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[摘 要]针对浅埋大跨暗挖隧道地铁车站施工中，易产生地层的反复扰动、力学转换复杂等现象，引起地表过大沉降。本文主要介绍浅埋大跨暗挖地铁车站施工，通过对地表沉降的监控量测，分析变形规律，并对各种影响效应进行分析。
[关键词]地铁；浅埋暗挖；地表沉降；分析
中图分类号：R307 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）29-0102-01
随着社会的进步和经济的发展，地铁工程建设如雨后春笋般在我国展开。据不完全统计，目前已建成或在建地铁的城市有30多个，而随之带来的则是地铁建设过程中的安全问题。近年来，地铁施工引起的地面沉陷事件时有发生，可能危及地下管线和周边建构筑物的安全，并可能造成重大的经济损失和不良的社会影响。因而，在施工过程中如何有效的控制地表沉降，确保施工安全、避免经济损失，成为目前地铁建设行业研究的一项重要课题。
1 工程概况
某地铁暗挖车站位于城市干道相交的十字路口，呈南北向布置，路口交通非常繁忙。车站所属地区属商务核心区范围，车站周边用地功能以商业和居住为主。
车站为双线双洞单层侧式站台车站，有效站台宽4.7m，车站总长180m，两单洞净宽10.85m，轨顶埋深约18.7m。车站的左、右线双洞分离设置，间隔约4m，车站结构型式为直墙曲拱双洞型式。车站由其南侧区间隧道扩挖进洞，自南向北采用CRD法施作。
车站覆土约10.6m，主要为杂填土①1层、粉土③层、粉质粘土③1层，车站穿越地层主要为粉细土④3层、中粗砂④4层、圆砾卵石⑤层、粉土⑥层、粉质粘土⑥2层。观测到上层滞水、潜水、承压水3层地下水，其中潜水、承压水对暗挖施工的影响较大。
2 监测的实施
在车站左右线隧道的拱顶及两侧每隔20m布设一排地表沉降监测点，每个监测断面11个点进行布设。按照设计要求，根据开挖面到监测断面前后的距离确定监测频率：开挖面距离监测断面前后小于2B（注：B为隧道直径）时为1次/d；开挖面距离监测断面前后大于2B小于5B（注：B为隧道直径）时为1次/2d，开挖面距离监测断面前后大于5B时为1次/周；基本稳定后为1次/月。
3 监测结果统计与分析
3.1 监测结果统计
监测结束后，对所有地表监测点的累计沉降量进行了统计，超过控制值的监测点达到91.18%。超过6成的监测点累计沉降量在60mm～120mm之间，其中累计沉降量在60mm～80mm之间的监测点最多，约占总数的24.51%，累计沉降量进行分段统计，发现累计沉降量最大的点位于车站迂回风道侧上方，其累计沉降量为-135.19mm。从分布位置上看，车站隧道拱顶上方及左右线之间的监测点，累计沉降量均超过了60mm。其中，沉降量在80mm～100mm之间的监测点主要位于隧道拱顶上方，超过100mm的监测点主要分布在左线临近右线的侧壁上方、右线临近左线的侧壁上方及左右线之间的位置。
3.2 隧道掘进方向变形分析
经过对数据的分析发现，隧道掘进方向监测点的整体变形趋势相似。在隧道左右线上方各选取一个典型监测点，绘制时间-沉降量曲线，由曲线可以看出，监测点出现3次沉降速度加大的过程，对应施工的3个阶段，分别隧道右线1号洞室最先施工至测点处，此时测点随着施工的进行发生了第1阶段的沉降变化。
当左线1号洞室到达测点附近时，测点再次发生了明显的沉降变化，此时右线的1、2号洞室已通过测点位置，右线3、4号洞室、左线1～4号洞室施工的多次交叉扰动，致使测点第2阶段的累计沉降量和沉降速率均明显大于第1阶段，直到左线3号洞室离开测点约20m，4号洞室经过测点附近后，沉降逐渐趋于平稳。第3阶段的沉降变化发生在左右线5、6号洞室开挖过程中，隧道的二次施工对地表沉降产生了影响。此时测点的平均沉降速率相比于第2阶段已经减小，但累计沉降量仍然较大，说明下层导洞的开挖对地表沉降仍有较明显的影响，这主要是因为前期隧道降水的效果不明顯，导致下层导洞开挖过程中受地下水的影响较大，对土体造成一定的扰动。
3.3 横向地表沉降分析
隧道开挖对土体造成的扰动和破坏主要表现为由于开挖后的地层应力释放，周围重塑土为重新达到应力平衡和为了弥补地层损失所發生的地层移动。这就引发了一定范围内土体的整体移动变形，集中体现为地表横向沉降槽。
