长沙地铁盾构隧道软土区间施工监测和安全研究

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1、长沙地铁盾构隧道软土区间施工监测和安全研究摘要：近年来，我国各大城市迎来了地铁建设的髙峰期。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、21、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

3、场监测数据，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13〜15m,线路平面最小曲线半径为3000m,最大纵坡为2%,该盾构区间釆用两条平行的上下行隧道，隧道直径为5.4m,拱顶埋深为9.6m〜18.2m。起讫里程为ZDK15+847.500〜ZDK16+734.950,左线隧道长887.466m,右线隧道长887.45mo采用盾构机由体育公园站往长沙大道站方向

4、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方式主要

5、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3.73-17.limo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4〜9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3.00〜6.00m,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2.1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25.5m,盾构施工段前后20m范围内。监测断面垂直隧道中心线，断面间距50m,重要地段适当加密；对于地

6、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4〜6m。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200〜300mm,20〜30mm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,避免在施工过程中受到破坏。建筑物沉降

7、和倾斜测点的布置如图2所示。采用精密水准仪、钮钢尺等进行测量。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、钮钢尺等进行测量。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2.1