深圳地铁地表沉降分析及控制探讨

【前言】深圳地铁地表沉降分析及控制探讨由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。2.1 工程概况 深圳轨道交通某线由南至北穿过深圳市福田区、南山区和宝安区，连接福田中心区、南山中心、前海中心、宝安中心、机场、福永、沙井和松岗等地，处于城市西部发展轴上，是城市中心区与西部滨海地区联系的轨道快线，同时兼有机场快线功能。沿线共设置有17座...

摘 要：以深圳地铁某线后松区间地铁施工为背景，结合了地铁现场施工监控量测情况，对后松区间地表进行监测并处理分析。根据监控量测的数据及现场的情况，总结出后松区间在暗挖施工方法下地表产生沉降的原因与规律，并相应的提出控制地表沉降的一些措施，作为后续的地铁工程施工的指导，以期为类似的地铁工程提供参考。

关键词：地铁施工；地表沉降；监控量测；控制措施

1 概述

随着经济的快速增长，城市建设步伐不断加快，现阶段已经进入了高速城市化的起飞线上[1]。有学者提出“21世纪是地下空间开发利用的世纪”[2]。随着暗挖法施工技术越来越得到普遍的应用，地铁建设得到不断发展，全国各大城市多条地铁路线不断上马。然而，在地铁隧道施工中，由于地形特征、施工条件及其他方面的差异，对地表及其周围的环境产生很大的影响。在地铁施工中如何减小施工带来的影响，降低风险，一直是地下工程界和岩土工程界关注的问题[3]。所以，在地铁施工过程中，需要对地表的沉降规律进行分析，应该是具体的问题具体分析，这对保证工期、提高经济效益具有重要的技术价值和经济意义。文章以深圳地铁11#线后松区间地铁施工过程中监控量测结果的分析，得出地表沉降的规律，并对地表产生沉降的原因进行分析，提出相应的控制措施，为后续工程的施工提供指导。

2 工程概述

2.1 工程概况

深圳轨道交通某线由南至北穿过深圳市福田区、南山区和宝安区，连接福田中心区、南山中心、前海中心、宝安中心、机场、福永、沙井和松岗等地，处于城市西部发展轴上，是城市中心区与西部滨海地区联系的轨道快线，同时兼有机场快线功能。沿线共设置有17座车站，其中地下站13座，高架站4座；全线平均站间距为3.2km最大站间距位于碧海站～机场站（7.2km），最小站间距位于桥头站～塘尾站（1.7km）。

后松（后亭站～松岗站）区间段位于深圳市宝安区后亭站至松岗站之间，区间从后亭站出站，先后通过茅洲河、广深高速公路桥、松岗河，沿宝安大道前行到达松岗站。

2.2 地质概况

后亭站～松岗站区间属于海冲积平原区，原地貌为濒海渔塘，现已被人工填平，地形比较平坦，地面高程3.12～5.84m。线路两侧主要是工业区、宿舍、居民住宅区等，道路两侧市政管线较多。区间场地地质构造主要表现为震旦系的区域动热变质作用，混合花岗岩、浅粒岩在风化作用下形成残积层，上部主要为海陆交互相的淤泥质粉质粘土层、砂层，冲洪积的淤泥质粉质粘土、粉质粘土及砂层，地表为人工素填土。

3 施工监控量测分析

3.1 监测点布置

在后松区间，根据施工以及周围的环境情况，选择茅洲河附近地铁施工段进行布点监测，该施工段穿过茅洲河，在施工过程中对地表的沉降影响很大。沿宝安大道，总共布置监测点73个，具体的监测点布置图如图1所示。

3.2 地表沉降变化分析

对深圳地铁地表进行监测，监测频率为每天一次。在监测分析中，文章对监测点的分析主要是选取监测项目的一些特殊地段、特殊的断面进行分析。

取两个断面上的十一个监测点进行分析，所取对象为后松区间一个工点正在施工的横通道，所选断面为NO+004断面和NO+017断面。两个断面各点累计监测最大沉降值如表1所示。

