城市淺埋暗挖地鐵隧道沉降控制與分析目錄1、摘要2、工程概況3、沉降控制基準(zhǔn)值的確定3.1建筑物相鄰柱基間距小于或等于沉降槽拐點(diǎn)i

時(shí)3.2建筑物相鄰柱基間距大于或等于2i

時(shí)4、沉降控制預(yù)警值的確定5、監(jiān)測(cè)方法6、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果6.1地表沉降實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與理論分析6.2房屋沉降實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與理論分析7、結(jié)束語(yǔ)摘要根據(jù)地面建筑物沉降、地面沉降變形的不同要求對(duì)沉降控制問(wèn)題作出分析，給出了相關(guān)的控制基準(zhǔn)經(jīng)驗(yàn)公式，結(jié)合南京地鐵鼓樓站-玄武門(mén)站區(qū)間隧道施工具體情況，對(duì)淺埋暗挖隧道地表、建筑沉降進(jìn)行細(xì)致監(jiān)測(cè)，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行較為深入的分析，闡述在設(shè)計(jì)及施工淺埋暗挖地鐵隧道時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)，以供類(lèi)似工程參考。引言隨著城市地鐵在我國(guó)的陸續(xù)興建，淺埋暗挖法在地鐵隧道施工中得到廣泛的應(yīng)用，因位于鬧市區(qū)，隧道上方建筑物、管線(xiàn)、道路、車(chē)流、行人密集，如何保證隧道的施工安全，是最重要的。由于隧道埋置深度小，隨著地層物質(zhì)被挖出，自洞室臨空面向地層深處一定范圍內(nèi)地層應(yīng)力場(chǎng)將發(fā)生調(diào)整，宏觀表現(xiàn)為地層物質(zhì)的移動(dòng)，施工引起的地層變位將波及地表，產(chǎn)生地面沉降，形成施工沉降槽，過(guò)大的地面沉降和地層變位將直接危及地面建筑物的正常使用，進(jìn)而危及施工安全，因此施工中必須對(duì)有害沉降進(jìn)行控制，這就要解決沉降的控制基準(zhǔn)問(wèn)題，并通過(guò)控制基準(zhǔn)在施工過(guò)程中對(duì)地面建筑、地表沉降等，在理論分析指導(dǎo)下進(jìn)行有計(jì)劃的監(jiān)測(cè)，以監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù)，對(duì)暗挖隧道施工進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理。工程概況南京地鐵南北線(xiàn)一期工程X標(biāo)鼓樓站～玄武門(mén)站區(qū)間隧道開(kāi)挖方法為礦山法，總長(zhǎng)2126延長(zhǎng)米，主要難點(diǎn)包括大跨度斷面隧道和穿越淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層段隧道的施工。1、大跨度斷面為停車(chē)渡線(xiàn)，渡線(xiàn)段長(zhǎng)333m，實(shí)際施工開(kāi)挖最大斷面（17.56m×11.39m）。該段覆土厚度11.9～17.30m。地質(zhì)情況從上至下依次為松散～稍密狀雜填土、軟塑狀粉質(zhì)粘土、殘積土、強(qiáng)風(fēng)化安山巖、中風(fēng)化破碎安山巖。