大跨地铁隧道穿越建筑施工变形监测与控制

[12-11 16:59:52] 来源：http://www.tmgc8.com 隧道工程 阅读：3280次

图8 办公楼前后排测点沉降槽

图9 办公楼沉降时程曲线

　　如图8所示，办公楼沉降最大处位于隧道中线左侧，前排墙沉降最大值为72.7mm，后排墙为54.2mm，均超出30mm的容许变形量；从前后侧分析，前后排墙沉降有一定的差异，最大差异沉降约为20mm，前排墙沉降较后排墙沉降大，左侧差异沉降更大；从左右侧来看，处于隧道左侧的办公楼沉降均大于右侧，此特点在前排墙表现更为明显。由于办公楼为框架结构，且基础刚度远大于周围土体，因此，办公楼表现为明显的整体倾斜沉降，图中显示办公楼整体向左和前侧倾斜。对于向左侧倾斜，是因为未进洞前，多次降雨引起办公楼右侧地表局部沉陷，对此部分进行了多次强注浆加固，地层得到较大改善，因此隧道开挖引起办公楼右侧的变形反而较小，表现为办公楼向左倾斜；对于向前倾斜，主要是由于办公楼前排墙靠近地铁车站，车站施工引起办公楼前排墙的沉降更大，所以办公楼整体前倾。

　　从建筑沉降时间历程看如图9所示，建筑存在如下6个阶段：

　　（1）地表浅层预注浆加固阶段，此时建筑变形很小，变形随注浆呈上下波动状态。

　　（2）车站基坑开挖，变形迅速发展阶段。随着地铁车站基坑开挖，建筑变形速率增大，沉降量增加较快，此阶段沉降约20mm，占总沉降量的28%。

　　（3）导坑开挖，变形急剧发展阶段。与隧道第1阶段变形规律相同，导坑开挖后地表建筑变形持续增大，此时建筑物多处出现裂缝。从洞内和地表建筑同步监测结果得出，本阶段洞内沉降约50mm，相同位置对应的地表建筑沉降约22mm。此阶段沉降占总沉降量的30.5%。

　　（4）对应洞内变形的第2阶段，即为导坑加固，变形缓慢发展阶段。此阶段通过洞内加强支护，并进行地表注浆加固，变形发展缓慢，限制变形效果明显。

　　（5）对应洞内变形的第3阶段。与洞内变形相比，此阶段开挖对建筑的影响较小，产生的沉降占总沉降量的11%左右；

　　（6）后续施工变形阶段，对应洞内的第4、第5阶段。建筑沉降缓慢增大，变形逐渐收敛。

　　图9中结果显示，洞内变形与地表建筑变形呈现出有较好的一致性，通过对地表建筑的变形监测亦能较好地反映洞内围岩变形的变化情况。因此，建筑沉降的监测是穿越工程变形监测的重点。

5 变形控制措施

　　隧道施工过程中，左、右导坑均发生了较大的变形，局部地段初期支护出现了纵向裂缝，裂缝迅速发展，以致变形急剧增加。受此影响，地表办公楼在填充墙及窗台附近也出现了多条裂缝。为确保施工安全，并尽可能减少施工对地表建筑的影响，通过对现场监测信息反馈分析，以“防塌方、控沉降”为核心，采取了如下工程措施以控制围岩大变形和保护地表建筑安全。

　　（1）针对导坑开挖过程中出现的大变形和初期支护开裂情况，在已有初期支护基础上，采取增设二次初期支护、自进式锚杆和加强全断面注浆等措施。二次初期支护采用刚柔结合的支护体系，先在已有初期支护下方布置18工字钢，全环设置，纵向间距 1250px，与原有格栅钢架交错布置，然后挂网喷射混凝土；在两侧导坑初期支护边墙范围对应的格栅拱架位置设置自进式中空锚杆；二次支护施工完成后，对洞周3m范围内围岩用水泥-水玻璃双液浆进行全断面注浆加固。通过加强支护措施，改善了支护的受力条件，有效控制了围岩和初期支护大变形。

　　（2）严格施工过程控制，导坑开挖时，将左右导坑各分为上下部，每分部均采用环形开挖留核心土法，以减少各部的开挖面积及开挖对周边的扰动；中洞开挖分 3个台阶，并设置横撑；各部开挖后及时施作初期支护，并尽早施作仰拱，封闭成环。加固拱脚和加强洞内排水处理，为防止拱脚下沉，及时施作锁角锚管，并设置扩大拱脚，同时，洞内临时排水采用中间排水沟方式，防止积水软化拱脚基础。www.tmgc8.com

　　（3）为保证地表办公楼的安全和正常使用，根据现场监测结果，结合办公楼周边环境及施工条件，采取了地表浅层注浆和动态跟踪注浆相结合的加固方案。注浆分两个阶段，第一阶段在办公楼基础下埋设3排袖阀管，袖阀管间距1.6m，主要对办公楼下方房屋基础改造及地基注浆加固，注浆加固范围纵向取为办公楼基础下7m，平面取为隧道开挖轮廓线外5m和房屋周边3m范围。房屋基底注浆加固布置图如图10、图11所示。第二阶段根据监测情况，对差异沉降较大部位进行跟踪注浆。动态跟踪注浆包括补偿注浆和抬升注浆。补偿注浆是隧道开挖引起失水、应力释放等而形成的地层孔隙及时进行注浆填充；抬升注浆是在房屋沉降达到一定时，对基础抬升注浆以控制房屋的沉降量和减少差异沉降。抬升注浆时，采取可多次往复注浆的袖阀管注浆，注浆先低压后高压，以房屋监测点沉降值为控制标准，单次最大抬升量达到3mm时应结束注浆，以免抬升过大造成房屋损坏。