地鐵雙連拱隧道施工引起地層變形分析

侯春山

摘要： 淺埋暗挖法在地鐵建設中應用日益廣泛，大斷面隧道亦愈來愈多，大斷面雙連拱隧道開挖引起地層變形大，施工難度大。本文以西安地鐵四號線飛天路～航天大道站區間四線雙連拱隧道為背景，采用現場監控量測手段，對隧道開挖引起的地表沉降及管線變形變化特征進行分析。對類似工程的設計施工具有一定的參考價值。

Abstract： Shallow buried and excavated method is widely used in subway construction， and large-scale tunnels are increasing. Large-scale double-arch tunnel excavation causes large strata deformation and construction is difficult. In this paper， the surface subsidence and the deformation characteristics of the pipeline caused by the tunnel excavation are analyzed by means of field monitoring and measurement in the background of the four-track double-arch tunnel between Feitian Road and Hangtian Road of Xi'an Metro Line 4. It has certain reference value for the design and construction of similar projects.

關鍵詞： 雙連拱隧道；地表沉降；管線變形；監控量測

Key words： double-arch tunnel；surface subsidence；pipeline deformation；monitoring measurement

中圖分類號：U456.3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）19-0080-03

0 引言

隨著城市規模的不斷擴大，城市軌道交通迅速發展，淺埋暗挖法在地鐵建設中應用日益廣泛。該方法具有靈活都變，對地面建筑、道路和地下管線影響小，拆遷占地少，施工場地小等優點。淺埋暗挖法按照管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤量測十八字方針進行隧道設計和施工。其中監控量測是淺埋暗挖法信息化設計與施工的重要手段。監控量測可以了解各施工階段地層與支護的結構動態，把握施工過程結構所處的安全狀態，判斷施工對周圍環境的影響程度，尋求預防辦法。通過監測了解該工程客觀條件下表現出來的一些地下工程施工規律和特點。

四線大斷面雙連拱隧道在地鐵施工中例子尚少，對隧道施工監測數據分析研究少，本文以西安地鐵四號線飛天路～航天大道站區間四線雙連拱隧道為背景，采用現場監控量測手段，通過對隧道開挖引起的地層變形及管線變形變化特征進行分析，為類似工程的設計施工提供借鑒。

1 工程概況

1.1 概述

地鐵四號線飛天路站～航天大道站區間，自飛天路站起，沿神舟四路地下敷設，到達航天大道站。區間長596.625m。航天大道站站前設置雙停車線。外側兩正線線間距為15.5m，停車線線間距為5m。結構布置見圖1。區間從施工橫通道向車站方向開挖。

隧道側上方存在DN600給水管等管線。

1.2 工程地質及水文地質情況

區間所在場地地層自上而下依次為第四系全新統人工填土，上更新統風積新黃土、殘積古土壤，中更新統風積新黃土、殘積古土壤等地層。隧道洞身位于地下水位以上。區間隧道圍巖為Ⅳ級。

區間隧道拱頂埋深17～26m。地質縱剖面如圖2所示。

1.3 區間結構及施工工法

1.3.1 區間施工工法

受雙停車線及埋深影響，區間采用淺埋暗挖法施工。斷面寬度大，存車線線間距小，根據結構布置，選擇中導洞法施工，兩側正洞采用CRD法施工，中洞開挖完成后左線隧道先行掘進。采用?108管棚超前支護，間距0.4m。

1.3.2 區間結構

區間結構采用雙連拱結構，復合式襯砌，斷面總寬度約為22.8m，高度約為10.6m。結構尺寸見圖3。

2 監控量測特征點布設

監測量測布置嚴格按照《城市軌道交通工程監測技術規范》GB 50911-2013布設，包括支護結構變形、地表沉降及管線變形。

本次以已完工2#施工豎井向北100m隧道監測數據為依據，取3個橫斷面和隧道中線處測點為特征點分析變形特征。（圖4）

洞內測點布置如圖5所示。

3 支護結構及地面沉降變形分析

3.1 支護結構變形分析

區間隧道每一導洞施工均進行洞內位移監測，從監測數據看，除表1測點外，其他測點變形量均小于1cm。

以上數據累積量均已超過警戒值，局部點發生突變，其他各項監測數據速率穩定，在注意初期支護節點連接后未有測點數值突變。

3.2 地表沉降分析

圖6～圖7分別為雙連拱隧道開挖引起的地表橫向沉降槽，隧道寬度范圍內對應測點3～9。從其中三個斷面沉降分布可以看出，雙連拱隧道沉降槽分布特征明顯，隧道開挖引起隧道輪廓外10m范圍內（約42m）地表沉降。