广州地铁六号线盾构隧道施工引起地面沉降研究

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1、广州地铁六号线盾构隧道施工引起地面沉降研究　　摘要：本文对广州地铁六号线二期盾构六标隧道施工过程的地面沉降监测数据进行分析，探讨了盾构施工过程地表沉降规律及其影响范围和程度，包括沉降槽分布形式、沉降随时间发展规律、影响沉降的主要因素等。研究结果对类似工程施工过程的地面沉降监测、隧道周边建（构）筑物的保护及盾构机掘进参数的优化具有参考价值。关键词：盾构施工地面沉降中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：引言目前我国有28座城市获批轨道交通建设，其中12座城市已经开通地铁。地铁隧道盾构施工以其独特的施工工艺特点和较高的技术经济优越性，在隧道施工中广泛得到采用。6地铁隧道多位于城市中心繁华地带，

2、地下管线和周边建筑物众多，在盾构施工过程中，由于水土流失或机械振动均可能造成地层扰动，必然带来一定地面沉降。广州地区地质条件复杂，不同地层的沉降情况不一，但盾构施工的沉降规律基本一致，因此本文对广州地铁六号线二期盾构六标隧道施工过程的地表沉降规律及其影响范围进行研究，以期对今后类似工程的地面建、构筑物及地下管线的保护、施工参数的优化提供参考。2工程概况广州地铁六号线二期盾构六标区间隧道采用盾构法施工，由两条并行的单线隧道组成，左右线隧道总长约5774m，全线沿开创大道行进，道路范围内主要有机场输油管，燃气、电信及电力等重要管线，道路两侧为大型楼盘和普通民房，重要监测对象有北二环高架、高压电塔及

3、隔陂涌桥等。隧道掘进采用德国海瑞克公司生产的土压平衡式盾构机，刀盘直径6.28m，采用盾尾同步注浆（砂浆）方式。隧道衬砌采用预制钢筋混凝土管片，管片环外径6.0m，内径5.4m，管片宽度1.5m。隧道洞身以Ⅳ，Ⅴ类围岩为主，多处为富水砂层，并有大量孤石和多处孤石群，对掘进及地面沉降造成非常大影响。3沉降观测方法3.1观测仪器采用徕卡NA2+GMP3精密水准仪，3M铟钢尺进行沉降观测。按精密水准测量技术要求作业，高程中误差≤±2.0mm，相邻点高差中误差≤±1.0mm。3.2测点布设一般情况下，沿隧道中线上方地面每隔10m布设一个沉降观测点，每隔30m垂直于隧道中线布设一个监测横断面，横断面上距

4、中线每隔5米共布设5个观测点，其中隧道中线上方一个点，左右各两个点。对于软弱土层、或埋深较浅的区域，特别是周边有建筑物或地下管线的情况下，加密布设监测断面和测点。3.3沉降观测频率6正常情况下，盾构机刀盘前20m和后50m范围每天观测1-2次，随施工进度递进，范围之外的监测点每周观测一次，直至稳定。当沉降或隆起累计超过规定限差（-30/+10mm）或单次沉降量超过3mm时，加大监测频率和监测范围，必要时每隔一个小时持续监测。4沉降分析4.1横断面沉降分析地铁隧道基本上为同向双线，施工过程中，为了避免地层扰动过大，先行隧道掘进100米左右后，下一隧道开始始发掘进，广州市轨道交通六号线延长线盾构六

5、标萝香区间盾构施工为左线先行掘进，掘进至100米后右线始发。为便于分析，现选取地层非常软弱，盾构通过前已经提前加密布设了沉降横断面监测段为例，从监测情况来看，该段范围内的沉降点累计沉降量较大。从下图1可以看出，一般情况下，隧道中线上方沉降量最大，沿两侧逐渐减小，大部分沉降曲线形状基本符合PECK的正态分布曲线，左右线基本对称。图1先行隧道横断面沉降图（左线先行）表1左线累计沉降量统计表6在分析双线沉降量的过程中发现，有一部分沉降曲线左右并不对称，特别是后行隧道沉降曲线，大部分向先行隧道一侧偏移，即先行隧道一方地表沉降量较大，这除了与左右地质条件差异有关外，主要是由于受先行隧道的影响。因此，后行

6、隧道地表沉降量最大值往往不是在隧道中线上方，而是出现在左右线隧道之间偏向后行隧道中线附近，当左右线间距较小时，这种情况更为明显。图2后行隧道横断面沉降图（右线）表2右线累计沉降量统计表（后行隧道）4.2横断面沉降槽分布从以上图表及施工过程中的沉降监测统计可以看出，正常情况下，发生沉降的范围一般在距离中线10米范围内，累计沉降超限集中在5米范围内。关于横断面沉降槽分布规律前人已进行过大量研究，提出了很多沉降槽计算模型，如Peck公式（1969），Attewell公式（1981），O’Reilly-New法（1982），藤田法（1982）等。其中应用最广泛的是Peck公式，其他公式基本可看作是对P

7、eck公式的修正，仍保留沉降槽形状服从正态分布的假定。Peck公式对描述均匀地层条件下单线隧道的对称沉降槽分布较适合，但如前所述，由于地质原因、线路转弯以及先行隧道的影响，实际沉降槽曲线往往并非对称，本文采用高斯峰值函数（GaussianPeakFunction）进行拟合：图3沉降槽分布示意图6从沉降槽曲线形状可看出，沉降槽没有明显的边界，一般地，将左右两个反弯点A，A′之间的宽度定义为沉降槽宽度