浅埋暗挖地铁车站施工中的沉降分析

摘要：结合某地铁车站深基坑工程，对拱顶沉降进行监测，重点分析了深基坑周边地表沉降。结果表明，在初衬封闭成环前，沉降速度有明显减小，三个监测点沉降分别为-1.35mm/d、-1.23mm/d、-1.48mm/d；初期支护施工完以后，拱顶还有沉降，但是较小，并且在短时间内就趋于稳定。

关键词：地铁；浅埋暗挖；拱顶沉降；沉降控制

中图分类号：U455.4 文献标识码：A文章编号：

前言

如今，城市地铁在各大中型城市中飞速发展，浅埋暗挖法施工得到了广泛的应运。由于城市铁路多建于人口密集和建筑物繁多的地段，如何保证隧道施工及地表建筑物的安全就成为了重中之重。因此，对地表沉降及拱顶沉降的控制提出了更高的要求。

本文以某地铁工程为例，从分析沉降资料着手，并结合现场施工情况进行分析，找出了导致拱顶沉降的原因，并制定了针对性方案，有效控制了沉降。

1 工程概况

地铁车站为10m站台岛式车站，覆土厚度为10～12 m，车站底板位于微风化岩上。围岩级别为III～Ⅴ级，采用单栱直墙暗挖断面，大拱脚拱盖法施工、钻爆法开挖，开挖断面宽19.2m，高16.2m。本暗挖车站经过的岩层主要为强～微风化花岗岩、花岗斑岩，部分地段经过断裂带隧道，围岩分级为IV级，其余段的强～微风化隧道围岩分级为III～V级。本场地地下水类型主要为基岩裂隙水地下水位埋深为4.80～13.6m，主要含水层为强、中风化岩带的基岩风化裂隙水。基坑涌水量为376.62 m3/d，属富水性较差地层。

本车站为大跨度暗挖车站，车站主体开挖分上下台阶，上台阶采用双侧壁导坑法开挖，先开挖左导洞，累计进尺达到15米时开挖右导洞，当左右导洞拱顶沉降基本稳定后，开挖中导。车站采用格栅钢架进行初期支护，间距1.5m打设超前小导管经行超前支护。车站上台阶开挖完毕后，拆除中隔壁经行二次衬砌的施工。上台阶施工完毕后进行下台阶的施工。

2 施工质量控制

2.1 施工中存在的问题

（1）爆破超挖，支护前未施工初喷，在支护时稍有对围岩的扰动就出现局部坍塌的现象，造成进一步的超挖，超挖部分未能喷砼密实，形成空洞，无法承载，导致沉降增大。

（2）爆破开挖后，排危及出渣工序耗时较长，未能及时进行支护施工，导致开挖面暴露悬空时间过长，加快了沉降。

（3）初支施工时，拱脚有大量积水，未及时排除，导致拱脚坐落在软弱的土层上，无法达到承力的效果，最终导致初支的整体下沉。

（4）在喷砼未密实的情况下，未能及时更进初支背后回填注浆，导致初支与围岩间的空隙未得到填充，沉降持续加大。

2.2 质量控制措施

针对以上现象和施工情况，做出如下调整：

（1）修改爆破参数，进一步完善爆破施工，减少超挖，遇到围岩破碎带，采用局部爆破，机械开挖，尽量减小对围岩的扰动造成超挖。

（2）爆破后，马上进行初喷，及时封闭掌子面。

（3）爆破前，将初期支护所用格栅等材料预先运到施工现场，初喷完毕后，用挖机清理出一个工作空间，立马进行格栅支护，使得支护与除渣可以同步进行，缩短围岩暴露时间。

（4）初期支护时，在拱脚位置附近挖设临时积水坑抽水，用碎石换填过软的基层，并在拱脚垫石块或木板，保证拱脚坐落土层的承载能力，抽水完毕后，立即进行喷砼施工。

（5）认真作好超前小导管的注浆工作，提高了掌子面前方围岩的强度和刚度，大大减小了开挖引起的围岩松弛和坍塌，减少了超挖，降低了沉降。

（6）及时跟进背后回填注浆，每5米埋设2根注浆管并及时注浆。

3 沉降分析

站拱顶每隔10米分布一个沉降点。沉降分析鉴于开挖前期沉降较为显著，故选取了施工前期的三个连续拱顶沉降点20、21、22号点，对应里程为K3+705.178、K3+695.178、K3+685.178的沉降观测数据进行分析，调整前的沉降变化曲线如图1所示。

图1拱顶沉降曲线

由以上监测数据以及沉降变化曲线可以看出：

（1）在初衬封闭成环前，拱顶沉降速度快，沉降量大，三个监测点分别沉降-1.97mm、-1.86mm、-1.81mm。

（2）初期支护结束后，拱顶沉降速度有所减慢，但3个点仍分别以平均-0.99mm/d、-1.04mm/d、-0.77mm/d速度沉降，经过很长一段时间之后才趋于稳定。

（3）支护前期的沉降量占总沉降量的一大部分。

调整后选取拱顶沉降点号23、24、25对应里程为K3+675.178、K3+665.178、K3+655.178的监测数据进行分析，沉降变化曲线如图2所示。

图2 拱顶沉降曲线

由以上监测数据及沉降曲线可以看出：

（1）在初衬封闭成环前，沉降速度有明显减小，三个监测点分别沉降-1.35mm/d、-1.23mm/d、-1.48mm/d.

（2）初期支护施工完以后，拱顶还有沉降，但是较小，并且在短时间内就趋于稳定。

4 结论

通过以上施工改进前后的沉降分析可以知道，通过超前小导管的注浆对围岩的加固，严格控制爆破超挖以及迅速进行支护，很好的控制了施工前期的沉降量和沉降速度；通过对支护过程中拱脚位置的排水以及加固，使得车站的整体稳定性得到了保证，降低了中期的继续沉降；通过背后注浆的及时跟进，填补了初支背后的空隙，加强了初支的强度和刚度，进一步减小了沉降。因此，在浅埋暗挖法施工中，要坚持“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”的方针，不仅能保证施工安全和质量，又可以有效的控制地表沉降和拱顶沉降。

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