隧道中沉降量如何控制

隧道工程施工中预留沉降量应该如何控制

2025-01-08 02:31:50

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回答1：

管棚法，是先在开挖断面外钻孔，然后在管子的内外注浆，以加固开挖断面。这种方法，可以加固堆积层和断层破碎带等不稳定围岩，能有效防止开挖的围岩松动。但此法需要大量的设备。
挡墙施工法，是在隧道的两侧(或一侧)设置挡墙，控制隧道开挖时产生的松动范围。有混凝土连续墙法和钢管、H型钢和钢插板等挡墙施工法。
从地表打锚杆法，是在隧道开挖之前，先从地表大致垂直地打入锚杆，四周用砂浆固结起来，这种方法能有效地防止地表下沉。
特殊钢插板施工法又称麦塞尔插板法，可以加固开挖面前方的围岩，防止围岩松动。这种施工方法是采用特殊加工的钢插板，用千斤顶将其顶入围岩中。但岩层中夹有鹅卵石时，施工困难，在砂岩和泥岩中效果显著。
（4）动态施工力学法，这种方法是由朱维申教授总结完善的，这种方法强调勘察、设计、施工、科研各环节的紧密配合，能有效减少围岩的松动区，抑制地表沉降量。

3.4.2 盾构法
盾构法是在地下暗挖隧道的一种有效方法。施工中，先在隧道的某一端建造竖井或基坑，以供盾构安装就位。盾构从竖井或基坑的墙壁开孔处出发，在地层中沿着设计轴线，向着另一竖井或基坑的设计孔洞推进。盾构推进中所受的阻力，通过盾构千斤顶传至盾构尾部已拼装的预制隧道衬砌结构，再传到竖井或基坑的后靠壁上。盾构是这种施工方法中最主要的独特的施工机具，它是一个既能支承地层压力又能在地层中推进的圆形或矩形或马蹄形等特殊形状的钢筒结构。在钢筒结构的前面设置各种类型的支撑和开挖土体的装置，在钢筒中段周圈内面安装顶进所需的千斤顶，钢筒尾部是具有一定空间的壳状体，在盾尾可以拼装1～2环预制的隧道衬砌环。盾构每推进一环距离，就在盾尾支护下拼装l环衬砌，并及时地向紧靠盾尾后面的开挖坑道周边与衬砌环外周之间的空隙中压注足够的浆体，以防止隧道及地面下沉。
盾构施工中引起的地层损失和盾构隧道周围受扰动或受剪切破坏的重塑土的再固结，是地面沉降的基本原因。
（一）地层损失
地层损失是盾构施工中实际开挖土体体积与竣工隧道体积之差。周围土体在弥补地层损失中发生地层移动，引起地面沉降。
引起地层损失的施工及其他因素是：
（1）开挖面土体移动。当盾构掘进时，开挖面土体受到的水平支护应力小于原始侧向力，开挖土体向盾构内移动，引起地层损失而导致盾构上方地面沉降；当盾构推进时，如作用在正面的土体的推力大于原始侧向力，则正向土体向上、向前移动，引起地层损失(欠挖)而导致盾构前上方土体隆起。
（2）盾构后退。在盾构暂停推进中，由于盾构推进千斤顶漏油回缩而可能引起盾构后退，使开挖面土体坍落或松动，造成地层损失。
（3）土体挤入盾尾空隙。由于盾尾后面隧道外周建筑空隙中压浆不及时，压浆量不足，压浆压力不恰当，使盾尾后周边土体失去原始三维平衡状态，而向盾尾空隙中移动，引起地层损失。
（4）改变推进方向。盾构在曲线推进、纠偏、抬头推进或叩头推进过程中，实际开挖面不是圆形而是椭圆，因此引起地层损失。
（5）盾构移动对地层的摩擦和剪切。
（6）在土压力作用下，隧道衬砌产生的变形也会引起少量的地层损失。
（二）受扰动土的固结
盾构隧道土体受到盾构施工的扰动后，便在盾构隧道的周围形成超孔隙水压力区(正值或负值)。当盾构离开该处地层后，由于土体表面压力释放，隧道周围的孔隙水压力便下降。在超孔隙水压力释放过程中，孔隙水排出，引起地层移动和地面下降。此外，由于盾构推进中的挤压作用和盾尾后的压浆作用的施工因素，使周围地层形成正值的超孔隙水压区。其超孔隙水压力，在盾构隧道施工后的一段时间内复原，在此过程中地层发生排水固结变形，引起地面沉降。土体受扰动后，土体骨架还会有持续很长时间的压缩变形，在此过程中发生的地面沉降称为次固结沉降。在孔隙比和灵敏度较大的软塑和流塑性粘土中，次固结沉降往往要持续几年以上，它所占的沉降量比例可高达35％以上。