區(qū)間地下水主要為松散層的孔隙潛水和基巖裂隙水，地下水位埋深1.2～4.5m。如下圖。隧道大跨度斷面圖片該段地表建筑物、地下管線(xiàn)較密集且安全度較低。地表有二層以上建筑物19幢，建筑物最早年代為1947年，基礎(chǔ)為條基，部分建筑物已有多條裂縫；2、軟流塑段：玄武門(mén)站南端有307m的軟～流塑地質(zhì)段，隧道斷面跨度6.5m，高6.6m，該隧道段所處淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層具有高壓縮性，高靈敏度，易產(chǎn)生土體流動(dòng)、開(kāi)挖面不穩(wěn)等現(xiàn)象，地面有五層住宅樓3幢和兩層磚房?jī)商帲槊駠?guó)時(shí)期建筑），基礎(chǔ)為條基，并穿越市區(qū)道路。3.沉降控制基準(zhǔn)值的確定沉降控制基準(zhǔn)由兩個(gè)方面確定：其一是出于環(huán)控的需要；其二是出于隧道工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定本身的需要。實(shí)施的控制基準(zhǔn)必須兩者兼顧。沉降對(duì)城市環(huán)境、隧道結(jié)構(gòu)本身造成的危害主要表現(xiàn)在地面建筑物的過(guò)量?jī)A斜及地下管線(xiàn)的變形、斷裂而影響其正常使用和威脅結(jié)構(gòu)安全。通常的地面沉降控制值即是出于對(duì)環(huán)境和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定要求的考慮，其根據(jù)主要來(lái)源于已有的建設(shè)規(guī)范及以往的工程實(shí)例。但是由于地面建筑及地下管線(xiàn)種類(lèi)繁多、結(jié)構(gòu)等級(jí)各異，線(xiàn)路穿越的地層不同，若均用同一基準(zhǔn)值控制，難免產(chǎn)生某些地段過(guò)于保守，造成經(jīng)濟(jì)損失，某些地段又出現(xiàn)危害性沉降的弊端。為了使給出的沉降控制值基準(zhǔn)既保證建筑物及地下管線(xiàn)的安全，又使建筑成本較為經(jīng)濟(jì)，有必要對(duì)控制基準(zhǔn)作較深入的分析，使其盡量適應(yīng)各類(lèi)建筑及地中管線(xiàn)的需求及盡可能符合工程實(shí)際。3.1地表、地面建筑的沉降控制基準(zhǔn)

沉降對(duì)地面建筑的危害主要表現(xiàn)在地面的不均勻沉降引發(fā)的建筑物傾斜（或局部?jī)A斜）。在“建筑地基基礎(chǔ)規(guī)范”中對(duì)各類(lèi)建筑物的允許傾斜值已明確規(guī)定。因此，對(duì)建筑物而言，允許最大差異沉降（不均勻下沉）作為地面沉降的控制條件，本文以橫向沉降曲線(xiàn)分加以分析。地下工程在施工時(shí)產(chǎn)生沉降，在其影響范圍之內(nèi)將對(duì)上部建筑物產(chǎn)生不良影響。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，地表沉降規(guī)律（橫向）可以采用著名的Peck曲線(xiàn)描述（如圖1所示）,圖1地表沉降橫向預(yù)測(cè)示意圖Peck方程為：χ—距隧道中心的距離；S—距隧道中心為的地面沉降量；Smax—隧道中心處最大沉降量；i—沉降槽寬度系數(shù)，采用經(jīng)驗(yàn)公式：φ—為弱面內(nèi)摩擦角。H—覆土厚度；R—計(jì)算半徑；對(duì)于非圓形結(jié)構(gòu)，其等效半徑為：其中A為非圓形結(jié)構(gòu)的面積。3.1建筑物相鄰柱基間距小于或等于沉降槽拐點(diǎn)i時(shí)

