第３９卷第ｌ８期 ２ ０ １ ３年６月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｖｏ１．３９ Ｎｏ．１８ Ｊｕｎ． ２０１３ ・１７９・ 文章编号：１００９—６８２５（２０１３）１８—０１７９—０３ 三导洞法连拱隧道下穿建筑物的施工监测分析 唐智文 梅天娥 （１．中交武汉港湾工程设计研究院有限公司，湖北武汉４３００４０；２．随州市交通工程质量监督站，湖北随州４４１３００） 摘要：采用常规监测与自动化监测相结合的现场监测手段，研究隧道施工对试验房以及周边环境的影响，研究成果表明：隧道左 线没有形成封闭隔水带，隔离桩以外的地表沉降较大；帷幕注浆、基底加固注浆对抑制试验房的沉降速率有一定的效果；补偿注浆 施工使房屋得到抬升，从而达到对房屋进行纠偏的目的。 关键词：监测，隧道，沉降 中图分类号：Ｕ４５６．３ 文献标识码：Ａ １ 工程概况 厦门成功大道梧村隧道为双向６车道隧道，由明挖段和暗挖 段组成。浅埋暗挖段隧道位于莲前西路两侧的龙山山前台地和 浦南工业区，人口稠密，工业、民用建筑林立，城市环境复杂。隧 道沿线埋深由８．９ ｍ逐渐增大至４２．０ ｍ，地质条件复杂，洞身段 围岩以残积亚黏土、全／强风化正长岩和花岗岩为主。沿线地下 ：量 ：； 堕 Ｉ【下台阶 ．４３９． ８１４ ６８０ ． 水埋深约２ ｍ～４ ｍ，隧道洞身沿线Ｖ，Ⅵ级围岩约占５０％，为富水 全风化花岗岩…。梧村隧道工程具有浅埋、大跨度、工艺复杂、工 序繁多、地面建筑物保护要求高、危险源高度集中等工程特点，且 隧道沿线地层地质条件极差，造成施工难度极大。 下鱼台 阶）拈ｌＪ 至 上：童 ： 驸９『 ｌ －１／／／６０６ ．８１４ 图１三导洞法连拱隧道开挖分布图 根据国内学者关于隧道工程的研究成果 及有关国家行业 由于该隧道工程施工难度大，特将１０４号，１０５号建筑物设置 标准 Ｊ，确定现场监测采用常规监测与自动化监测相结合的手 为试验房，以便在该区域开展施工 【法和施工工艺研究，为隧道 段，研究隧道施工对试验房以及周边环境的影响。 下穿密集建筑群积累经验。试验段连拱隧道按断面开挖顺序分 常规监测内容有建筑物沉降、建筑物裂缝、地表沉降、地中分 为左隧道先导洞、左隧道主洞、中导洞、右隧道先导洞及右隧道主 层沉降、地中水平位移等。自动化监测内容为建筑物不均匀沉 洞５部分（见图１）。 降，以便实时了解到注浆效果。 ２监测设计 试验房区域的监测点布置如图２所示。 Ｋ７ 隆 图２试验段各类沉降测点布置平面示意图 ３隧道施工对周边环境的影响 ３．１ 试验房沉降监测分析 试验房建筑物沉降典型监测成果见表１，图３～图５。试验房 开始加大，一周内的累计沉降值为一３１．７ ｍｍ。由于中导洞及左 导洞掌子面距离试验房１０ ｍ以外，这两个导洞施工对建筑物沉 降影响尚小。 其余多数测点超过３０ ｍｍ的极限值，出现的最大累计沉降值一度 的沉降测点以较大的沉降速率继续下沉，截至１Ｏ月２９日，累计沉 达到一８３．８ ｍｍ，出现在１４—０８号测点，后经地面注浆抬升有了一 降最大值为一５１．８ ｍｍ，发生在１０４－９测点，该测点位于中导洞和 定的上抬，该测点最终沉降值为一６９．５ ｍｍ。 右导洞之间，受到两个导洞施工开挖影响出现沉降场叠加。 