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第 29 卷 增 1 岩石力学与工程学报 Vol.29 Supp.1 2010 年 5 月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering May，2010 收稿日期收稿日期2009–06–25；修回日期修回日期2009–08–31 基金项目基金项目国家自然科学基金资助重大项目50490270 作者简介作者简介蒋青青1956–，女，1981 年毕业于湖南大学土木系工业与民用建筑工程专业，现任副教授、硕士生导师，主要从事岩土与结构工程等方 面的教学与研究工作。E-mailjiangqq1956 复杂条件下地铁隧道马头门施工技术与监测分析 复杂条件下地铁隧道马头门施工技术与监测分析 蒋青青 1，黄晓阳1，周 恺2，陈占锋1 1. 中南大学 资源与安全工程学院，湖南 长沙 410083；2. 北京中隧建筑有限公司深圳地铁 5 号线 5307 标项目部，广东 深圳 518000 摘要摘要地铁隧道马头门是整个隧道结构的薄弱环节，在复杂条件下施工时容易发生拱顶坍塌或引起地表及周围构 筑物的过大沉降。以深圳地铁 5 号线怡景路站～黄贝岭站区间隧道的马头门工程为例，介绍马头门工程的施工技 术和监测方法。施工经验及监测分析表明1 采用二重管注浆、中空锚杆注浆、大管棚支护、小导管注浆相结合 的支护方法并根据监测结果进行动态施工， 能有效地控制地表及周围构筑物的沉降； 2 二重管注浆对地下构筑物 及周围土体的加固具有明显作用；3 管棚施工法简便快速，能防止拱顶大面积坍塌，但可能导致土层失水，引起 地表沉降；4 开挖时快速封闭支护结构是控制马头门洞内水平收敛的有效途径。 关键词关键词隧道工程；地铁隧道；马头门施工；监测分析 中图分类号中图分类号U 45 文献标识码文献标识码A 文章编号文章编号1000–69152010增 1–2858–08 CONSTRUCTION TECHNOLOGY AND MONITORING ANALYSIS OF SUBWAY TUNNEL INGATE UNDER COMPLEX CONDITION JIANG Qingqing1，HUANG Xiaoyang1，ZHOU Kai2，CHEN Zhanfeng1 1. School of Resources and Security Engineering，Central South University，Changsha，Hunan 410083，China；2. Beijing Construction Co.，Ltd. of China Railway Tunnel Group Shenzhen Metro Line 5 Landmark 5307 Projects，Shenzhen，Guangdong 518000，China AbstractSubway tunnel ingate is the weak links of the tunnel structure. The construction under complex conditions easily leads to the collapse of vault and the settlement of ground and surrounding structures. Taking the Yijing road station to Huangbeiling station tunnel ingate project of Shenzhen Metro Line 5 for example，the construction techniques and monitoring s are described. Construction experience and monitoring analysis show that1 because of using double-pipe grouting，hollow anchor grouting，big pipe shed and ductile grouting support s，and constructing in accordance