由基礎(chǔ)產(chǎn)生的傾斜值不大于相應(yīng)建筑物允許傾斜值可知：△S/L≤[?]（3）△S—差異沉降值；L—建筑物相鄰柱基礎(chǔ)間距；[?]—建筑物的允許傾斜。由沉降槽曲線(xiàn)可知，在拐點(diǎn)i處曲線(xiàn)斜率最大，以此極限條件下的坡度值不大于相應(yīng)建筑物允許傾斜值作為限制條件。此時(shí)，差異沉降（不均勻沉降）達(dá)到最大（如圖2-a所示），從而得允許最大沉降差為：△S≤[?]×i(4)由Peck曲線(xiàn)可知，當(dāng)χ=i時(shí)，得出地表下沉的最大斜率為：

Kmax=(0.61/i)×Smax(5)由極限條件Kmax≤[?]即Smax×0.61/i≤[?]，并假定建筑物最大允許傾斜與Kmax相等，此時(shí)，地表最大允許沉降量為：

Smax=(i/0.61)[?](6)3.2建筑物相鄰柱基間距大于或等于2i時(shí)此時(shí)，沉降對(duì)建筑物的影響除傾斜外還含有基礎(chǔ)的撓曲變形，圖（2-b）表示了建筑物基礎(chǔ)受彎的最不利位置，當(dāng)沉降過(guò)大時(shí)，有可能導(dǎo)致建筑物基礎(chǔ)的斷裂及上部結(jié)構(gòu)壓性裂縫的產(chǎn)生。由于不同建筑物基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的受力條件、荷載分布、建筑等級(jí)等不盡相同，難以準(zhǔn)確地加以描述，本文以建筑基礎(chǔ)的允許應(yīng)變作為計(jì)算控制基準(zhǔn)的極限條件。即：式中：；[ε]=[σ]/E；[σ]—基礎(chǔ)的極限抗拉強(qiáng)度；E—基礎(chǔ)彈性模量。圖2-a圖2-b圖2隧道施工對(duì)建筑物影響示意圖4.沉降控制預(yù)警值的確定根據(jù)上述計(jì)算公式并結(jié)合鼓-玄區(qū)間隧道埋深、地質(zhì)水文情況以及各項(xiàng)物理指標(biāo)，擬訂如下沉降控制預(yù)警值供施工參考。隧道施工的安全標(biāo)準(zhǔn)以F值確定：

F=實(shí)測(cè)變形值/管理允許值F＜0.8—安全;0.8≤F＜1.0—注意;F＞1.0危險(xiǎn)?？刂茦?biāo)準(zhǔn)表

(表中各項(xiàng)預(yù)警值供施工參考，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)節(jié))量測(cè)項(xiàng)目控制范圍允許值單位建筑物傾斜全線(xiàn)0.003弧度工程影響范圍全線(xiàn)30m地表下沉≤Ⅱ類(lèi)圍巖30mm>Ⅱ類(lèi)圍巖19mm變形速率≤Ⅱ類(lèi)圍巖5mm/d>Ⅱ類(lèi)圍巖3mm/d4.斷監(jiān)測(cè)闊方法立（測(cè)沾點(diǎn)布困設(shè)、鼻監(jiān)測(cè)與頻率棄以及粥監(jiān)測(cè)苦方法雄）提前踐觀測(cè)央：地診表和緣瑞房屋掙沉降王在隧高道開(kāi)視挖掌授子面送超前好30元～4盛0米裳開(kāi)始脾觀測(cè)膀，1城次/綢2-誕3天挺，頻豬率逐屯漸加出密，盜布點(diǎn)噴如下套圖：圖3司：大內(nèi)跨測(cè)料點(diǎn)布膊設(shè)斷瘋面圖5.帆監(jiān)測(cè)后數(shù)據(jù)押結(jié)果趕5胖.1把.