由监测成果可以看出： ３）中导洞及左右导洞的掌子面均到达试验房下方后，试验房 １）右导洞先期到达试验房，距离较近的１０４—８测点沉降速率 收稿日期：２０１３・０４—１９ ２）随着中导洞及左导洞掌子面相继到达试验房，试验房前部 作者简介：唐智文（１９８４．），男，助理工程师； 梅天娥（１９７９一），女，工程师 ・８期 １８０・ 第３９卷第１２ ０ １ ３年６月 山 西 建 筑 明显反弹的迹象。 ｌＯ 后部的沉降测点也处于加速下沉的状态。 １０月２０日对试验房进行补偿注浆施工，１０４—８及１０４—１１测 达 点在２１ Ｈ上午的测值都一定程度的上抬，变化值分别为８．５ ｍｍ 和６．６ ｍｍ，这两个测点在２１日下午又呈现下沉的趋势。监测成 ｌ ２００ 盘一１０ 果表明采用合理的注浆手段，可以使房屋得到抬升，从而达到对 房屋进行纠偏的目的。 表１ 建筑物典型沉降测点阶段性监测成果表 阶段性沉降值／ｍｍ ｌＯ月１２日后 譬一２０ 略３０ ４０ —验导Ｉ 房洞ｌ 到Ｉ 达Ｉ 时间 ｗ 建筑物 测点 部位 编号 右导洞到 中导洞到 左导洞到 １Ｏ月１２日～ 平均沉降速率 达试验房 达试验房 达试验房 ２９日 ｍｍ／ｄ 前部 后部 后部 图６ １０４房屋不均匀沉降测点累计测值一时间曲线图 １０ ０ １０４．１ １０４－２ １０４．３ 一ｌ１．８ —０．５ —５．６ —１２．７ —２．２ —８．１ ０．１ Ｏ．８ ０．９ —２０．９ —１３ ５ —１４．３ —１．２３ —０．７９ —０．８４ 前部 ｌ０４．８ —２１ ２ —１１．５ 一Ｏ．２ —１３．９ —０．８２ 盘一１０ 竖－２０ 誉时 ｌ＿１９ —１０５（ ８： 前部 １０４－９ —１６．２ —１２．４ —０．３ —２３．８ —１．４０ 后部 １０５—４ ０．４ —３．４ Ｏ．３ —６．７ —０．３９ 后部 １０５．５ —０．２ —２．５ 一Ｏ．５ —９．３ —０．５５ 后部 １Ｏ５．６ —０．４ —２．５ ０ ３ 一ｌ１．４ —０．６７ 前部 ｌ０５＿７ —１１．３ —９．７ ０．２ —１９．７ —１．１６ 前部 １０５．８ —４．４ —８．５ Ｏ 一１０．７ —０．６３ ｌ０ ０ —１０ 自－２０ ８．１０ 童 一３０ 蒜－藤＋１０４。１ －６０－５０ ４０ —１Ｏ４—８ ７０ 一１０４．９ －８０ ９０ 时间 图３ １０４号楼前排测点沉降典型监测成果 暑 ８．１０ 世 ．＿１０５－７ ．＿１０５—８ 图４ １０５号楼前排测点沉降典型监测成果 、Ｉ 吕 ７．２０ ＋１０５．４ 一 一 —１０５－５ ∞ １０５—６ 图５ １０５号楼后排测点沉降典型监测成果 粥 ３．２试验房不均匀沉降监测分析 随着隧道开挖逼近试验房，试验房沿隧道纵向的不均匀沉降 逐渐增大，试验房沿隧道纵向的不均匀沉降监测成果见图６，图７。 从图６可以看出，不均匀沉降测点１０４（３－８）在１０月２０日达 到最大差异沉降累计值一２７．９ ｉｎｒｎ，随着右导洞在试验房下方的 深入，试验房后部的沉降测点（１０４—３）处于加速下沉的状态，而试 验房前部的沉降测点（１０４－８）的沉降速率减缓，因此不均匀沉降 测点１０４（３－８）的累计值开始出现反弹，截至１０月２９日，该测点 差异沉降累计值上升到一１９．７ ｍｍ，这表明试验房随着隧道开挖 的进程自身也处于调整状态。 