with monitoring results，the settlements of the ground and surrounding structures are controlled effectively；2 double-pipe grouting reinforces the underground structures and the surrounding soil obviously； 3 big pipe shed construction is simple and rapid， and it can prevent the large area collapse of the vault，but the construction may lead to the water loss and ground settlement；4 and the enclosure of lining structure is an effective to control the horizontal convergence of the ingate section. Key wordstunnelling engineering；subway tunnel；ingate construction；monitoring and analysis 1 引引 言言 随着我国经济的快速发展，越来越多的城市在 进行地铁建设。地铁隧道施工的开挖方法很多，为 了减少对城市交通现状的影响，优先采用暗挖法。 在暗挖法施工中，一般由竖井转入横通道再由横通 道转入区间隧道正线施工，因此马头门技术的施工 是最为关键的第一步。马头门技术的施工过程伴随 着结构的受力转换，围岩扰动次数多，施工工艺复 第 29 卷 增 1 蒋青青，等. 复杂条件下地铁隧道马头门施工技术与监测分析 2859 杂，沉降量加大，稍不注意就有可能造成塌方、下 沉等工程事故，是整个暗挖法隧道施工的重点和难 点[1]。故在施工前必须认真进行分析和反复论证， 优化施工步骤和工艺流程，做好切实可行的施工组 织设计，制定合理的马头门施工方案，并在施工过 程中加强支护和监测，以便及时修改调整施工方案。 近些年的隧道建设过程中，经常发生马头门开 裂下沉的安全事故。如深圳地铁一期工程竹侨区间 新增竖井马头门开裂下沉事故[2]，花费了大量的人 力和财力进行治理。马头门施工如遇富水、软弱岩 层，对支护结构和开挖方法的要求会更高；加之城 市地铁隧道埋深浅，隧道上方结构和管线众多，对 地表下沉要求很高≤30 mm，如何控制地铁隧道施 工引起的地表及隧道上方构筑物沉降一直是研究热 点[3 ～6]。因此，制定合理的马头门施工方案并通过 严密的现场监测来指导工程进行动态施工[7 ～12]非常 重要。 深圳地铁 5 号线怡黄区间的隧道采用矿山法与 盾构法结合施工，中间设一竖井，并施工一横通道 作为矿山法隧道通道和盾构机的调出通道。该马头 门工程位于横通道的曲墙上，它的开挖是区间正线 隧道施工的关键工序之一。开挖断面大、上穿污水 箱涵、邻近汇水井和燃气管道、地下水丰富等因素 使得施工难度加大。该项目根据国家现行有关设 计、 施工规范[13 ～15]及实际情况制定了多种支护方法 相结合的施工方案，给出了各种支护方法的工程参 数，并结合施工过程中的监测数据进行了分析和总 结。此工程经验可为今后同类工程的设计、施工、 监测和研究提供参考。 2 工程及地质概况工程及地质概况 2.1 工程概况工程概况 该马头门工程是深圳地铁 5 号线怡景路站～黄 贝岭站区间一号竖井相连的横通道与隧道正线交接 的咽喉工程。怡景路站～黄贝岭站区间出黄贝岭站 后沿现状深南东路向东，下穿新秀立交后经沿河路 折向北，经罗芳立交后到达怡景路正下方的怡景路 站。区间矿山法施工段利用黄贝岭服装市场前的一 座施工竖井，首先由竖井向南进行横通道施工。横 通道施工完成后再向东、西两侧开挖正线隧道，隧 道正线的左、右线中心线相距约 15 m，分别与横通 道呈 86 和 87 夹角。在怡黄区间将盾构通过横通道 从竖井提出，隧道正线与横通道交叉处设置大断面， 长约3.2 m，以方便盾构转弯提出。 该隧道马头门位于横通道与正线隧道交界处 见图 1，所处地段的地面主要为新秀立交桥主道、 匝道和辅道。