地茅表沉過(guò)降實(shí)煤測(cè)數(shù)演據(jù)與同理論糠分析鼓樓寇—玄第武門(mén)燙區(qū)間雄地質(zhì)牽結(jié)構(gòu)劃復(fù)雜啦，大江跨停加車(chē)線(xiàn)速段穿比越均府為Ⅱ搖類(lèi)圍倆巖，抖軟流校塑段短穿越霞中央殺路和項(xiàng)舊樓按房群翅，本艘區(qū)間黨地表丘沉降蠢監(jiān)測(cè)桶過(guò)程煩中，君為更惑好的第掌握嚇?biāo)淼蓝愰_(kāi)挖楚對(duì)地貼面的利影響械情況倚，除屆正常懼在隧釘?shù)揽v屢向中際心線(xiàn)斃布設(shè)染沉降溫測(cè)點(diǎn)犁外，現(xiàn)在大果跨和帶軟流濁塑段盡都布脂設(shè)了醬覆蓋捧兩條自隧道慣的主孔測(cè)斷堂面，輕以監(jiān)赴測(cè)隧巴道橫鼠向影幸響范雹圍。毀實(shí)測(cè)桂如下翻：圖及5是熟《大腰跨和諷軟流艷塑過(guò)宜樓房污段的鴨沉降沒(méi)槽橫和向分末布圖釘》；灶圖6采為《補(bǔ)隧道隔縱向禿中心閥地表將沉降遭測(cè)點(diǎn)羊隨時(shí)抵間變俊化的高曲線(xiàn)摔圖》暴。由圖秒5鼓諸玄區(qū)罩間實(shí)所測(cè)沉予降槽已數(shù)據(jù)舌可以腸說(shuō)明逝：a.糊地表瘋沉降暖橫向款影響際范圍桃約為暖5i稿；兩爪條隧岸道開(kāi)僻挖造姻成的喇橫向描地表格沉降繳槽可盈以認(rèn)消為分奮別是豪兩條況隧道革單獨(dú)付開(kāi)挖炊造成詞沉降恩槽的堆疊加嫩，疊茄加率鞋為3偷0～辟50俯%，磨橫向污影響惕范圍襲增長(zhǎng)券5～薦10杰米。b.襪沉降頂曲線(xiàn)蘆之變疑曲點(diǎn)悼i位毒于距鄭中線(xiàn)扁0.功8D使～1柔.6她D處餓,隨久著所港處圍騰巖類(lèi)工別的妖提高執(zhí)而向塞中線(xiàn)浪靠攏杜,影味響范授圍隨努之減誦少。圖6漁：隧厲道縱替向中蜜心地應(yīng)表沉舍降測(cè)岡點(diǎn)隨決時(shí)間者變化滋曲線(xiàn)惹圖從圖黨6中吼可以塘看出標(biāo)，地鋼表下相沉的緒變化蔬過(guò)程檔分為咬四個(gè)螺階段鞏：1、幸微小次變形晌階段械：當(dāng)嗚掌子特面開(kāi)孩挖到像與測(cè)很點(diǎn)距嬸離-墾1.栽0D代～-棒2.保0D背時(shí)，庭即開(kāi)訓(xùn)始對(duì)振地表毅產(chǎn)生杜一定屈的影規(guī)響，葉造成聾一定磁范圍徐內(nèi)的觀沉降雨，變初形量等約占炭總變羽形量輪的1立0～湖15南%左沸右。亂主要搖是由歇于工妹作面橋的開(kāi)閥挖導(dǎo)躬致前配方地掙層應(yīng)叮力場(chǎng)敢發(fā)生飄變化軌以及窄地下線(xiàn)水的集流失客而引滾起的楚輕微施變形蹲。2、籮變形竄急劇盞增大鍬階段耍：隨扮著掌煎子面催向前揪推進(jìn)蟲(chóng)，距虜測(cè)點(diǎn)巷在-朽1D礦～3述D內(nèi)漲時(shí),撲地表奪變形濾速率礙加速濁增長(zhǎng)丙,變艱形量倡急劇偷增大拆,此葵階段墾變形來(lái)量約越占總蔑變形刻量的蒜60述～7錫0%盟左右延。該筐階段曬變形攝主要兆是由爆于隧由道的譯開(kāi)挖姥而造蛇成邊鍬界條蕩件發(fā)弱生改撥變，雹對(duì)覆輪蓋層敞土體抄產(chǎn)生傷擾動(dòng)搖，引性起應(yīng)趟力場(chǎng)巡壽的重當(dāng)分布幫，產(chǎn)非生卸燭荷效丈應(yīng)，蘆為施飄工過(guò)礎(chǔ)程中確主要威沉降厚階段保。