劉訓(xùn)臣

隨著城市地下工程建設(shè)的發(fā)展，涌現(xiàn)出大量新的巖土工程技術(shù)問題。對于淺埋隧道，地層變形過大不僅會導(dǎo)致隧道事故，影響范圍還可能會波及到地表，產(chǎn)生地表塌陷，導(dǎo)致道路路面和構(gòu)筑物等設(shè)施的損壞，給人民生活和工程建設(shè)造成影響和損失[1，2］。因此，隧道施工過程中防止坍塌和有效地控制施工所引起的地表沉降已成為城市地下工程建設(shè)中必須解決的問題。

1 工程概況

深圳某地下工程為兩條超淺埋暗挖大跨度平頂直墻隧道，橫穿城市主干道，采用四步雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖，開挖斷面寬10.3 m，高7.65 m，埋深 2.0 m ～2.8 m，全長 92 m。隧道采用復(fù)合式襯砌，主體結(jié)構(gòu)為700 mm厚箱形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。初期支護為加勁噴射鋼纖維混凝土，混凝土強度等級C25，厚400 mm。

該隧道主要穿越地層為:雜填土層、飽和中砂層和淤泥質(zhì)砂層，粘土層，地下水豐富。其中0.6 m～6.5 m范圍為飽和中砂層，不均勻混少量粘性土，局部夾粘性土團，飽和，稍中密。該工程所處的地理位置特殊，地面車流量大、交通繁忙，施工干擾大，地質(zhì)條件較差，必須對施工全過程進行全方位監(jiān)測，以便對工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及其周圍環(huán)境的影響適時評判，及時預(yù)測和預(yù)防施工中可能出現(xiàn)的不利局面，動態(tài)組織和指導(dǎo)施工。

2 監(jiān)測方案及測點的布置

監(jiān)測內(nèi)容包括覆土層土體沉降、頂板沉降、周邊收斂，襯砌應(yīng)力及圍巖與襯砌之間的接觸應(yīng)力，量測測點布置如圖1所示。

3 監(jiān)測數(shù)據(jù)的整理與分析

3.1 覆土層土體沉降

覆土層土體沉降如圖2所示。

根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果顯示，在開挖過程中掌子面地表附近受影響的20 m范圍內(nèi)均產(chǎn)生沉降，其中掌子面正上方地表沉降速率最大，接近4 mm/d，隨掌子面向前掘進而逐漸穩(wěn)定;在相鄰洞室開挖及下臺階開挖時，上臺階支護施作后的洞室地表仍然受到擾動而產(chǎn)生沉降，沉降速率接近3 mm/d。在整個結(jié)構(gòu)支護結(jié)束后，拆除臨時支撐進行二次襯砌之前的過程中，地表產(chǎn)生一個沉降突變，然后逐漸趨于穩(wěn)定，沉降從結(jié)構(gòu)中心向兩邊迅速衰減，結(jié)構(gòu)中線外20 m處沉降為11 mm。

3.2 頂板沉降

隧道開挖至主量測斷面布置拱頂沉降觀測點，開挖結(jié)束時拱頂沉降90.5 mm，拆撐后拱頂沉降突然增加并穩(wěn)定在114.4 mm，如圖3所示。

3.3 周邊收斂

水平收斂曲線見圖4。開挖后水平收斂速率最大2.5 mm/d，隨著初襯強度增加且圍巖穩(wěn)定后收斂速率減小，待支護結(jié)構(gòu)充分發(fā)揮本身強度后，20 d后逐步穩(wěn)定在0.1 mm/d～0.2 mm/d。由圖4可知6號洞室水平收斂最大為19 mm，這是由于右側(cè)壁土壓力比較大的緣故。

3.4 初襯應(yīng)力

地下結(jié)構(gòu)主要采用工字鋼加主筋加工的加勁混凝土結(jié)構(gòu)，針對主筋的工作狀態(tài)及受力情況，對不同部位的主筋受力量測，圖5為結(jié)構(gòu)鋼筋應(yīng)力分布圖。

從圖5中可以看出，應(yīng)力較大值分布于結(jié)構(gòu)的側(cè)邊墻、與邊墻的拐角、頂板的底部，在結(jié)構(gòu)的底部最大應(yīng)力為115 MPa，開挖跨度大的部位與頂板和邊墻的拐角處應(yīng)力150 MPa，但均未超過180 MPa。

3.5 圍巖與襯砌之間的接觸應(yīng)力

圖6為本工程的典型量測斷面的圍巖接觸應(yīng)力大致分布圖，該圖是應(yīng)力盒埋設(shè)結(jié)束后的18 d圍巖與初次支護之間的接觸應(yīng)力的結(jié)果。

從圖6中可以看出，圍巖與初次支護接觸應(yīng)力最大的位置分布在結(jié)構(gòu)底部、邊墻與頂板的拐角、底板與邊墻的拐角位置，其應(yīng)力在19.8 kPa～147.7 kPa，因此在結(jié)構(gòu)施工中應(yīng)加強這3個位置的監(jiān)測力度，確保施工安全。

4 結(jié)語

本工程為城市地下超淺埋工程，通過對主量測斷面地表沉降、頂板沉降、圍巖壓力、水平收斂、隧底反拱等各項指標的監(jiān)測分析，避免了工程事故，對保證施工和其影響范圍內(nèi)各種構(gòu)筑物的安全和正常使用具有重要意義。

[1]SELBY A R.Tunneling in soils ground movements，and damage to buildings in Workington，U K[J］.Geotechnical and Geological Engineering，1999，17(3):351-371.

[2]岳廣學(xué)，何 平，蔡 煒.隧道開挖過程中地層變形的統(tǒng)計分析[J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2007，26(S2):3793-3803.

[3]溫利強.軟弱圍巖大跨度隧道施工技術(shù)[J］.山西建筑，2009，35(13):298-299.