隧道右线出横通道约 6 m，再下穿 2.0 m1.4 m 的污水箱涵。污水箱涵底板埋深约 5.2 m，距离左、右线拱顶约为 4.5 m，距离横通道 拱顶约为 2.7 m。在横通道和正线隧道交叉口西北角 处距离区间右线约2.7 m还有一个断面为4 m4 m、 日流量为 1105 m3的污水箱涵的汇水井。右线上方 还有一300 mm 铸铁燃气管，在横通道上方折角向 东后与隧道正线线路近似平行，埋深约 1.5 m，该刚 性铸铁燃气管对沉降比较敏感。 图 1 平面位置关系图 Fig.1 Plane location relationship 2.2 地质条件地质条件 根据工程地质详细勘察资料和横通道施工时所 揭露的地质情况可知，正线隧道 1–1 断面处于砂卵 土、粉砂层和全风化、强风化及中风化混合岩中， 拱顶处于砂卵土和粉砂层中，地层物理力学参数详 见表 1。 表 1 地层物理力学参数 Table 1 Physico-mechanical parameters of ation 地层名称 埋深/m 天然重度 /kNm －3 承载力特征值 fak/kPa 天然含水 量 w/ ① Q4ml素填土 0.0～3.5 19.6 90 23.4 ② Q4alpl粉砂 3.5～8.0 19.8 40～240 23.0 ③ Z 全风化碎裂 化混合岩 8.0～10.020.5 300 29.0 ④ Z 强风化碎裂 化混合岩 10.0～15.021.5 500 22.9 ⑤ Z 中风化碎裂 化混合岩 15.0～20.0– 1 500 – 2860 岩石力学与工程学报 2010 年 隧道马头门所处地层地下水主要为孔隙水和基 岩裂隙水，基岩裂隙水主要赋存于强风化及中风化 岩层中，地下水位平均埋深为 5.17 m，地下水对混 凝土和钢筋均具有弱腐蚀性。从横通道开挖情况看， 饱和砂层中含水丰富，根据现场试验得知，砂层日 涌水量约为 50 m3，且含动水压力，易产生流砂。 3 施工方案施工方案 3.1 施工重点和难点施工重点和难点 1 区间隧道正线在横通道曲墙上开马头门时 处在砂卵、饱和砂层中，容易造成隧道拱顶砂层塌 方，污水箱涵汇水井会被破坏，故如何控制砂层、 汇水井稳定是施工重点。 2 区间正线隧道上方距横通道约 6 m 处有 1.4 m2.0 m 的污水箱涵，施工时容易造成箱涵沉 降；开马头门处距汇水井只有 2.7 m，施工时容易引 起汇水井失水沉降；铸铁燃气管对沉降敏感，沉降 过大会引起燃气泄露和爆炸，故如何控制箱涵和燃 气管的沉降在允许范围内是施工难点。 3 横通道曲墙上开马头门的位置在新秀立交 辅道和匝道下，施工时失水比较严重，如何控制地 表和桥面沉降也是施工难点。 3.2 开挖和支护方案开挖和支护方案 根据设计要求及现场实际地质状况，为避免横 通道进正线开马头门时造成塌方和对污水箱涵、燃 气管道的扰动影响，开马头门时拟先按 A-A 小断面 进洞，然后再反挖扩大成设计要求的 B-B 断面，具 体反挖时间可根据现场施工情况确定。因为 A-A 断 面开挖时可避开卵石和砂层，断面全部位于风化混 合岩中，且通过另加辅助措施可保证开马头门时的 施工安全。马头门断面如图 2 所示所选剖面为图 1 中的 1–1 剖面。 主要施工方法横通道施工完成后开始进行隧 道正线马头门施工。洞外对污水箱涵汇水井底部进 行注浆以加固地层；采用悬吊和注浆加固措施确保 铸铁燃气管正常使用。洞内对马头门拱部进行大管 棚施工并压注水泥浆，在管棚中间施工超前小导管 并注双液浆，在隧道正线掌子面上部进行中空锚杆 施工并注浆。完成超前辅助措施后开始破洞门施工， 破除横通道混凝土时注意预留正线上台阶核心土， 洞口处设置三榀密排格栅。同时进行洞内和地表施 工监测，根据监测情况增设或优化其他施工措施。 图 2 马头门断面示意图 Fig.2 Schematic diagram of ingate section 4 主要施工参数和技术措施主要施工参数和技术措施 4.1 地表二重管注浆地表二重管注浆 首先，采用二重管注浆技术加固污水箱涵底板 和燃气管。 1 二重管注浆加固原理 二重管注浆是通过二重管的端头混合室将 2 种 混合浆液在地层所需加固止水位置喷出，在不改变 地层组成的情况下，将地层颗粒间存在的水强迫挤 出，使颗粒间的空隙充满浆液并使其固结，达到改 良土层性状的目的。