淺談拱頂下沉在不同地質(zhì)條件下的對比和分析

1、<p>　　淺談拱頂下沉在不同地質(zhì)條件下的對比和分析</p><p>　　摘要：本文主要通過山體深埋公路隧道和城市地鐵隧道的不同特點(diǎn)，結(jié)合工程實(shí)例分析了拱頂下沉的變化情況，說明拱頂下沉在山嶺公路隧道，在巖質(zhì)較好，圍巖級別較高的情況下，拱頂下沉的量測主要用于判斷圍巖的穩(wěn)定性。而城市隧道因其埋深通常較淺，且人口密集，周邊建筑物和公共設(shè)施較多，拱頂下沉的量測主要用于控制變形。分析兩種不同地質(zhì)條件下拱頂下沉發(fā)揮

2、的作用，并有效的指導(dǎo)隧道施工。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：拱頂下沉 山體深埋隧道 地鐵隧道 隧道施工 </p><p><b>　　0 引言 </b></p><p>　　目前國內(nèi)高速公路及地鐵的修建處于高峰期，山區(qū)高速交通通道的修建必將使隧道在工程中占有較大的比例，且山嶺隧道的圍巖強(qiáng)度較高而且埋深較大，而城市地鐵隧道因其埋深較淺，且地層以

3、土層和土巖復(fù)合型地層為主。因地下巖土體和隧道工程施工本身的復(fù)雜性，隧道工程設(shè)計還不能完全反映施工時的具體狀況，所以需要通過監(jiān)控量測到的各種變形數(shù)據(jù)信息，為設(shè)計和施工單位優(yōu)化下一步的施工參數(shù)提供相關(guān)的參考，并及時地指導(dǎo)施工，以達(dá)到盡可能地保證隧道施工階段的安全，判斷支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及減少對周邊環(huán)境的影響。本文主要針對山體深埋隧道和城市地鐵隧道的不同特點(diǎn)闡述拱頂下沉在其中發(fā)揮的作用。 </p><p><b&g

4、t;　　1 工程地質(zhì)條件 </b></p><p>　　為了比較拱頂下沉在兩種不同地質(zhì)條件下的隧道的作用，現(xiàn)以黃山某公路隧道和南京某地鐵隧道兩個典型的工程實(shí)例進(jìn)行比較。 </p><p>　　1.1 黃山某公路隧道工程概況 </p><p>　　黃山某公路隧道，隧道情況如下，隧道（樁號K7+751～K8+715）長964m，隧道凈寬10.0m，凈高6.9

5、3m。隧道位于花崗閃長巖低山丘陵構(gòu)造剝蝕區(qū)，具丘陵溝谷微地貌特征，溝谷呈不規(guī)則的枝狀。設(shè)計等級為二級公路，其中Ⅴ級圍巖80.8m，Ⅳ級圍巖383.2m，Ⅲ級圍巖500m。洞身以深埋的Ⅲ級圍巖和Ⅳ級圍巖為主。巖體為主要花崗巖，是一種巖漿侵入巖，主要成分是長石和石英?；◢弾r最突出的特點(diǎn)是是二氧化硅含量高，細(xì)-粗粒，等粒、不等?；蛩瓢郀罱Y(jié)構(gòu)，一般為塊狀構(gòu)造，巖體完整性較好，抗風(fēng)化能力強(qiáng)，強(qiáng)度較高，圍巖穩(wěn)定性較好。區(qū)間內(nèi)地下水主要為基巖裂隙水，

6、隧道開挖方式主要為全斷面開挖，爆破方式為光面爆破，支護(hù)方式為新奧法錨噴支護(hù)和復(fù)合式襯砌。 </p><p>　　1.2 南京某地鐵隧道工程概況 </p><p>　　南京某地鐵隧道，地質(zhì)條件如下： </p><p>　　本區(qū)間原地形起伏相對較大，但后期人為改造較大，地面高程在10.12～22.89m之間，屬于侵蝕堆積崗地及崗坳溝地貌單元。沿線重要建（構(gòu)）筑物主要為農(nóng)

7、花村經(jīng)濟(jì)適用房小區(qū)住宅樓，寧蕪貨線，南京南站落客匝道等。 </p><p>　　場地自上而下地層主要為：素填土（層底埋深0.20～10.00m），粉質(zhì)粘土（層底埋深1.50～13.90m），粉質(zhì)粘土（層底埋深5.80～18.70m），粉質(zhì)粘土（層底埋深2.00～27.00m），粉質(zhì)粘土（層底埋深12.00～21.30m），含卵礫石粉質(zhì)粘土（層底埋深12.00～23.80m），強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖（層底埋深4.00～2

8、9.40m），中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖。 </p><p>　　區(qū)間隧道拱頂大部分為層粉質(zhì)粘土和層強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，洞身主要穿越地層強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖和中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，局部為粉質(zhì)粘土。場地不良地質(zhì)作用不甚發(fā)育，對工程影響不嚴(yán)重。 </p><p>　　2 數(shù)據(jù)分析與對比 </p><p>　　2.1 黃山某公路隧道拱頂沉降分析 </p><p>　　