右隧道主洞掌子面尚未到达试验房，正上方的不均匀沉降测 点１０４（２－９）自１０月２２日以来差异沉降累计值保持在一３７ ｍｍ 左右，尚未有明显反弹的迹象。同样从图７可以看出，由于左隧道 主洞掌子面尚未到达试验房，正上方的不均匀沉降测点１０５（５－７） 自１０月２２日以来差异沉降累计值保持在一２７ ｍｍ左右，尚未有 一１０５（５．７’ 睇嚣 －３０ 一（１ｏ４－ｌ 一 （１０５－６） －４０ 图７ １０５房屋不均匀沉降测点累计测值一时间曲线图 中导洞及左右导洞的掌子面均到达试验房下方后，试验房后 部的沉降测点的沉降速率逐渐赶上并超过试验房前部的沉降测 点，使试验房纵向上的不均匀沉降得以朝着有利于施工开挖的方 向发展，从而降低了隧道施工给试验房带来的风险。 ３．３试验房裂缝监测分析 试验房裂缝宽度发展较快主要集中在３个阶段： １）隧道预注浆阶段。隧道施工主要有隧道注浆、中导洞和左 洞先行导坑的开挖，该阶段开挖掌子面未到达试验房下，开挖对 建筑物的影响较小，注浆是造成裂缝开展的主要原因。 ２）三洞同时开挖阶段。右洞掌子面已到达试验房下，隧道开 挖使得地表产生较大的不均匀沉降，对建筑物的影响较大。另 外，对试验房进行地面注浆也造成建筑物产生局部变形。１０（上） 测点开展量最大，达到０．５０ ｍｍ，１３（斜）测点闭合量最大，达到 一０．５０ ｍｍ。 ３）三洞同时到达阶段。三洞开挖掌子面均已进入试验房正 下方，三洞同时开挖对土体的扰动是造成地表不均匀沉降，从而 引起试验房裂缝变化较快的主要原因。１０（上）测点开展量达到 ０．６６ ｍｍ，其中１０月１８ Ｅｔ～１０月２０日两天开展了０．２０ ｍｍ。 裂缝宽度变化量较大的测点集中在１０４号楼中间偏东部位， 且以垂直隧道为走向，试验房长边方向居多。分析其原因在于： １）根据岩土力学中的Ｐｅｃｋ理论，当隧道开挖时，对上方的影响范 围呈扇形向上扩展，垂直于隧道走向方向会有一个沉降槽，使得 地表和上部建筑物出现不均匀沉降，从而引起该区域裂缝宽度出 现较大变化；２）１０４号楼是一栋狭长的３层建筑，结构形式为砌体 结构，自身抵抗不均匀沉降的能力较差，而且相对于短边方向，长 边方向抵抗不均匀沉降的能力更差，因此长边方向的裂缝宽度变 化更为明显。 裂缝宽度累计变化量不小于０．４０ ｍｍ的测点分布见图８。 ３．４地表沉降分析 地表沉降典型监测成果见图９，图１０。从图中可以看出，Ｋ７＋ ５０４断面地表沉降测点经历了下沉一上抬一下沉的反复过程，地 表下沉主要由开挖和地下水流失引起，地表上抬则是受到地表及 洞内注浆施工影响所致。１１月３日起进行地表注浆抬升，５０４．６ 测点的上抬速率达到６．９ ｍｒｎ／ｄ，而５０４－７测点在１２月５日～ １２月９日阶段性上抬值更是达到了６４．７ ｍｍ。 结合施工进度和图９，地表变形存在以下３个阶段： 爹 ９１ 荤 智 ＼唐智文等：三导洞法连拱隧道下穿建筑物的施工监测分析 目、■世曝 嘴 ・１８１・ ３９ ４０ 山，髅曝 睬 ｇｇ、世曝 ４２ ４１ ４ ＼ ＼ ３３ ３４ ｜ ｜ 楼、 。｜ ａ４６鲁 ７ ａ２Ｏ ｜ ｜２４２ ５ １２６ ｜２ ８ ］２９ ３，３ｌ ２ ｃａ３；６ ３３７８ ｔ ｜ ４４ ｜ ｜ 日４ ｊ６ 、ｌ５－ ０９ ０５ 凸、 ｎ ｎ ｎ 梯 ｌ３ ｕ １Ｏ ０７０８ ０６ ＼ ＼ ＼ ＼ Ｉ ＼Ｉ 线．