其喷浆特性使该地层黏聚力 c、 内摩擦角值增大，从而使地层黏结强度及密度增 加，达到加固作用；地层颗粒之间充满了不流动而 且固结的浆液后，使地层透水性降低，从而形成相 对隔水层[16]。 刚开始注浆时，浆柱的直径和体积较小，压力 主要是沿水平方向。随着浆柱体积的增加，将产生 较大的向上压力，从而对周围及上部土体产生挤密 作用和上抬力。对于非饱和土，注浆挤密效果较明 显；对饱和土，浆泡先引起超孔隙压力，待孔隙压 力消散后土的密度才会提高。在均质地层中浆柱体 的形状呈球形和圆柱形，在不均质地层中，浆柱大 都呈不规则形状，浆液总是挤向不均质地层中的薄 弱土区， 从而达到改良土体、 堵塞水流通道的目的。 箱涵加固工艺如图3所示所选剖面为图1中的 2–2 剖面。 2 浆液参数和机具型号 ① 浆液参数水泥浆中水泥与水质量比为 1～1.2∶1，体积比为 1∶1；水玻璃浓度为 35 波美 度，模数为 2.6；水泥浆与水玻璃体积比为 1∶0.5； 缓凝剂NaHPO掺量为 4～5；注浆压力为 0.4～ B-B 断面 盾构外轮廓 A-A 断面 轨顶面 隧道正线中心线 第 29 卷 增 1 蒋青青，等. 复杂条件下地铁隧道马头门施工技术与监测分析 2861 图 3 箱涵加固工艺示意图单位mm Fig.3 Sketch of reinforced sewage pipeunitmm 0.6 MPa。浆液参数根据现场实际施工情况作适当的 调整，以达到加固土体的目的。 ② 注浆施工机具 TXU–75A 型钻机 2 台， 旋 转二重管，排水处理装备，SYB–60/60 型注浆泵 2 台，注浆液混合器，测定器具，SJY–双层立体式 搅拌机 1 台，喷头，凝胶时间测定仪，逆止阀，消 音器等。 4.2 超前大管棚施工超前大管棚施工 1 管棚加固作用机制 管棚注浆法中的钢管是沿开挖轮廓周边间隔一 定的间距，且沿洞轴以一定的外插角呈外插状分布 的。钢管起双重作用一是起超前管棚的作用；二 是起注浆管的作用。这样通过注浆加固围岩，隧道拱 顶以上被加固密实，形成结实体，整体稳定性增大， 加之管棚的临时支护作用，可达到理想的开挖条件。 采用管棚注浆法进行超前预加固时，加固圈将起到 “承载拱”的作用，承载拱上部的岩层重力，使拱 内部围岩与支护系统处于免压状态，拱内部围岩与 支护系统受到的力，仅是由于拱向隧洞方向的变形引 起的压力。当管棚为惯性矩较大的厚壁钢管，且沿隧 道开挖轮廓周边密布时，加固圈的变形较小，因此， 隧道支护结构所承受的上部荷载大大减小。另外， 在管棚进口端一般加有套拱基础，另一端伸入到隧 道围岩较为完整、坚硬处，这样就可以对上部破碎 的软弱岩石形成一个稳定的 “简支梁” 支撑结构[17]。 2 施工参数 在正线隧道开马头门前，沿隧道拱部 120 范围 内， 外扩 200 mm 打设超前大管棚进行超前预支护， 管棚长度为 20 m，采用直径为108 mm、壁厚为 6 mm 厚的无缝钢管。管棚施工采用一次性跟管钻进 施工方法，即成孔和埋设管棚一次性完成。 根据工程地质、水文条件和施工场区环境等具 体情况，为防止钻进过程中地下水及泥沙涌出或抱 钻， 确保管棚打设工程质量， 确定施工分 2 步进行 ① 开孔用专用开孔钻机开出长 500～1 000 mm 的 127 mm 孔位，然后预埋127 mm 的孔口管；② 成孔用108 mm6 mm 钢管做钻具，采用泥浆护 壁，随钻进加尺，将棚管依次打入。 4.3 超前小导管施工超前小导管施工 为保证横通道开马头门施工安全，在正线隧道 拱顶沿管棚中间打设一排超前小导管，风钻成孔后 装入小导管并注浆，进行超前预加固地层。 超前小导管采用直径32 mm、壁厚 3.25 mm 普通焊管，管长 5 m。小导管前端做成尖锥形， 尾部焊接8 mm 钢筋加劲箍，管壁上每隔 35 cm 梅 花型钻眼，眼孔直径为 6～8 mm，尾部长度不小于设 计规定长度一般为 100 cm作为不钻孔的止浆段。 超前小导管设计参数小导管环向间距 33 cm； 倾角 水平， 可根据实际情况调整； 注浆材料 M20 水泥浆或水泥砂浆；双液浆水泥～水玻璃；设置 范围拱部 120 范围；注浆压力0.4～0.6 MPa； 浆液初凝时间1～2 min；采用 P.O.32.5R 普通硅酸 盐水泥；中细砂；双液浆水灰比为0.8～1.0∶1.0； 水玻璃30 波美度。 