地鐵暗挖區間地表沉降綜合因素分析

齊峰 王兵 楊世鵬 韋龍

（1北京市軌道交通建設管理有限公司，北京 100037；2中鐵十六局集團有限公司，北京 100018）

1 工程概況

北京地鐵17號線未來科技城南區站～未來科技城北區站區間盾構始發井場地分別設置2個始發井、2個配合井，兩井之間采用標準暗挖區間施工，配合井向大里程方向左線為標準暗挖區間，右線為CRD渡線暗挖施工。

開挖前采用真空降水工藝對豎井周邊進行區域降水。臨時豎井采用倒掛井壁法進行開挖，地面以下6.75m格柵間距0.75m，其余部位格柵間距0.5m，在砂層部位環向間距1m打設2.3m長超前注漿錨管。正線開挖標準馬蹄形斷面為臺階法施工，拱部打設小導管，格柵厚度為250mm，格柵間距為500mm。渡線施工采用CRD法施工，過風險源部位拱部進行深孔注漿加固土體。

2 沉降原因分析

發生沉降預警后由監理單位組織施工各方召開預警響應會，對沉降原因進行分析，制定處理措施。同時中鐵十六局地鐵公司成立調查分析小組，對區間暗挖施工地表沉降預警進行調研。通過對未來科技城南區站～未來科技城北區站區間水文地質及周邊環境調查、施工設計參數的了解、施工過程中存在問題的詢問和施工過程中對應監測數據的分析，得出如下結論：

1）北京地鐵17號線01標此次調查的暗挖區間水文地質較為相近，由上向下均為雜填土、粉細砂、粉質黏土及粉細砂層，暗挖結構處于粉質黏土及粉細砂層中。暗挖拱頂以上3～5m均為自穩能力較好的粉質黏土層，在開挖過程中未出現塌方現象，結構自身風險可控。

2）未來科技城南區站～未來科技城北區站區間暗挖段在施工過程中雖然地表沉降范圍及數值均過大，但目前沉降區域周邊無任何管線及構筑物，且施工過程中無塌方現場，不會造成地面塌陷，環境風險基本可控。但在過路區域需進行沉降預判，做好施工預控措施。

3）此次地表沉降范圍及數值均過大的主要原因有：

①未來科技城南區站～未來科技城北區站區間位于濱河公園內，雜填土較厚，填土成分復雜，力學性質差，土質松散～中密，均勻性穩定性差，粉質粘土②層與粘質粉土②1層為新近沉積層，力學性質較差，自穩能力差，壓縮模量為2.2～5.1MPa，高～中高壓縮性。碾壓欠密實是引起地表沉降的主要原因。

②沉降區域地下水較為豐富，施工中采用真空降水措施，降水過程中造成土體固結，是造成地表沉降的重要原因。

③部分沉降點位于施工車輛行駛區域，施工車輛對周邊土體的碾壓造成該部位沉降過大。

④根據地勘資料中地面沉降地質災害現狀評估說明，該區間處于昌平沙河～八仙莊沉降區域，正處于沉降發展階段，目前年沉降量平均為66.5mm。

⑤未來科技城南區站～未來科技城北區站區間施工場地位于濱河公園內，近期公園綠化人員園林灌溉較多，導致土體出現水沉現象。

3 沉降因素權重分析

為了分析該區域沉降原因，向后續施工提供參考依據，結合相關單位意見，對各施工工序沉降因素進行分析：

DB-01-01地表點位于盾構配合井北側10m位置，該點位于區間正線上方，重車不會對該區域進行碾壓，目前下方區間暫未開挖。

DB-01-04地表點位于盾構配合井西側10m位置，為重車行走道路內。

DB-01-05地表點位于盾構配合井南側5m位置，該點位于區間正線上方，重車對該區域進行碾壓，目前下方區間開挖通過。

DB-01-06地表點位于盾構配合井南側10m位置，該點位于區間正線上方，重車對該區域進行碾壓，目前下方區間開挖通過。

DB-04-01地表點位于盾構配合井南側28m位置，該點位于區間正線上方，重車極少對該區域進行碾壓，目前下方區間開挖通過。

3.1 重車碾壓方面的影響

該區域進行整體區域降水，DB-01-05及DB-01-06位于渣土場西側，施工過程中為土方裝運場地，而DB-01-04為運輸道路區域，DB-04-01及DB-01-01為非重車碾壓區域。

根據沉降數據及沉降點所處位置進行比較，DB-01-05、DB-01-06、DB-04-01及DB-01-01均位于區間正上方，但DB-01-01下方區間暫未開挖，其余3點進度情形較為相近，DB-04-01 目前沉降為78.9mm，DB-01-05 及DB-01-06比DB-04-01多沉降約52～78mm，則在正線上方重車碾壓預計造成地表沉降在50～80mm。

3.2 開挖對沉降的影響

DB-01-01與DB-04-01均位于區間正線上方，同時均不在重車碾壓區域，不同之處在于DB-04-01下方正線開挖完成，而DB-01-01下方正線暫未開挖，根據兩點差值可認為開挖對沉降影響在35mm左右。

3.3 降水造成土體固結對沉降的影響

表1 未來科技城南區站-未來科技城北區站區間沉降分析

根據以上分析及DB-01-05、DB-01-06 最終沉降量，得出剩余沉降量為44～74mm，根據深層點與地表點比較，此沉降量大部分為降水造成松散土體固結導致。

該區間向北將下穿濱河路，為下穿管線及市政道路提前做出預判，暫對場地內沉降槽進行分析，DB-01-08、DB-01-09、DB-01-010、DB-02-06、DB-02-07及DB-02-08為垂直線路的6個點，位于配合井北側，工況及進展一致，目前沉降值分別為60.6mm、75.6mm、70.5mm、71.6mm、59.6mm及73.7mm，差異沉降在10～15mm，傾斜率最大為3‰。預計過路階段也為此數值。

根據以上數據分析，沉降原因權重分析如表1。

4 控制措施

項目部為確定原因分析的正確性，同時采取以下控制措施：

1）在地表監測點附近增設深層監測點，深層監測點要伸入至雜填土下粉質黏土層，通過兩者之間數值變化分析地層變化情況。若地表監測點數值遠大于深層測點，則可斷定暗挖施工對地表沉降影響不大。

2）在重車行駛區域鋪設鋼板，防止重車碾壓對監測數據造成影響[1]。

3）未來科技城南區站～未來科技城北區站區間開挖過程中將上下臺階步距調整為3m左右，及時做到快封閉要求。

4）加大人力、物力投入，加快初支開挖、格柵架設、小導管打設注漿及噴錨，減少掌子面暴露時間。

5）及時進行初支背后回填注漿，確保初支背后密實。

6）后續下穿風險源時，與管線產權單位密切溝通，確保下穿施工過程中管線的安全。

7）暗挖施工過程中做好地表、洞內監測及現場巡視工作，發現異常及時分析原因并進行處理，保證結構自身及周邊環境風險可控。

5 結語

地鐵施工中，要選用合適的量測方法和數據分析方法，對關鍵部位施工做到有的放矢，保證施工及周圍建筑物的安全。如何控制地鐵施工過程中地表沉降是施工的難點之一。特別是在地鐵路線附近居民、建筑密集、交通比較發達的地方，若地表沉降控制不到位，不僅影響路面交通，還影響沿線附近的建筑，甚至導致建筑倒塌，造成安全事故。因此，在地鐵施工過程中，一定要做好地表沉降的監測及預測，為地鐵施工提供指導。同時，針對可能出現嚴重情況的地表采取相應的控制措施，以保證地鐵施工的安全進行。