鞏立亮+馬嘯+房敬年+耿軼君

摘 要：以深圳地鐵某線后松區(qū)間地鐵施工為背景，結(jié)合了地鐵現(xiàn)場施工監(jiān)控量測情況，對后松區(qū)間地表進行監(jiān)測并處理分析。根據(jù)監(jiān)控量測的數(shù)據(jù)及現(xiàn)場的情況，總結(jié)出后松區(qū)間在暗挖施工方法下地表產(chǎn)生沉降的原因與規(guī)律，并相應(yīng)的提出控制地表沉降的一些措施，作為后續(xù)的地鐵工程施工的指導(dǎo)，以期為類似的地鐵工程提供參考。

關(guān)鍵詞：地鐵施工；地表沉降；監(jiān)控量測；控制措施

1 概述

隨著經(jīng)濟的快速增長，城市建設(shè)步伐不斷加快，現(xiàn)階段已經(jīng)進入了高速城市化的起飛線上[1]。有學(xué)者提出“21世紀是地下空間開發(fā)利用的世紀”[2]。隨著暗挖法施工技術(shù)越來越得到普遍的應(yīng)用，地鐵建設(shè)得到不斷發(fā)展，全國各大城市多條地鐵路線不斷上馬。然而，在地鐵隧道施工中，由于地形特征、施工條件及其他方面的差異，對地表及其周圍的環(huán)境產(chǎn)生很大的影響。在地鐵施工中如何減小施工帶來的影響，降低風險，一直是地下工程界和巖土工程界關(guān)注的問題[3]。所以，在地鐵施工過程中，需要對地表的沉降規(guī)律進行分析，應(yīng)該是具體的問題具體分析，這對保證工期、提高經(jīng)濟效益具有重要的技術(shù)價值和經(jīng)濟意義。文章以深圳地鐵11#線后松區(qū)間地鐵施工過程中監(jiān)控量測結(jié)果的分析，得出地表沉降的規(guī)律，并對地表產(chǎn)生沉降的原因進行分析，提出相應(yīng)的控制措施，為后續(xù)工程的施工提供指導(dǎo)。

2 工程概述

2.1 工程概況

深圳軌道交通某線由南至北穿過深圳市福田區(qū)、南山區(qū)和寶安區(qū)，連接福田中心區(qū)、南山中心、前海中心、寶安中心、機場、福永、沙井和松崗等地，處于城市西部發(fā)展軸上，是城市中心區(qū)與西部濱海地區(qū)聯(lián)系的軌道快線，同時兼有機場快線功能。沿線共設(shè)置有17座車站，其中地下站13座，高架站4座；全線平均站間距為3.2km最大站間距位于碧海站～機場站（7.2km），最小站間距位于橋頭站～塘尾站（1.7km）。

后松（后亭站～松崗站）區(qū)間段位于深圳市寶安區(qū)后亭站至松崗站之間，區(qū)間從后亭站出站，先后通過茅洲河、廣深高速公路橋、松崗河，沿寶安大道前行到達松崗站。

2.2 地質(zhì)概況

后亭站～松崗站區(qū)間屬于海沖積平原區(qū)，原地貌為瀕海漁塘，現(xiàn)已被人工填平，地形比較平坦，地面高程3.12～5.84m。線路兩側(cè)主要是工業(yè)區(qū)、宿舍、居民住宅區(qū)等，道路兩側(cè)市政管線較多。區(qū)間場地地質(zhì)構(gòu)造主要表現(xiàn)為震旦系的區(qū)域動熱變質(zhì)作用，混合花崗巖、淺粒巖在風化作用下形成殘積層，上部主要為海陸交互相的淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層、砂層，沖洪積的淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土及砂層，地表為人工素填土。

3 施工監(jiān)控量測分析

3.1 監(jiān)測點布置

在后松區(qū)間，根據(jù)施工以及周圍的環(huán)境情況，選擇茅洲河附近地鐵施工段進行布點監(jiān)測，該施工段穿過茅洲河，在施工過程中對地表的沉降影響很大。沿寶安大道，總共布置監(jiān)測點73個，具體的監(jiān)測點布置圖如圖1所示。

3.2 地表沉降變化分析

對深圳地鐵地表進行監(jiān)測，監(jiān)測頻率為每天一次。在監(jiān)測分析中，文章對監(jiān)測點的分析主要是選取監(jiān)測項目的一些特殊地段、特殊的斷面進行分析。