地面标高 10.08 m 地面标高 6.87 m 汇水井 4 m4 m2 m 井底标高约为 1.80 m 底板 垫层 超前注浆加固范围 拱部 150 ，初支外 2 m 超前大管棚超前小导管注浆 底板 垫层 超前大管棚 超前小导管 超前注浆加固范围 左 线 中 心 线 右 线 中 心 线 拱部 120 ，初支外 0.2 m 2862 岩石力学与工程学报 2010 年 4.4 中空锚杆注浆中空锚杆注浆 在进行超前小导管施工的进行正线隧道上台阶 掌子面超前注浆，注浆采用自进式中空锚杆，浆液 采用纯水泥浆。中空锚杆是用来加固开挖轮廓线以 内、掌子面上部的土体。 浆液配合比设计根据以往施工经验，锚杆的 注浆浆液宜采用纯水泥浆，由水泥、水、膨胀剂、 速凝剂组成。水泥为 42.5 R 型普通硅酸盐水泥，水 灰比为 0.4～0.5，膨胀剂应能使浆液结石体体积膨 胀 3～4。 4.5 马头门开挖施工马头门开挖施工 完成上述超前预支护措施后，正式进行马头门 施工。马头门施工主要采用人工手持风镐破除横通 道初支混凝土后及时架立格栅喷混凝土封闭。第一 步拆除横通道在隧道正线范围内的局部临时中立 柱和临时仰拱，核心土处临时中立柱和临时仰拱可 根据开挖情况适时拆除。第二步人工手持风镐破 除隧道正线洞口格栅处的横通道初支混凝土，保留 部分横通道初支格栅主筋，架立区间正线上台阶第 一榀格栅，采用 L 型钢筋将通道初支钢筋与区间正 线格栅焊接在一起，焊缝需满足相关规范和设计要 求。随后打设锁脚锚管并喷混凝土封闭。第三步 继续向前开挖区间正线隧道上台阶，架立格栅，洞 口处设置三榀密排格栅，并且继续保留核心土。第 四步拆除横通道在隧道正线范围内的所有中立柱 和临时仰拱，随即沿区间正线隧道拱部上方 120 范 围内施加对撑，对撑采用 22a 工字钢，一侧撑在横 通道初支上，另一侧撑在区间正线拱圈上，间距为 1 m，以防止区间隧道正线施工时，横通道初支面收 敛过大。第五步当区间正线施工到 3～5 m 时，暂 停上台阶掌子面的施工，转为下台阶施工，施工速 度要快， 使区间正线格栅尽早封闭成环， 受力稳定。 施工注意事项1 在横通道曲墙上开马头门， 且拱顶上部有砂层，易产生坍塌，施工速度要快； 2 施工时每一个台阶都必须保留核心土，尤其是 上台阶，岩层不好时不能以施工空间不够而开挖核 心土；3 破除横通道初支混凝土时，不能随意割 除初支格栅；4 及时打设锁脚锚管，并进行注浆， 格栅架立时脚板不能悬空，必须用方木或者石头将 格栅垫起，连接筋焊接必须满足规范相关要求，脚 板螺栓必须拧紧焊死；5 区间隧道正线马头门洞 口处格栅密排三榀；6 在拆除横通道中的立柱和 临时仰拱后要及时换撑，以防止横通道收敛过大； 7 施工过程中，及时增加监测频度，根据反馈的 监测结果，及时调整施工顺序或者增加其他辅助措 施以保证马头门施工安全。 5 施工监测分析施工监测分析 5.1 监测方案监测方案 1 监测项目① 新秀立交和辅道地表沉降； ② 污水箱涵地表沉降；③ 燃气管道地表沉降；④ 马头门拱顶沉降；⑤ 区间隧道收敛。 根据标准[15]规定，初衬净空允许相对收敛量为 0.5，拱顶相对下沉允许值为 0.1，地面沉降允许 值为 30 mm。警戒值为允许值的 70。 2 测点布置 测点布置如图 4 所示。 图 4 测点布置图 Fig.4 Layout of measuring points ① 新秀立交和辅道地表沉降观测马头门处在 新秀立交辅道和匝道下，施工时失水比较严重，故 在马头门拱顶上方地表设置 DY1，DY2 以及在马头 门两帮上方地表设置 D1，D6 作为监测点，从大管 棚施工之日开始监测，选用 Trimble 全站仪监测， 频率为 1 次/d。 ② 污水箱涵上方地表沉降观测在污水箱涵上 方地表设置 DY3，DY4 作为监测点，DY3 距马头 门位置 7 m，DY4 距离马头门位置 12 m，从大管棚 施工之日开始监测，选用 Trimble 全站仪监测，频 率为 1 次/d。 ③ 燃气管地表沉降观测 在燃气管道附近地表 设置监测点 R1。选用 Trimble 全站仪监测，频率为 1 次/d。 新 秀 立 交 R1 DY4 SLY2 SLY1 DY1 DY2 D6 D1 DY3 SLY2SLY1 SYGD2 SYGD1 辅 道 第 29 卷 增 1 蒋青青，等. 