矿山法施工地铁隧道时控制地表沉降、地下管线沉降的施工技术赓鸿雁（广州市地铁总公司，广州510030）章以广州地铁二~三号线客村联络线工程为例，初步总结了城市地铁隧道采用矿山法施工时，控制地表和地下管线沉降的经验，可供类似工程施工时。
1前言城市地铁隧道一般浅埋，大多处于砂层、粘土、粉砂层等渗水环境，而且周围地下管线及建筑物较多，因此对地铁隧道开挖引起的地表沉降要严格控制，防止因隧道开挖引起管线破裂、建筑物开裂等事故发生。以广州地铁二-三号线客村联络线工程为例，初步总结了城市地铁隧道采用矿山法施工时控制地表和地下管线沉降的经验。
2工程概况客村二~三号线联络线工程位于交通繁忙的新港中路下方，采用矿山法施工。地表覆土约7~11m.最大断面跨x篼为15.553mx11.55m，采用复合式衬宠，是广州地铁二号线的第二大断面，属浅埋隧道，施工难度较大。
本工程地质情况较复杂：隧道拱顶为硬塑或中密残积粉粘、粉土，沿纵向约70m范围内的隧道顶部为饱和砂层，呈漏斗（V）状；砂层进人开挖轮廓线约2~3111，渗透系数1.02~1.1111/（1，地下水补给充足；隧道下部为微风化、强风化粉砂砾层，局部中风化。因此施工过程中既要对顶部软弱地层进行注浆止水、地层加固，又要对隧道下部岩层进行爆破。
在隧道上方沿隧道纵向有多种管线通过，分别为铸铁水管、混凝土给水管、混凝土排水管、煤气管、篼压电缆、通讯、光缆等（）。
在隧道上方约6m处，有三条承插式钢筋混凝土水管几乎平行隧道走向排列，分别为《/>1200、小600供水管和《/>600排水管。该三条水管年代久远，埋于杂填土层中，下方为淤泥、含水砂层。与煤气管、电力管线相比，承插式混凝土水管对地表变形最敏感，因此要考虑隧道施工对周边环境的影响，关键在于控制地表沉降以及该三条承插式钢筋混凝土水管的沉降。
3控制地表和管线沉降的施工措施由于规定给出地表沉降限值为30mm，施工期间当地表沉降接近30imn时，必须采取措施保证路面交通、地下管线的安全。若在地面采取措施，如临时封路、在地面预注浆加固地层或临时悬吊和改迁地下管线等，从时间、环境污染、费用等方面综合考虑可行度不高。经比选，决定在地下隧道内采取措施来控制地表和管线沉降。
施工过程严格执行“管超前、短开挖、强支护、早封闭、勤量测、速反馈、快处理”的原则，施工中未发生安全事故。具体措施如下。
3.1隧道内注浆（）（1）超前注浆：开挖时要边探、边挖，尤其在含水砂层地段，在拱顶150.范围内打4.5m的小42小导管超前探明前方水土情况，若遭遇成股水流，立即利用该小导管注浆止水加固，然后继续开挖，以防地层水土流失、土层固结压缩造成地面塌陷、管线下沉。
（2）初期支护背后回填注浆：在拱顶沿纵向每隔2m布置回填注浆孔，初期支护完成3天后立即回填注浆，防止空顶造成地面塌陷。
（3）初期支护背后跟踪注浆抬管：往沉降报警的混凝土水管下方补打6m长的钢管、注CS双液浆，现代隧道技术填充土体空隙，防止管线悬空并抬高水管采用一次性压浆，水泥浆与35Be水玻璃体积比为1：0.8，注浆压力0. 5~1.0MPa，每次注浆平均抬高水管6mm，最大一次注浆将水管抬高17mm.（4）二次衬砌背后回填注浆：在拱顶沿纵向每隔2m布置回填注浆孔，在完成二次衬砌30天后及时回填注浆，填充二次衬砌与初期支护之间的空隙，加强复合式衬砌的整体性，防止地面塌陷。