从盾构法施工引起地面沉陷的原因可以看出，控制盾构施工参数如推力、推速、正面土压、同步注浆量和压力等，可有效地抑制其引起的地面沉陷。
3．5　沉降控制案例：
深南路～红岭路人行地道工程
深南路～红岭路人行地道位于深南中路与红岭路相交十字路口，西南角建有红岭大厦，西北角建有“******画像”，东北角为大剧院下沉广场，东南角有金融中心。
该路口深南中路宽50米，红岭路宽40米，人行地道设计为互通式，十字路四角方向均布有出入口。
深南路～红岭路人行地道工程施工地层由上向下依次为：
1、人工填土层（Qml）：上部为路面及路基块石；下部褐黄、灰黄、褐红等色，由粘性土混30～40 %的碎石、块石组成，底部由粘性土混少量植物根须组成。堆填时间10年以上已基本完成自重固结，结构稍密～中密。场地内各钻孔均见该层，层厚2.0～5.8m。
2、第四系全新统海陆交互沉积层（Q4ml）：中砂（含淤泥质）（Z/S），灰～灰黑、褐灰等色，成分为石英质，混少量淤泥及有机质，局部夹淤泥质土团块。饱和，松散。厚薄不均，层厚1.6～4.7m.
3、四系晚更新统冲积层（Q3al pl）：
粘性：褐黄、灰白、灰黄等色，湿，可~硬塑。含少量粉细砂。光滑，摇振反应无，干强高度，韧性高。该层主要分布于场地南侧，层厚1.2～3.3m。
砾砂：褐黄、灰白、灰黄等色，成分为石英质，不均匀混少量粘土，局部夹团状粘性土。饱和稍密～中密。场地范围内孔20外，其于钻孔均可见，层厚1.0～5.4m.
4、四系中更新统残积层（Qel）
砾质粘土：灰白、褐黄、灰黄等色，由粗粒花岗岩风化残积而成，原岩结构尚可辩。无摇反应，稍有光滑，干强度中等，韧性中等。很湿~湿，可~硬塑状态。该土遇水极易软化。层厚不详。
地下水丰富，属孔隙型潜水，略具承压性质。稳定水位埋深0.3~4.1m，地下水主要赋存于第四系全新系统海陆交互沉积中砂和晚更新冲洪积砾砂层中，地下水主要靠大气降水补给。场地地下水在强透水砂层中对混凝土具弱碳酸型腐蚀型。
　　地铁区间隧道施工造成深南中路和红岭路交叉路口较大范围地表沉降，且沉降值达50 cm以上；沿深南中路、红岭路两侧各有现状铸铁给水管，因地表沉降以对给水工程造成一定程度的影响及破坏；深南中路和红岭路交叉路口，发现有“囊状风化带”等不良情况，并且出现了坍塌现象；A通道暗通过地铁隧道上方地段；该地道工程埋深浅且邻近地下管线。施工条件差。
深南中路红岭地下通道的人行地道包括A、B、C三段暗挖通道和7段明挖梯道。暗挖通道总长为188.26m，明挖梯道总长为262.75m。暗挖通道按“新奥法”原理进行支护结构设计，“浅埋暗挖法”进行设计和施工。结构采用复合式衬砌结构，初期支护采用格栅钢架、网、喷砼联合支护形式，辅以临时支撑、小导管超前支护及预注浆加固地层。二次衬砌为模注钢筋砼结构，初期支护与二次衬砌间设防水层防水。明挖梯道采用直壁开挖，砂浆锚杆、型钢网喷混凝土支护。辅以临时支撑、小导管预注浆加固地层。二次衬砌为模注钢筋砼结构，初期支护与二次衬砌间设防水层防水。在施工过程中，每开挖循环进尺50cm就开始支护，并严格进行地表沉降数据的及时监测、及时分析，有效控制了沉降事故的发生。
4、地铁工程沉降事故的应急处置
地铁工程中地表沉降事故的发生，一般由地下空间的塌方、爆破、支护不当或者失效等事故直接引起，容易造成人员伤亡和财产损失。所以，针对地铁施工中沉降事故的发生，制定和实施一套健全的应急预案是相当重要的。
应急预案是指未来加强对重大事故的处理能力，防止事故扩大，使事故损失降到最低限度，而根据实际情况制定的事故应急救援对策。通过制定应急预案并进行必要的演练，事故发生时采取正确的应对措施，一方面可以控制事故的影响范围，降低人员伤害呵财产损失，另一方面可以避免人为措施的失当造成的事故扩大。

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