复杂条件下地铁隧道马头门施工技术与监测分析 2863 ④ 马头门拱顶沉降观测在距横通道与正线隧 道交界面0.5和2.0 m处的拱顶土层中分别设置监测 点 SYGD1 和 SYGD2，随隧道进尺开始监测，选用 苏光水准仪监测，频率为 1 次/d。 ⑤ 区间洞内收敛观测在距横通道与隧道正线 交界面0.5和2.0 m处的拱腰土层中分别设置监测点 SLY1 和 SLY2，随隧道进尺开始监测，选用金木收敛 计监测，频率为 1 次/d。 5.2 监测结果与分析监测结果与分析 本文主要针对横通道西侧右线马头门见图 4 中 圈注部分的工程进度情况和监测数据进行分析。 主要工程进度详见表 2，各点监测结果详见图 5 及表 3，4。 表 2 工程进度表 Table 2 Project schedule 日期/年月日 施工内容 20081028～20081029 二重管注浆加固箱涵底板 20081029～20081106 右线拱部大管棚施工 20081107 管棚注浆 20081107～20081111 拱部超前小导管施工掌子 面上部自进式中空锚杆施工 20081112 小导管锚杆注浆 20081113～20081114 区间正线马头门处破除混凝土 20081115 架立拱部第一榀初支格栅 20081116 架立拱部第二榀初支格栅 20081117 架立拱部第三榀初支格栅 a 测点 DY1，DY2 b 测点 DY3，DY4 c 测点 D1，D6 d 测点 R1 图 5 地表沉降曲线 Fig.5 Ground settlement curves 表 3 拱顶沉降值 Table 3 Vault crown settlements 拱顶测点 SYGD1 沉降 拱顶测点 SYGD2 沉降 日期/年月日 沉降值/mm 日期/年月日 沉降值/mm 20081116 20081220 20081117 0.12 20081221 0.11 20081118 0.13 20081222 0.14 20081119 0.11 20081223 0.18 20081120 0.12 20081224 0.09 表 4 洞内水平收敛值 Table 4 Horizontal convergement of ingate 洞内测点 SLY1 沉降 洞内测点 SLY2 沉降 日期/年月日 沉降值/mm 日期/年月日 沉降值/mm 20081116 20081220 20081117 0.05 20081221 0.08 20081118 0.11 20081222 0.12 20081119 0.24 20081223 0.18 20081120 0.19 20081224 0.15 1 地表沉降分析 根据施工过程和地质情况以及图 5a，c的地 表沉降曲线进行分析，可知引起地表沉降和沉降波 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 20081201 20081203 20081205 20081207 20081209 20081211 20081213 20081215 20081217 20081219 日期/年月日 沉降值/mm 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 20081030 20081101 20081103 20081105 20081107 20081109 20081111 20081113 20081115 20081117 20081119 20081121 20081123 20081125 日期/年月日 沉降值/mm DY1 DY2 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 20081030 20081101 20081103 20081105 20081107 20081109 20081111 20081113 20081115 20081117 20081119 20081121 20081123 20081125 日期/年月日 沉降值/mm D1 D6 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 20081201 20081202 20081203 20081204 20081205 20081206 20081207 20081208 20081209 20081210 20081211 20081212 20081213 20081214 20081215 20081216 日期/年月日 沉降值/mm DY3 DY4 2864 岩石力学与工程学报 2010 年 动的原因如下 ① 2008 年 10 月 30 日至 11 月 7 日对右线拱部 进行大管棚施工，引起地层的扰动和地下水损失， 导致地表沉降值较大，沉降波动也较大。