4 沉降原因分析
本暗挖车站地表监测点的累计沉降量整体是较大的，累计沉降量超过控制值的监测点占到总数的91.18%，将影响地表沉降的因素归纳为以下几点。
4.1 工程地质、地层条件
勘察资料显示，地表以下存在2m左右的杂填土层，该土层回填不密实、土质松散；隧道拱顶为砂层，中间夹杂砾石，这种地质条件较易引起地表沉降。此外，该区域位于永定河冲洪积扇中上部，属于大地沉陷区，地质条件极为复杂，并存在地下土体空洞及岩土不良区域，由于开挖过程中对土体造成扰动，土体空洞及岩土不良区域可能发生塌陷，造成地表沉降。
4.2 工程水文条件
隧道施工范围内存在潜水和承压水，特别是承压水对隧道下层施工的影响非常大。由于前期降水的效果不是很明显，导致在施工过程中地层失水，土层缝隙收缩，造成地表发生沉降。
4.3 施工工法和工序
车站两隧道间距只有4m，CRD法施工导致两隧道相互扰动，而下层洞室二次施工又对隧道造成了二次扰动，对地表沉降产生一定影响。
5 地表沉降控制措施
5.1 进一步完善施工工艺，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，及时填充初期支护和土体间空隙。
5.2 在地表对车站结构施工区域进行注浆加固，提高地层密实性。
5.3 对管线周围在洞内进行超前注浆加固，在导洞内斜上方打设Φ42mm注浆钢花管，对管线下方及周围软化土体加固，提高地层抗变形能力。
5.4 施工中加强监测，及时进行数据分析，指导施工。
综上所述，影响地表产生沉降的因素是多种多样的，各种因素相互叠加加剧了地表的沉降变化。施工单位在施工过程中应当重视并及时掌握监测数据，发现异常时，立即分析查找原因，调整施工工序，采取有效措施，确保洞内施工的安全和周边环境的安全。
参考文献
[1] 张顶立，黄俊.地铁隧道施工拱顶下沉值的分析与预测[J].岩石力学与工程学报，2005，24（10）.
[2] 钟有信，罗草原.浅埋暗挖地铁施工地层沉降监测与控制[J].西部探矿工程，2003，83（4）.
[3] 贾建波，焦苍，范鹏.天津地铁浅埋暗挖隧道地表变形分析[J].隧道建设，2006，26（1）.
[4] 杨会军.浅埋暗挖大跨隧道施工环境影响分析[J].铁道工程学报，2010（5）.
[关键词]地铁；浅埋暗挖；地表沉降；分析
中图分类号：R307 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）29-0102-01
随着社会的进步和经济的发展，地铁工程建设如雨后春笋般在我国展开。据不完全统计，目前已建成或在建地铁的城市有30多个，而随之带来的则是地铁建设过程中的安全问题。近年来，地铁施工引起的地面沉陷事件时有发生，可能危及地下管线和周边建构筑物的安全，并可能造成重大的经济损失和不良的社会影响。因而，在施工过程中如何有效的控制地表沉降，确保施工安全、避免经济损失，成为目前地铁建设行业研究的一项重要课题。
1 工程概况
某地铁暗挖车站位于城市干道相交的十字路口，呈南北向布置，路口交通非常繁忙。车站所属地区属商务核心区范围，车站周边用地功能以商业和居住为主。
车站为双线双洞单层侧式站台车站，有效站台宽4.7m，车站总长180m，两单洞净宽10.85m，轨顶埋深约18.7m。车站的左、右线双洞分离设置，间隔约4m，车站结构型式为直墙曲拱双洞型式。车站由其南侧区间隧道扩挖进洞，自南向北采用CRD法施作。
车站覆土约10.6m，主要为杂填土①1层、粉土③层、粉质粘土③1层，车站穿越地层主要为粉细土④3层、中粗砂④4层、圆砾卵石⑤层、粉土⑥层、粉质粘土⑥2层。观测到上层滞水、潜水、承压水3层地下水，其中潜水、承压水对暗挖施工的影响较大。
2 监测的实施
在车站左右线隧道的拱顶及两侧每隔20m布设一排地表沉降监测点，每个监测断面11个点进行布设。按照设计要求，根据开挖面到监测断面前后的距离确定监测频率：开挖面距离监测断面前后小于2B（注：B为隧道直径）时为1次/d；开挖面距离监测断面前后大于2B小于5B（注：B为隧道直径）时为1次/2d，开挖面距离监测断面前后大于5B时为1次/周；基本稳定后为1次/月。
3 监测结果统计与分析
3.1 监测结果统计
