降急速增加的过后属于速度衰减的阶段，这一个阶段的沉降量约占总体成交量的 15 %左右，在沉降量衰减到一定的程度之后就变为一种稳定变化的时期，沉降量只有小范围的增加，我们可以认为沉降量达到稳定时期，不会再发生比较大规模的沉降。

4 . 2 地表沉降的速度变化规律

我们可以从图中看出地表沉降的速度变化规律，在急剧沉降的阶段速度变化比较大，并且速度变化在每一个监测点都是正直，但是沉降变化的数量并不大，并且不能够持续比较长的时间。随着离开地面的距离越来越大，整体的沉降量也在逐渐减小，呈现出一种稳定发展的趋势，沉降的数量逐渐达到收敛的状态。

4 . 3 地表沉降的原因分析

通过开挖的顺序我们可以看出，刚开挖的隧道的施工面会有数量比较大的沉降，同时由于多条隧道同时的开挖 ，导致整体土层受到比较大的震动，这也是发生较大沉降的原因。如果在隧道开挖的过程中，有着超前开挖的现象 ，也会造成土体发生震动，进而会产生地表发生一定数量的沉降。

5、结束语

(1) 产生地表沉降变化的主要原因是地下结构土体的重复振动，导致土体变形的叠加效应。本工程采用台阶法开挖，上下台阶的协调施工对于地表沉降有重大影响，我们需要选择合理的上下台阶的开挖距离，尽可能减少地表沉降。同时在地下结构进行施工时，减少施工体系的转换，以免对于整体产生不利影响增大实际的地表沉降量。

(2) 在进行台阶法施工时，需要临时加仰拱，进行注浆固结，这样才能够有效控制地表的沉降，使得地表沉降量达到收敛作用，但是这种做法不利于上台阶沉降的控制。

在进行隧道开挖的过程中及时设置临时的仰拱，可以有效增强隧道的支撑强度，防止地表沉降量过大。

转载：作者：孔乐

青岛市市政工程管理处