管棚施工 过程中，钻进对沉降的影响最大，11 月 6 日和 11 月 7 日的钻进施工造成了地层突然失水，测点 DY1 的沉降达到最大值 0.67 mm。 ② 2008 年 11 月 8 日至 11 月 12 日地表沉降明 显较小，一方面是由于小导管和中空锚杆注浆对地 层扰动影响较小；另一方面是管棚注浆后对沉降起 到了一定的控制作用。 ③ 在 2008 年 11 月 13 日和 11 月 15 日又出现 了较大沉降，这是破除马头门处混凝土引起的突然 沉降。 ④ 2008 年 11 月 15 日后沉降量显著减少，表 明各支护措施都起到了积极的作用，格栅的支撑也 是沉降减少的一个原因。 ⑤ 对比图 5a， c可以看出， 马头门拱顶上方 地表 DY1，DY2 的沉降大于马头门两帮上方地表 D1，D6 的沉降。由地质条件可知，马头门拱顶处 于砂卵土和粉砂层中，而隧道两帮处为混合岩，监 测数据与土层情况相符。 ⑥ 根据以上分析可知，隧道马头门处的地表沉 降是施工扰动和地下水损失即地层损失和土体固结 所致。 由图 5b可以看出，2008 年 12 月 1 日～16 日 期间，隧道开挖到污水箱涵下方时测点 DY3 最大沉 降值只有 0.44 mm，测点 DY4 最大沉降值只有 0.31 mm， 说明采取二重管对污水箱涵进行加固后， 马头 门施工对其影响不大。 图 5d显示的最大沉降值只有 0.27 mm，说明 采用悬吊及注浆加固后再对隧道进行施工，能有效 地保证燃气管正常运行。 2 马头门拱顶沉降分析 由表 3 可知，2008 年 11 月 16 日～24 日拱顶监 测点 SYGD1 和 SYGD2 的沉降最大值分别为 0.13 和 0.18 mm，沉降很小，这是因为施工过程中采取 了管棚超前小导管掌子面锚杆注浆超前加固措施， 且开挖时快速通过，有效地控制了拱顶沉降。 开挖施工扰动土层和地下水损失均会引起沉 降。 由张顶立和黄 俊[5]的研究可知， 由于拱顶处于砂 层中，地层失水的影响比开挖施工的影响要大，所 以失水量少的拱顶沉降平均值比失水量大的地表沉 降平均值要小。 3 洞内收敛分析 由表 4 可知， 2008 年 11 月 16 日～12 月 24 日 洞内收敛测点 SLY1，SLY2 沉降最大值分别为 0.24 和 0.18 mm，未出现大的变形。收敛数据表明及时 使格栅封闭成环能有效地控制区间收敛。 6 结结 论论 1 在拱顶处于砂卵土和粉砂层地层，地下水 丰富，下穿污水箱涵，临近汇水井，而地表又是对 沉降非常敏感的立交桥的恶劣环境下，采用地表二 重管注浆加固拱顶大管棚超前小导管注浆掌子 面上部自进式锚杆注浆等多种隧道预支护方法相结 合的方案，给马头门施工提供了安全保障。 2 从监测数据可以看出二重管注浆作为一 种较新的预支护技术运用到隧道施工中，其加固效 果显著。 3 管棚施工简便快速，能有效地防止隧道拱 顶大面积坍塌，但是施工中引起的地层突然失水会 产生地表沉降，应采取其他应对措施。 4 开挖时快速使格栅封闭成环是控制马头门 洞内水平收敛的有效途径，当监测数据显示洞内水 平收敛过大时应尽快封闭支护结构，在拆除横通道 中的立柱和临时仰拱后要及时换撑。 5 施工过程中对地表，管线，拱顶沉降及区 间收敛进行严密的监测，并根据监测结果及时采取 合适的支护措施，能有效保证隧道上方的市政设施 完好无损，维持其正常使用，实现了隧道马头门的 顺利施工。 参考文献参考文献References [1] 韩日美，谢永利. 浅埋暗挖法施工中结构受力的合理转换[J]. 现 代隧道技术，2007，44371–76.HAN Rimei，XIE Yongli. 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