根据监测所得的数据，得出NO+004、NO+017断面地表各点监测最大沉降量横向曲线分布图，对两个断面监测最大沉降量横向分布曲线图加以分析，如图2、图3所示。

从图2、图3可以发现，NO+004、NO+017断面地表各点监测最大沉降量横向曲线有如下规律：（1）横断面上最大沉降量出现在点号为NO+004+DB-O、NO+017+DB-O的点附近，即地铁隧道横通道施工的中心正上方附近，且沉降量横通道两边逐渐减小，形成一条沉降槽曲线；（2）沉降槽曲线大致呈正态分布曲线即高斯线；（3）沉降影响范围约为横通道中线两侧各30米；（4）横通道中线两侧所对应的对称点沉降量有所差别，左侧离横通道沉降量总体上变化较大，右侧则相对较缓。

对NO+004断面部分监测点作为分析对象，将断面上部分监测点所得到的累计沉降量随时间变化曲线用如图4所示。

从图4可以发现NO+004断面部分监测点沉降量随时间变化曲线有以下规律：（1）沉降量随时间变化曲线近似为一条倒“S”形曲线；（2）沉降量在时间上存在三个阶段：沉降发展阶段，沉降剧增阶段及沉降趋于平稳阶段；（3）总体上，沉降剧增阶段的持续时间为40天左右，之后各点的沉降量大致都维持在一个固定的值得附近，趋于平缓；（4）由图4还可以清楚地发现，地表监测点离地铁横通道施工越近，其沉降量就越大，向两边逐渐减小；（5）由NO+004断面部分监测点沉降量随时间变化曲线可以看到，两侧的点在施工一段时间之后，沉降量有明显的回升，部分点回升的幅度比较大。

3.3 影响地表沉降因素分析

结合地质概况以及周边环境，影响地表沉降有以下几点原因：

（1）深圳属于沿海地区，岩土分层中存在有机沙、淤泥质粉质粘土、填土、芋泥、碎石碎沙等，土质松散，地铁隧道施工之后，土层受到扰动，在上部土体的重力作用下，较易受到扰动产生沉降；后松区间地铁施工工点附近，堆积着地铁施工所需要的设备器材，如钢筋、水泥、钢板、钢板等，这些设备器材的存在，增大了地表的负荷，导致地表产生沉降。

（2）地铁隧道在施工过程中，由于支护不及时或者是支护结构不够稳定，加上隧道开挖土体受到扰动的次数较多，产生沉降叠加效应，发生的沉降累计值增大。

（3）深圳属于多雨地区，雨量充沛，隧道在施工之后，由于雨水的渗透进入到地层之内，然后向隧道渗出，使地层持续失水，土层空隙及节理裂隙固结收缩，引起地表超前、超大范围沉降；后松区间地处茅洲河附近，由于水的渗透而引起土体的固结沉降就更加明显；地铁路线两侧市政管线较多，该地区降雨较多，雨水比较充足，周围底层的水处于饱和状态，造成底层土体部分软化；在管线下部开挖施工过程中，饱和水会流失，会造成土体固结下沉，进而引起地表下沉。

（4）区间线路所穿越的断层带主要由碎裂岩组成，断层带附近构造裂隙发育，裂隙将岩石切割呈碎裂结构。断裂对围岩整体稳定性影响不大，但对岩体的切割破坏作用较强烈，沿断层两侧岩体破碎，断层带风化可能加深，破坏了岩体完整性及降低了岩体强度。断裂部位地下水一般较为复杂，岩体完整性受地质构造影响较重，围岩稳定性大大降低，易产生坍塌或涌水，加速地层固结沉降。结合实地情况，影响地表沉降的因素很多，各因素之间相互影响，在各个因素的共同作用之下，使得地表的沉降更加凸显。

4 地表沉降控制措施探讨

在地铁施工过程中，由于施工工艺等各方面因素的影响，造成地表沉降，需要采取相应的措施进行控制，以保证地铁施工及其他各方面的安全。针对深圳地铁后松区间地表沉降影响因素，探讨控制地表沉降的一些措施：