取兩個斷面上的十一個監(jiān)測點進行分析，所取對象為后松區(qū)間一個工點正在施工的橫通道，所選斷面為NO+004斷面和NO+017斷面。兩個斷面各點累計監(jiān)測最大沉降值如表1所示。

根據(jù)監(jiān)測所得的數(shù)據(jù)，得出NO+004、NO+017斷面地表各點監(jiān)測最大沉降量橫向曲線分布圖，對兩個斷面監(jiān)測最大沉降量橫向分布曲線圖加以分析，如圖2、圖3所示。

從圖2、圖3可以發(fā)現(xiàn)，NO+004、NO+017斷面地表各點監(jiān)測最大沉降量橫向曲線有如下規(guī)律：（1）橫斷面上最大沉降量出現(xiàn)在點號為NO+004+DB-O、NO+017+DB-O的點附近，即地鐵隧道橫通道施工的中心正上方附近，且沉降量橫通道兩邊逐漸減小，形成一條沉降槽曲線；（2）沉降槽曲線大致呈正態(tài)分布曲線即高斯線；（3）沉降影響范圍約為橫通道中線兩側(cè)各30米；（4）橫通道中線兩側(cè)所對應(yīng)的對稱點沉降量有所差別，左側(cè)離橫通道沉降量總體上變化較大，右側(cè)則相對較緩。

對NO+004斷面部分監(jiān)測點作為分析對象，將斷面上部分監(jiān)測點所得到的累計沉降量隨時間變化曲線用如圖4所示。

從圖4可以發(fā)現(xiàn)NO+004斷面部分監(jiān)測點沉降量隨時間變化曲線有以下規(guī)律：（1）沉降量隨時間變化曲線近似為一條倒“S”形曲線；（2）沉降量在時間上存在三個階段：沉降發(fā)展階段，沉降劇增階段及沉降趨于平穩(wěn)階段；（3）總體上，沉降劇增階段的持續(xù)時間為40天左右，之后各點的沉降量大致都維持在一個固定的值得附近，趨于平緩；（4）由圖4還可以清楚地發(fā)現(xiàn)，地表監(jiān)測點離地鐵橫通道施工越近，其沉降量就越大，向兩邊逐漸減?。唬?）由NO+004斷面部分監(jiān)測點沉降量隨時間變化曲線可以看到，兩側(cè)的點在施工一段時間之后，沉降量有明顯的回升，部分點回升的幅度比較大。

3.3 影響地表沉降因素分析

結(jié)合地質(zhì)概況以及周邊環(huán)境，影響地表沉降有以下幾點原因：

（1）深圳屬于沿海地區(qū)，巖土分層中存在有機沙、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、填土、芋泥、碎石碎沙等，土質(zhì)松散，地鐵隧道施工之后，土層受到擾動，在上部土體的重力作用下，較易受到擾動產(chǎn)生沉降；后松區(qū)間地鐵施工工點附近，堆積著地鐵施工所需要的設(shè)備器材，如鋼筋、水泥、鋼板、鋼板等，這些設(shè)備器材的存在，增大了地表的負荷，導(dǎo)致地表產(chǎn)生沉降。

（2）地鐵隧道在施工過程中，由于支護不及時或者是支護結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定，加上隧道開挖土體受到擾動的次數(shù)較多，產(chǎn)生沉降疊加效應(yīng)，發(fā)生的沉降累計值增大。

（3）深圳屬于多雨地區(qū)，雨量充沛，隧道在施工之后，由于雨水的滲透進入到地層之內(nèi)，然后向隧道滲出，使地層持續(xù)失水，土層空隙及節(jié)理裂隙固結(jié)收縮，引起地表超前、超大范圍沉降；后松區(qū)間地處茅洲河附近，由于水的滲透而引起土體的固結(jié)沉降就更加明顯；地鐵路線兩側(cè)市政管線較多，該地區(qū)降雨較多，雨水比較充足，周圍底層的水處于飽和狀態(tài)，造成底層土體部分軟化；在管線下部開挖施工過程中，飽和水會流失，會造成土體固結(jié)下沉，進而引起地表下沉。

（4）區(qū)間線路所穿越的斷層帶主要由碎裂巖組成，斷層帶附近構(gòu)造裂隙發(fā)育，裂隙將巖石切割呈碎裂結(jié)構(gòu)。斷裂對圍巖整體穩(wěn)定性影響不大，但對巖體的切割破壞作用較強烈，沿斷層兩側(cè)巖體破碎，斷層帶風化可能加深，破壞了巖體完整性及降低了巖體強度。斷裂部位地下水一般較為復(fù)雜，巖體完整性受地質(zhì)構(gòu)造影響較重，圍巖穩(wěn)定性大大降低，易產(chǎn)生坍塌或涌水，加速地層固結(jié)沉降。結(jié)合實地情況，影響地表沉降的因素很多，各因素之間相互影響，在各個因素的共同作用之下，使得地表的沉降更加凸顯。