3、鐵緩慢劈燕變形瀉階段針：當(dāng)雜掌子叛面向盈前開(kāi)扶挖超冠過(guò)測(cè)餐點(diǎn)3館.0矛D以高后,經(jīng)變形踏速率孝開(kāi)始寶減緩忌,變鑰形量趨緩慢銹增加潤(rùn),沉就降曲滾線(xiàn)開(kāi)鉤始收集斂,引一直庫(kù)延續(xù)儲(chǔ)到5震.0杜D,侍此階坦段變?nèi)拘瘟靠蚣s占滴總變海形量扯的1停0～痕15落%左棟右。4、稈變形谷基本追穩(wěn)定功階段增：當(dāng)統(tǒng)掌子請(qǐng)面距騾測(cè)點(diǎn)飽5.岔0D闖后,育沉降犁增長(zhǎng)灑緩慢臨,直架至延燈續(xù)到溫8.倡0D脆,地鄉(xiāng)豐層趨犬向穩(wěn)潔定狀她態(tài),洗此階除段變息形量拒約占云總變半形量殼的5坊%左襯右;宿沉降拒穩(wěn)定貼于距貼掌子沙面5企～8鎮(zhèn)倍洞走徑處跑。6.部2房倦屋沉瘦降理冒論分岸析與含實(shí)測(cè)救數(shù)據(jù)南京榨地鐵叼鼓-衰玄區(qū)帶間隧束道房簡(jiǎn)屋覆吃蓋密新集，效沉降海難以礦控制繭，應(yīng)盯根據(jù)和經(jīng)驗(yàn)恩公式碌計(jì)算塔、并港考慮浸工程版具體尿情況類(lèi)確定晴建筑絲式允許臭沉降鄙值。大跨緣瑞段宏：i養(yǎng)=1筑04晉61智mm來(lái)；Sma艦x=5賽1.具45衰mm汪，取霞35底.0言mm軟流末塑段序：踐i=怠56脫78皮mm瘦；Sma贏x=2與7.興92慌mm誘，取首25坑.0桿mm實(shí)測(cè)臣數(shù)據(jù)粥說(shuō)明踏，在鐮確定潮監(jiān)測(cè)沒(méi)預(yù)警襯值時(shí)妄要通兆過(guò)理鈔論的軌計(jì)算稼和綜澇合考大慮工廊程的迎地質(zhì)膀、水驕文和晉周邊大環(huán)境兼實(shí)際尾情況終并參弊照類(lèi)部似工然程來(lái)盛定。盈地鐵數(shù)隧道地在施為工過(guò)宣程中鎮(zhèn)，影僑響范累圍內(nèi)襲所有載建筑蒼都做低沉降自觀測(cè)筑。大跨派段地跪質(zhì)較動(dòng)好，熱隧道醉覆土睬厚度暮深，炮并且儉該段柜房屋更都有糖一定仔的基膠礎(chǔ)，如隧道新合理止的分編步開(kāi)娛挖對(duì)拜房屋騾沉降撫沒(méi)有反造成然太大仰的影練響。軟流叢塑段暴臺(tái)階蹦法開(kāi)帳挖施全工對(duì)蠶房屋雨影響歪較大版，該犁房屋農(nóng)修建透時(shí)，丑基礎(chǔ)正較差與（原錦為池布塘，漸后雜第填土白回填暫），跑在房犧屋沉革降達(dá)弓到預(yù)洗警值扎時(shí)，沸監(jiān)測(cè)謙數(shù)據(jù)鐮的及傻時(shí)反姑饋和圈預(yù)測(cè)殃防止蘋(píng)了意鞠外的枝發(fā)生悠；修蔽改了跟施工嚷方案省后，煙跟蹤聽(tīng)監(jiān)測(cè)感效果故很明貴顯，幸能隨柜時(shí)掌趙握反嬸饋隧誤道施梯工和駝沉降詠情況啟，進(jìn)歐行動(dòng)客態(tài)施勵(lì)工控皺制管突理。房屋蜂沉降漂變化嘩同地夕表沉危降規(guī)議律基嬸本相狠同，猴在距艙離隧鑒道掌演子面功-1解D~潤(rùn)-2闊D時(shí)鎖開(kāi)始瞇受開(kāi)秒挖影技響，旅沉降地變量熔為總扒變量籮的1刻0~腿20瘦﹪；夸距離染開(kāi)挖眾面-味1D驢~3捆D時(shí)近沉降父速率品加速案增長(zhǎng)淺，占庸總變樂(lè)量的爽50者~8藍(lán)0﹪伙；在排距離該開(kāi)挖賭面3斜D以鼻后沉擊降開(kāi)窗始變及緩，箏直到舒5D謊~9虧D以寶后沉兄降變?cè)鸸u平魯穩(wěn)。6.但結(jié)束許語(yǔ)由于姥地表粒沉降憤控制變基準(zhǔn)浮的確肉定