关键词:浅埋暗挖;上软下硬;地表沉降
1引言
在隧道开挖过程中通常会遇到一些特殊的地层,类似情况一般在教科书中没有针对性的开挖方案,而结合地层情况对施工方法进行合理调整却往往会取得较好的效果。在地铁隧道施工中,上软下硬地层作为一种典型的特殊地层,当隧道穿越其中,且地表环境条件一般时,对抑制地表沉降就显得尤为重要。现通过对施工监测数据的分析,对开挖过程中可采用的措施及其效果做一总结,以便以后用作同类过程的参考。
2工程概况
徐州1号线狮子山站~庆丰路站区间主要沿城市主干道和平大道由西向东敷设,路侧分布有东城丽景地下室、绿苑花园6层居民楼、取水井等建构筑物,隧道下穿直径1200mm污水管及两处穿越和平路的重要燃气管线,因此对地表变形控制要求较高。
3“上软下硬”
详勘揭示,本区间地层从上到下依次为杂填土、可塑性黏土、硬塑~坚硬状黏土、中风化石灰岩(强风化砂岩或页岩)。岩面起伏较大,但基本位于隧道断面范围内。在实际施工中发现,在隧道开挖范围内,上台阶黏土中局部含有钙质结核,且拱脚位置时常有渗水情况发生,因此导致上台阶土层有软化的趋势。综上分析,本区间地层属于比较典型的上软下硬地层。
本区间大部分范围内存在着以上地层,对地表沉降影响很大,若不采取措施,任由沉降发生,将引起地表周边诸如道路开裂、、管线沉降、房屋倾斜、开裂等一系列不良后果。
4预警情况及参数调整
以下选取某次预警发生及处理前后的数值进行比较分析。
根据现场反馈,当区间右线上台阶开挖到里程右DK15+655处时,掌子面前、后方地表沉降监测频频发生预警,沉降速率相比之前明显变大。根据现场调研可知,该段隧道下台阶范围主要为中风化石灰岩,上台阶为黏土夹杂钙质结核且拱脚局部渗水,土层较软。经分析,这种上软下硬的地层是引起沉降预警的主要原因。
为控制地层变形,减小对地表环境的影响,首先考虑对各项施工要素进行适当调整,包括:(1)增大上台阶核心土的尺寸;(2)尽量压缩台阶长度;(3)减小开挖进尺。
在进行以上几点调整之后,在接下来的时间内,地表沉降速率逐渐减小,最终降到了一个合理范围。
图(一)地表监测点布置图
图(二)地表沉降监测数据
5结论
本文在以往理论分析的基础上,通过对区间开挖过程中,几个施工要素调整前后的地表沉降值进行比较分析,再结合现场的施工经验,得出如下结论:
(1)对于上部为土层的隧道开挖,上台阶预留核心土对于增强工作面的稳定性、减小工作面前方土层的下沉是显著有效的。尤其当上台阶位于软弱土层,在满足施工条件的情况下,应尽量增加核心土的宽度及高度,并尽量给予一定的长度;
(2)实践证明,地层沉降主要发生在掌子面开挖到初支成环这段时间内,而当初支成环之后由于传力体系形成,沉降会变得难以发生。因此在满足施工要求的情况下,应尽量减小台阶长度,以争取初支尽快封闭,承受地层应力,限制变形。
(3)在上台阶土层较软情况下,应减小开挖进尺,以便于尽快施作初支结构,稳定住开挖面以及拱圈范围的土层,抑制变形发生。