监测结束后，对所有地表监测点的累计沉降量进行了统计，超过控制值的监测点达到91.18%。超过6成的监测点累计沉降量在60mm～120mm之间，其中累计沉降量在60mm～80mm之间的监测点最多，约占总数的24.51%，累计沉降量进行分段统计，发现累计沉降量最大的点位于车站迂回风道侧上方，其累计沉降量为-135.19mm。从分布位置上看，车站隧道拱顶上方及左右线之间的监测点，累计沉降量均超过了60mm。其中，沉降量在80mm～100mm之间的监测点主要位于隧道拱顶上方，超过100mm的监测点主要分布在左线临近右线的侧壁上方、右线临近左线的侧壁上方及左右线之间的位置。
3.2 隧道掘进方向变形分析
经过对数据的分析发现，隧道掘进方向监测点的整体变形趋势相似。在隧道左右线上方各选取一个典型监测点，绘制时间-沉降量曲线，由曲线可以看出，监测点出现3次沉降速度加大的过程，对应施工的3个阶段，分别隧道右线1号洞室最先施工至测点处，此时测点随着施工的进行发生了第1阶段的沉降变化。
当左线1号洞室到达测点附近时，测点再次发生了明显的沉降变化，此时右线的1、2号洞室已通过测点位置，右线3、4号洞室、左线1～4号洞室施工的多次交叉扰动，致使测点第2阶段的累计沉降量和沉降速率均明显大于第1阶段，直到左线3号洞室离开测点约20m，4号洞室经过测点附近后，沉降逐渐趋于平稳。第3阶段的沉降变化发生在左右线5、6号洞室开挖过程中，隧道的二次施工对地表沉降产生了影响。此时测点的平均沉降速率相比于第2阶段已经减小，但累计沉降量仍然较大，说明下层导洞的开挖对地表沉降仍有较明显的影响，这主要是因为前期隧道降水的效果不明顯，导致下层导洞开挖过程中受地下水的影响较大，对土体造成一定的扰动。
3.3 横向地表沉降分析
隧道开挖对土体造成的扰动和破坏主要表现为由于开挖后的地层应力释放，周围重塑土为重新达到应力平衡和为了弥补地层损失所發生的地层移动。这就引发了一定范围内土体的整体移动变形，集中体现为地表横向沉降槽。
4 沉降原因分析
本暗挖车站地表监测点的累计沉降量整体是较大的，累计沉降量超过控制值的监测点占到总数的91.18%，将影响地表沉降的因素归纳为以下几点。
4.1 工程地质、地层条件
勘察资料显示，地表以下存在2m左右的杂填土层，该土层回填不密实、土质松散；隧道拱顶为砂层，中间夹杂砾石，这种地质条件较易引起地表沉降。此外，该区域位于永定河冲洪积扇中上部，属于大地沉陷区，地质条件极为复杂，并存在地下土体空洞及岩土不良区域，由于开挖过程中对土体造成扰动，土体空洞及岩土不良区域可能发生塌陷，造成地表沉降。
4.2 工程水文条件
隧道施工范围内存在潜水和承压水，特别是承压水对隧道下层施工的影响非常大。由于前期降水的效果不是很明显，导致在施工过程中地层失水，土层缝隙收缩，造成地表发生沉降。
4.3 施工工法和工序
车站两隧道间距只有4m，CRD法施工导致两隧道相互扰动，而下层洞室二次施工又对隧道造成了二次扰动，对地表沉降产生一定影响。
5 地表沉降控制措施
5.1 进一步完善施工工艺，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，及时填充初期支护和土体间空隙。
5.2 在地表对车站结构施工区域进行注浆加固，提高地层密实性。
5.3 对管线周围在洞内进行超前注浆加固，在导洞内斜上方打设Φ42mm注浆钢花管，对管线下方及周围软化土体加固，提高地层抗变形能力。
5.4 施工中加强监测，及时进行数据分析，指导施工。
综上所述，影响地表产生沉降的因素是多种多样的，各种因素相互叠加加剧了地表的沉降变化。施工单位在施工过程中应当重视并及时掌握监测数据，发现异常时，立即分析查找原因，调整施工工序，采取有效措施，确保洞内施工的安全和周边环境的安全。
参考文献
[1] 张顶立，黄俊.地铁隧道施工拱顶下沉值的分析与预测[J].岩石力学与工程学报，2005，24（10）.
[2] 钟有信，罗草原.浅埋暗挖地铁施工地层沉降监测与控制[J].西部探矿工程，2003，83（4）.
[3] 贾建波，焦苍，范鹏.天津地铁浅埋暗挖隧道地表变形分析[J].隧道建设，2006，26（1）.
[4] 杨会军.浅埋暗挖大跨隧道施工环境影响分析[J].铁道工程学报，2010（5）.