4 地表沉降控制措施探討

在地鐵施工過程中，由于施工工藝等各方面因素的影響，造成地表沉降，需要采取相應(yīng)的措施進行控制，以保證地鐵施工及其他各方面的安全。針對深圳地鐵后松區(qū)間地表沉降影響因素，探討控制地表沉降的一些措施：

（1）改進施工工藝，減少沉降發(fā)生。認真做好施工準備和施工組織，細化施工工藝，做好開挖初期支護，做好開挖初期支護施工中的“快”和“緊”：“快”就是快速施工，快速封閉；“緊”則是初期支護和土體間頂緊，不留空隙。加強回填注漿工藝，及時填充初支和土體間空隙[4]。

（2）根據(jù)探測的結(jié)果，及時做好富水異常區(qū)處理，特別是要在開挖施工前處理完成，提高土體密實性，減少沉降發(fā)生。深圳地鐵11#線后松區(qū)間后松豎井工點地處茅洲河附近，在隧道的施工過程中，由于河水滲透到地層中，隧道內(nèi)部大部分在滴水，這樣就加速了土層的固結(jié)沉降，這樣的固結(jié)沉降通過地表的沉降表現(xiàn)出來；同時，深圳屬于多雨地區(qū)，地層中水量豐富，不能單純的依靠抽水機抽送地下水，應(yīng)該采取其他有效的措施。如果不做好地層中水的滲透問題，對地表的沉降影響更大。

（3）在地表對隧道結(jié)構(gòu)施工區(qū)域進行注漿加固，提高地層密實性。后松區(qū)間部分地段存在人工填土、風化嚴重的巖層，在隧道施工過程中受影響很大，可以在地層中進行注漿，改變地層的物理性質(zhì)，從而起到加固的作用，對地表的沉降起到一定的控制作用，避免地表的沉降量過大。

（4）在確保施工安全的前提下，及時施作二次襯砌[5]?？紤]到開挖后的隧道面存在一定的風化巖石，且開挖部分擾動較大，產(chǎn)生松動，如果不及時處理，隧道會很快變形，不能形成自然拱，這樣對隧道的支護結(jié)構(gòu)影響較大，對地層和地表的變形沉降影響很大。及時做好隧道開挖后的支護，降低隧道變形以及地表沉降。

（5）在豎井通斷的施工過程中，由于其斷面的尺寸較大，開挖的步序也較多，而且部分存在重疊開挖。在開挖中，每步開挖會對豎井通道頂部的沉降造成一定的影響，進而引起地表的沉降。因此，在施工過程中，盡量控制開挖各步之間的距離。

（6）施工中加強監(jiān)測，及時進行數(shù)據(jù)分析，從而可以反饋，指導(dǎo)施工。根據(jù)施工監(jiān)測方案，要求每天對地表沉降及建筑物的沉降進行監(jiān)測，做好數(shù)據(jù)處理，及時反饋沉降監(jiān)測信息，對地鐵施工提供參考，保證地鐵安全施工。

5 結(jié)束語

地鐵施工中，選用合適的量測方法和數(shù)據(jù)分析方法，對關(guān)鍵部位施工做到有的放矢，保證施工及周圍建筑物的安全[6]。在地鐵快速發(fā)展的今天，如何控制地鐵施工過程中地表沉降，成為施工一個難點。特別在地鐵路線附近居住市民、建筑密集、交通比較發(fā)達的地方，如果地表沉降控制不好，不僅影響到路面的交通，而且影響到沿線附近的建筑；甚至?xí)?dǎo)致建筑倒塌，造成生命的安全。因此，在地鐵的施工過程中，一定要做好地表沉降的監(jiān)測及預(yù)測，為地鐵施工提供指導(dǎo)；同時，針對可能出現(xiàn)嚴重情況的地表采取相應(yīng)的控制措施，以保證地鐵施工的安全進行。

參考文獻

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作者簡介：鞏立亮（1980-），男，漢族，山東臨沂人，工程師，主要從事安全監(jiān)測、檢測、巖土體穩(wěn)定性分析等方面的研究。