3.2控制开挖轮廓线和开挖面的暴露时间（1）短进尺：在地表沉降或水管沉降报警地段，严格开挖一榀封闭成环一榀格栅，有时甚至超短进尺开挖，及时在掌子面初喷50mm厚的混凝土。在非沉降报警地段，则可开挖二榀封闭成环二榀。
（2）多分块：双侧壁导坑的侧导坑设计为上、下各2个小导洞开挖。考虑到是浅埋隧道，在施工时为了降低对土体的扰动，将每个侧导坑细分成上、中、下各3个更小的断面，及时施工仰拱和临时型钢支撑，安设拱脚锚杆，加强对拱脚注浆和排水处理。
3.3微振控制爆破城市浅埋隧道严格遵照“浅孔、密布、弱爆”的原则，为减少爆破对隧道上方土体的扰动、防止砂层液化，关键是控制爆破振速。
（1）采用预裂爆破，选用低爆速、低密度、低猛度、威力大的RJ型防水乳化炸药进行不耦合装药。
略大于初期支护间隔。
（4）控制装药量，经试验，掏槽眼在0.6kg/m单孔，周边眼、辅助眼备。2kg/单孔。单段药量1下允<12mm/s.经DSVM-4测振仪实测，地表最大振速为0*管线最大振速为9.49mm/s，均发生在砂层地段，属受控。广州地区砂砾岩属中硬围岩，爆破振动频率较低，振动持续时间可达50ms以上，为避免振动强度叠加，采用微差爆破。在广州地区，如果遇大断面采用分块爆破，掏槽眼、周边眼、辅助眼依次起爆，每类炮眼按最大起爆药量分组顺序起爆的话，15段以内的非电毫秒延期雷管完全可以满足振速控制要求。
3.4受力平衡、及时封闭成环合理布置开挖顺序，确保临时支撑传力路径顺畅，开挖面不出现偏载，并及时封闭成环，以减少对土体的扰动。
4信息化施工采用信息化施工，主要通过监测地表沉降、管线沉降、隧道拱顶下沉和周边收敛、爆破振速等反馈信息，及时了解地层变形动态。用量测数据指导施工，取得了良好的效果。
4.1监测点布置施工期间由于沉降已超过限值要求，则沉降监测频率、测点布置间距就应适当加密原规定要求地表监测点的纵向间距为10~20m⑵，本工程在隧道大断面地段、砂层地段测点纵向间距加密到5m，横向测点慢车道x快车道/承―插适昆凝土<水管矿山法施工地铁隧道时控制地表沉降、地下管线沉降的施工技术间距6 ~7m.隧道内沉降侧、收敛点布距5 4.2地下管线沉降分析按技术规定，承插式混凝土水管两接头之间的局部*斜不得超过8%c，即通用的5m长混凝土水管接头之间的沉降差不得超过40mm.三条需重点保护的混凝土水管位于繁忙的新港中路，管线上布置测点40多个，陆续被破坏，最终仅剩6个测点。实测混凝土水管的最大下沉为49mm，最大沉降差为28.*1腿，两接头之间局部倾斜5.62%c，小于规定的8%c.施工期间，三条混凝土水管无异常。
1999年在广州的另一个交通繁忙地带的矿山法施工工地，一条5m长、<600混凝土供水管与隧道走向几乎呈垂直相交，由于沉降速率较快，不足一周地表沉降接近30mm，水管突然爆裂。
隧道开挖造成土体变形，并导致地下管线的沉降，一般情况下，地表沉降大于管线沉降。因此：①当管线走向与隧道平行时，管线沉降采用双指标控制，一是管线两接头之间的局部倾斜；二是沉降速率，混凝土水管沉降速率应小于。5由此进行信息化施工，安全且经济。②当管线与隧道呈点交时，管线沉降控制简化为管线沉降的绝对值、沉降速率双指标控制，偏安全。③当直接在管线上布置沉降监测点有困难或不易保留时，建议以地表沉降代表管线沉降进行预测。
