1、长沙地铁盾构隧道软土区间施工监测与安全分析摘要：近年来，我国各大城市迎来了地铁建设的高峰期。地铁隧道施工不可避免地会对周围土体产生扰动或破坏，导致地表和周边建筑沉降，而沉降控制的好坏直接关系到隧道结构和周边建筑的安全。为了解长沙地铁 2 号线体育公园站一长沙大道站盾构区间的沉降状况，结合沉降监测数据，分析盾构施工区段的沉降状况及规律。监测结果表明，该盾构区段施工未引起地表及周边建筑产生较大沉降，各沉降监测值均满足规范要求，可为其他地铁施工监控分析提供参考。 关键词：地铁；沉降；盾构法；施工监测 中图分类号：U458.1 文献标识码：B 文章编号：1008-0422（2013）02-0101-0
2、2 1、引言 近年来，随着城市交通量的急剧增长，地面交通拥挤现象日益严重，合理开发利用地下空间已成为解决交通堵塞问题的有效途径。地铁作为一种现代化的地下交通工具，具有安全可靠、准时方便、污染少、耗能低以及运输速度快等优点，有着广阔的发展前景。目前，我国诸多城市已迎来地铁建设的高峰期。 在地铁隧道施工方法中，盾构法因具有智能、安全、快捷、适应性广等优点，而得到广泛推广和应用。但盾构法施工不可避免地会对周围土体产生扰动或破坏，引发不同程度的地层位移和变形，最终导致隧道上方地表沉降，甚至地面坍塌事故的发生。因此，对盾构施工中的隧道进行沉降监测和控制显得尤为重要。本文以长沙地铁 2 号线为例，结合现场
3、监测数据，分析盾构施工区间的沉降状况，研究地表沉降规律，以确保隧道主体结构和周边环境的安全，并为长沙地铁的后续施工提供一定的指导。 2、工程简介 2.1 工程概况 长沙地铁 2 号线体育公园站一长沙大道站盾构区间，起于长沙大道站，南至体育公园站，区间沿道路两侧有地下管线密集分布，线间距为1315m，线路平面最小曲线半径为 3000m，最大纵坡为 2%，该盾构区间采用两条平行的上下行隧道，隧道直径为 5.4m，拱顶埋深为9.6m18.2m。起讫里程为 ZDKl 5+847.500ZDKl 6+734.950，左线隧道长 887.466 m，右线隧道长 887.45 m。采用盾构机由体育公园站往长
4、沙大道站方向掘进。 2.2 地质及水文条件 该盾构区间地形由白垩系泥质粉砂岩、泥质砂砾岩组成。丘顶圆状，丘脊呈北东或北北东向垄状延伸，或呈馒头状分布。人民东路站以东地势相对平坦。沿线覆盖层主要有第四系全新统冲洪积层，更新统残坡积、冲洪积层；基岩有元古界板溪群马底驿组泥质板岩、元古界板溪群五强溪组砂质板岩、元古界冷家溪群泥质板岩。 长沙地区地下水受基岩构造、地层岩性和地形、地貌、气象及湘江河流等综合因素的影响，水文地质条件较简单。按地下水类型可分为孔隙水及裂隙水。地下水补、径、排特点是：在水平方向上由南往北、高阶地向低阶地形成补给，在垂向上下伏岩土层接受上覆岩土层的渗透补给。勘察场地地下水按赋存
5、方式主要分为第四系松散层和全风化带中的孔隙潜水、强中风化基岩裂隙水、局部分布赋存于人工填土、粘性土中的上层滞水。基岩裂隙水位埋深为 3.7317.11m。勘察区内，地下水位变化主要受气候及湘江水域的控制，每年 49 月份为雨季，大气降水丰沛，是地下水的补给期，其水位会明显上升，而 10 月次年 3 月为地下水的消耗期，地下水位随之下降，年变化幅度 3.006.00m，同时在圭塘河附近地下水亦随圭塘河水位涨落而起伏变化。 3、监测内容 3.1 地表沉降槽下沉监测 地表沉降槽监测范围为上下行隧道中心线两侧 25.5 m，盾构施工段前后 20 m 范围内。监测断面垂直隧道中心线，断面间距 50 m，
6、重要地段适当加密；对于地下管线，测试断面则沿管线纵向布设。测点根据距隧道中心的距离呈梯度布置，间距 46 m。地表沉降槽布设测点横向布置见图 1。采用高精度水准仪进行监测。 3.2 建筑物的沉降和倾斜监测 地铁隧道多建在地质条件复杂、交通繁忙、地下管线密集的闹市中心，地铁周围城市建设也会使隧道结构纵向沉降。如果沉降超过安全范围，必然会使周边建筑沉降、倾斜，甚至引发建筑物倾倒。因此需对地铁周边建筑进行沉降和倾斜监测。 用冲击钻在建筑物的基础或墙上钻孔，然后放入长直径200300mm，2030mm 的半圆头弯曲钢筋，四周用水泥砂浆填实。测点的埋设高度应方便观测，对测点应采取保护措施，避免在施工过程
7、中受到破坏。建筑物沉降和倾斜测点的布置如图 2 所示。采用精密水准仪、铟钢尺等进行测量。 3.3 拱底沉降和隧道收敛变形（含椭圆度）监测 在隧道拱底处布置监测点，进行拱底沉降监测。隧道内每隔 30m 布置一个监测点。采用精密水准仪、铟钢尺等进行测量。隧道收敛的主要监测内容是盾构隧道的成型环片的收敛情况。盾构隧道内每隔 20 环布置一个监测断面。当掘进面离该断面距离小于 150m 时每天测量一次，当掘进面离该断面距离大于 150m 时每周测量一次，变形稳定后停止测量。采用收敛仪、钢卷尺直接量测。 4、监测结果分析 4.1 地表沉降槽下沉量 长沙地铁 2 号线体育公园站一长沙大道站地铁隧道全部开挖
8、完成后，上下行隧道中线处地表沉降见图 4。从图中可以看出，全线地表沉降或隆起值较小，最大沉降值为 22mm，最大隆起值为 12mm，沉降或隆起值均在安全范围内，能够满足规范要求。 4.2 建筑物的沉降和倾斜 地铁隧道周边建筑倾斜量较小，能够满足规范要求。由于周边建筑较多，在此仅列出某建筑物沉降监测数据。从图中可以看出，测点 1 最大沉降值为-5.5 mm，测点 2 最大沉降值为-10.9mm，沉降量较小，处在安全范围内。 4.3 拱底沉降 盾构完成后全线隧道拱底沉降见图 5。从图中可以看出，左线沉降值最大为-7.2mm，最小值为 0.2ram。右线最大沉降值为一 7.4mm，最小值为 0.2m
9、m。可以看出，上下行隧道拱底沉降值均较小，可以满足规范要求。4.4 隧道收敛变形 从图 6 可以看出，左线隧道收敛变形最大值为-6.24 mm，最小值为0.43mm，右线隧道收敛变形最大值为-5.2 mm，最小值为 0.44mm。收敛值较小，可以满足要求。 5、结论 本文对长沙地铁 2 号线体育公园站一长沙大道站盾构区间沉降情况作了研究，得出以下主要结论： 5.1 监测结果表明，沉降监测方法合理，监测结果准确、可靠，且能够真实反映隧道盾构过程中的沉降状况。 5.2 地表沉降、建筑物的沉降和倾斜、拱底沉降、隧道收敛变形等变形量均较小，可以满足规范对沉降的要求。 5.3 该地铁隧道沉降监测过程可为其他地铁施工监控分析提供参考。