（1）改进施工工艺，减少沉降发生。认真做好施工准备和施工组织，细化施工工艺，做好开挖初期支护，做好开挖初期支护施工中的“快”和“紧”：“快”就是快速施工，快速封闭；“紧”则是初期支护和土体间顶紧，不留空隙。加强回填注浆工艺，及时填充初支和土体间空隙[4]。

（2）根据探测的结果，及时做好富水异常区处理，特别是要在开挖施工前处理完成，提高土体密实性，减少沉降发生。深圳地铁11#线后松区间后松竖井工点地处茅洲河附近，在隧道的施工过程中，由于河水渗透到地层中，隧道内部大部分在滴水，这样就加速了土层的固结沉降，这样的固结沉降通过地表的沉降表现出来；同时，深圳属于多雨地区，地层中水量丰富，不能单纯的依靠抽水机抽送地下水，应该采取其他有效的措施。如果不做好地层中水的渗透问题，对地表的沉降影响更大。

（3）在地表对隧道结构施工区域进行注浆加固，提高地层密实性。后松区间部分地段存在人工填土、风化严重的岩层，在隧道施工过程中受影响很大，可以在地层中进行注浆，改变地层的物理性质，从而起到加固的作用，对地表的沉降起到一定的控制作用，避免地表的沉降量过大。

（4）在确保施工安全的前提下，及时施作二次衬砌[5]。考虑到开挖后的隧道面存在一定的风化岩石，且开挖部分扰动较大，产生松动，如果不及时处理，隧道会很快变形，不能形成自然拱，这样对隧道的支护结构影响较大，对地层和地表的变形沉降影响很大。及时做好隧道开挖后的支护，降低隧道变形以及地表沉降。

（5）在竖井通断的施工过程中，由于其断面的尺寸较大，开挖的步序也较多，而且部分存在重叠开挖。在开挖中，每步开挖会对竖井通道顶部的沉降造成一定的影响，进而引起地表的沉降。因此，在施工过程中，尽量控制开挖各步之间的距离。

（6）施工中加强监测，及时进行数据分析，从而可以反馈，指导施工。根据施工监测方案，要求每天对地表沉降及建筑物的沉降进行监测，做好数据处理，及时反馈沉降监测信息，对地铁施工提供参考，保证地铁安全施工。

5 结束语

地铁施工中，选用合适的量测方法和数据分析方法，对关键部位施工做到有的放矢，保证施工及周围建筑物的安全[6]。在地铁快速发展的今天，如何控制地铁施工过程中地表沉降，成为施工一个难点。特别在地铁路线附近居住市民、建筑密集、交通比较发达的地方，如果地表沉降控制不好，不仅影响到路面的交通，而且影响到沿线附近的建筑；甚至会导致建筑倒塌，造成生命的安全。因此，在地铁的施工过程中，一定要做好地表沉降的监测及预测，为地铁施工提供指导；同时，针对可能出现严重情况的地表采取相应的控制措施，以保证地铁施工的安全进行。

参考文献

[1]张雄.盾构法隧道施工引起地表沉降研究[D].河北工程大学，2012.

[2]赛云秀.城市可持续发展与地下空间开发[J].西安公路交通大学学报，2000，20（2）.

[3]贺美德，刘军，乐贵平，等.地铁隧道施工引起的地表沉降分析[C].市政技术，2005：5.

[4]骆建军，张顶立，王梦恕，等.地铁施工沉降监测分析与控制[J].隧道建设，2006，01：10-13.

[5]刘明新.深圳地铁某隧道施工地表过大沉降分析及控制[J].西部探矿工程，2009，10：171-174.

[6]郑怀洲.北京地铁东四站地表沉降监测数据分析[J].铁道标准设计，2006，04：60-62.

作者简介：巩立亮（1980-），男，汉族，山东临沂人，工程师，主要从事安全监测、检测、岩土体稳定性分析等方面的研究。