4.3地表沉降分析地表沉降控制限值为30mm，而监测结果表明，在隧道开挖影响范围内实测地表沉降大于30mm的情况比较普遍（），而且集中在砂层地段。实测地表最大下沉65.2mm（测点T21*），121*不在隧道结构上方，而在隧道结构南侧约2m，距砂漏斗（V）尖约1.2m.对应隧道内拱顶下沉12.1mm，周边收敛甚微。
选取监测比较连续、历时较长的典型测点进行分析（、表1），地表沉降有以下几个特点：（1）地表沉降在砂层地段比非砂层地段要大。
（2）开挖面未通过测点时，测点位置已发生初始地表沉降，该点到开挖面的提前距离，在砂层地段比其他地段要长。
（3）地表某点发生最大沉降时，开挖面已通过该点，该点到开挖面的滞后距离，在砂层地段比其他地段要长。
（4）地表某点发生初始沉降至发生最大沉降的持续时间，即隧道开挖对地表沉降的影响，在砂层地段约需67个月，非砂层地段则约需34个月。
沿隧道纵向地表沉降T27里程地表沉降/纵断面开挖距离-地表沉降关系曲线4.4合理调整沉降的报瞀值虽然设计给出的地表沉降限值为30mm，但在隧道穿越砂层地段时非常难以保证限值。在保证安全的同时，为节约施工成本，合理调整地表沉降的报警值是必要的。调整地表沉降值的前提：①必须定时检查马路有无开裂、空洞等情况。②必须采取前面所述的各项控制地表沉降、管线沉降的施工措施，而且不可将报警值一次放大到位。在施工期间，地表沉降报警值由30mm分次放大到40mm、45mm、本工程根据地面交通繁忙、布置在管线上的测现代隧道技术表1典型测点地表沉降测点发占巨最大沉降时开挖到测点附近时发生初始沉降时初始沉降至最大沉降的持续时间最大沉降测点在开挖面后方/m测点沉降/mm占最大沉降的测点在开挖面前方/m约6个月约7个月约3.5个月开挖面附近约3.5个月备注：T21*、T28在砂层地段点不宜保存、管线与隧道呈平行走向关系等特点，以地表沉降代表管线沉降进行预测。由于管线的安全影响涉及面较广，因此各类地下管线的报警值不可调，严格按设计及有关规定执行。针对承插式混凝土水管最大沉降差小于30rmn、两接头之间局部倾斜小于8%的情况，只要地表沉降、水管沉降有一个指标报警，就立即跟踪注浆抬管。
4.5总结沉降规律性数据指导施工本工程在砂层地段的监测结果表明：每架设一榀格栅，地表下沉2 mm；每次注浆抬管，地表可平均上抬约6mm；若每次注浆抬管间隔7天，地表又将5结语（1）地铁隧道采用矿山法施工时，为控制地表和管线沉降，在地下隧道内采取措施，技术可靠、工程安全、成本经济。但在地下必须同时采取多项措施综合治理，如超短进尺、小断面开挖、超前注浆、控制爆破，有条件时提前施工二次衬砌等。综合使用方可达到控制效果。
（2）如果在隧道通过的地层有砂层存在，则砂层地段与非砂层地段相比，前者的地表沉降值比后者要大，而且前者地表沉降的持续时间比后者要长。
2的浅埋地铁隧道，建议：①砂层地段，距离开挖面20m时就应提前进行初始地表沉降的数据采集，而且监测持续时间应不少于6个月。②非砂层地段，距离开挖面1m时就应提前进行初始地表沉降的数据集，而且监测持续时间应不少于3个月。
（4）当直接在管线上布置沉降监测点有困难或不易保留时，建议以地表沉降代表管线沉降进行控制，该做法偏安全。
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