9、對于黃山某公路隧道，為了保證隧道施工階段的安全因此制定了隧道監(jiān)控量測方案，其中拱頂下沉為隧道必測項(xiàng)目，通過測量觀測點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)的相對高差變化量得出拱頂下沉量和下沉速度，其量測數(shù)據(jù)是判斷支護(hù)效果，指導(dǎo)施工工序，保證施工質(zhì)量和安全的最基本資料，拱頂下沉值主要用于確認(rèn)圍巖的穩(wěn)定性。洞身以深埋的Ⅲ級圍巖和Ⅳ級圍巖為主，隧道開挖后圍巖的變形以彈性變形和塑性變形為主，其中彈性變形在施工階段即可以完成，而塑性變形則具有隨時間增長不斷增大的特點(diǎn)，如果不及

10、時支護(hù)，就會引起圍巖失穩(wěn)破壞。在隧道爆破開挖后進(jìn)行初期支護(hù)，同時測點(diǎn)應(yīng)在距開挖面2m的范圍內(nèi)盡快安設(shè)，并應(yīng)保證爆破后24h內(nèi)或下一次爆破前測讀初次讀數(shù)。在初期支護(hù)封閉成環(huán)后再進(jìn)行下一輪的爆破和開挖，炸藥在巖石中的爆破作用范圍由隧道開挖面向圍巖深部依次為粉碎區(qū)、裂隙區(qū)和彈性振動區(qū)。在爆破過程中主要有五種破壞模式：①炮孔周圍巖石的壓碎作用。②徑向裂隙作用。③卸載引起的巖石內(nèi)部環(huán)狀裂隙作用。④反射拉伸引起的“片落”和引起徑向裂隙的延伸。⑤爆炸

11、氣體擴(kuò)展的應(yīng)變波所產(chǎn)生的裂隙。在下一輪的爆破過程中，炸藥在巖體中爆炸引起周圍介質(zhì)擾動，并以波的形式向外傳播。在爆破近區(qū)傳</p><p><b>　　■ </b></p><p>　　2.2 南京某地鐵隧道拱頂沉降分析 </p><p>　　根據(jù)南京某地鐵隧道的埋深和現(xiàn)場的地質(zhì)條件和相關(guān)的設(shè)計文件確定隧道為淺埋和超淺埋土巖復(fù)合型隧道，且隧道周邊

12、人流量較大且有建筑物，在隧道開挖過程中通過拱頂下沉的監(jiān)控量測數(shù)據(jù)其累計沉降量顯示產(chǎn)生了較大的沉降，并且超過設(shè)計的報警值30mm，拱頂產(chǎn)生較大沉降主要是由于隧道開挖引起上覆巖土體的下沉，因而地表沉降較大，對周邊建筑物和道路影響較大。例如5A-5號井拱頂下沉監(jiān)控量測各斷面其累計沉降量從-7.3mm至-95.4mm不等，各斷面沉降數(shù)據(jù)統(tǒng)計如下圖3所示。地表沉降累計值從-16.7mm至-798.3mm不等，針對地表產(chǎn)生較大沉降，施工單位采取超前

13、小導(dǎo)管注漿，及時地控制了地表的沉降。6-7井拱頂下沉監(jiān)控量測各斷面其累計沉降量從-21.8mm至-115.4mm不等，各斷面沉降數(shù)據(jù)統(tǒng)計如圖4所示，地表沉降累計值從-18.8mm至-184.4mm不等。數(shù)據(jù)顯示因隧道開挖，上覆巖土體下沉量過大造成拱頂沉降量過大。隧道在開挖過程中引起的較大的沉降將會對道路和周邊的建筑物造成一定的影響，針對拱頂沉降較大應(yīng)采取超前支護(hù)來控制變形，拱頂下沉的作用主要用于指導(dǎo)下一階段的施工，而使得變形得到控制，減

14、少對周邊建筑物和</p><p><b>　　■ </b></p><p><b>　　■ </b></p><p><b>　　3 結(jié)論 </b></p><p>　　通過對拱頂下沉數(shù)據(jù)分析證明，對于山體深埋公路隧道，在巖質(zhì)較好，圍巖級別較高的情況下，拱頂在距離開挖面處和每次

15、爆破后會有一定的下沉量，但是幾倍洞徑之后下沉量便趨于穩(wěn)定，拱頂下沉的量測主要用于判斷圍巖的穩(wěn)定性，而城市隧道因其埋深通常較淺，且人口密集，周邊建筑物和公共設(shè)施較多，在隧道開挖過程中容易產(chǎn)生較大的沉降，對周邊建筑物和公共設(shè)施影響較大。拱頂?shù)南鲁亮咳菀壮鰣缶担虼斯绊斚鲁恋牧繙y主要用于控制變形，來減少對周邊環(huán)境的影響。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p>

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17、p><p>　　[4]中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).JTJ042-94.《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》[S].北京：人民交通出版社，1994. </p><p>　　[5]張頂立，黃俊.地鐵隧道施工拱頂下沉值的分析與預(yù)測[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2005年10期. </p><p>　　[6]胡惠林.隧道拱頂沉降累計值數(shù)據(jù)分析[J].山西建筑，2011年第17期. </p&