＼ ｌ ｌ＼Ｉ ＼＼ Ｉ 右＼ Ｉ ＼ｊ ｌ ． １Ｉ ｕ Ｉ Ｉ ｌｏ４．Ｉ ｌ ｏ３ ｌ０２Ｉ 图８建筑物裂缝分布示意图 于右洞上方地表沉降值，这与数值模拟计算结果一致。从沉降槽 Ｋ７＋５０４．４ ｝｛｝ｆ 右线地表沉降值远小于左 曲线同时可以看出，在隔离桩外区域，月月月月 ５ ｌ ２ ２ ＿日＿Ｋ７＋５Ｏ４－５ 线地表，这与左线地表隔离桩设置存在的缺陷有关，由于一个大 日３●８ 日日日 树的存在，左线隔离桩未能按设计要求闭合，隔离桩外区域的地 ９ Ｋ７＋５Ｏ４—６ Ｋ７＋５０４＿７ ．－Ｋ７＋５０４—８ 下水位下降较大，地层因失水产生的固结沉降较为突出。 ４结语 图９ Ｋ７＋５０４断面地表沉降监测成果 测点距隧道中点距离，ｍ －１）随着中导洞及左导洞掌子面的相继到达，试验房前部的沉 ３０ —２０ —１Ｏ ‘ ０ １０ ２０ ３Ｏ 降测点以较大的沉降速率下沉；随着隧道向前掘进，试验房后部 的沉降测点的沉降速率逐渐赶上并超过试验房前部的沉降测点， 使试验房沿隧道纵向上的不均匀沉降得以朝着有利于施工开挖 的方向发展，降低了隧道施工给试验房带来的风险。 ２）左右导洞开挖对正上方地表产生的沉降影响相差不大，测 ＋右 线 线 隔 隔 ￣＇离 桩 ６０ －７０ １Ｌ＾ Ｊ离 桩 桩 ９月ｌ８日 一１Ｏ月１日 ＋１０月ｌ０日 一１０月２１日 ＋一ｌ０月２８日 点累计沉降值都在一５０ ｍｌｎ以上；而隧道左线由于没有形成封闭隔 广～６ ０２ ０ ０ 卜 一２ Ｏ 水带，隧道施工开挖对上方隔离桩以外的地表沉降产生较大影响。 ３）试验房前的帷幕注浆、基底加固注浆这两项注浆施工，对 抑制试验房的沉降速率有一定的效果。对试验房进行补偿注浆 施工，监测成果表明采用合理的注浆手段，可以使房屋得到抬升， 从而达到对房屋进行纠偏的目的。 参考文献： 一１０ ０ 左线隔离桩 右线隔离桩 测点距隧道中点距离，ｍ １）Ｕ 吕 ｇ １ｏ０ ５０ ． —１ ［１］ 胡学兵，马建清，李 勇，等．厦门市机场路一期工程（莲前 — 髅 一 ，、， ０ １０ ２０ １ 一＋ｌ２月７日 ｌ２月１５日 至梧村山隧道段）工程地质勘察报告［Ｒ］．武汉：中铁大桥 勘测设计院有限公司，２００６． 嘣５ 一１５０ 左线隔离桩 右线隔离桩 ［２］ 张顶立，李鹏飞，侯艳娟，等．浅埋大断面软岩隧道施工影响 下建筑物安全性控制的试验研究［Ｊ］．岩石力学与工程学 报，２００９，２８（１）：９５—１０３． 测点距隧道中点距离，ｍ 图１０ Ｋ７＋５０４地表沉降槽监测成果 覃卫民，赵荣生，王浩，等．浅埋大跨隧道下穿建筑物的安 １）隧道开挖导致前方地层应力释放以及地下水流失而引起 ［３］全影响研究［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２０１０，２９（ｓ２）：３７６２— 地表出现变形，变形量占总变形量的１０％～１５％。２）开挖面接近 测点至穿过测点后，由于隧道的开挖而造成边界条件发生改变， 失，地表沉降速率加速增长。３）当掌子面向前开挖超过测点３倍 洞径以后，变形速率开始减缓，变形量缓慢增加。 ３７６８． 二滩水电开发有限责任公司．岩土工程安全监测手册［Ｍ］． 各施工步序引起的位移场出现一定程度的叠加，加上地下水的流 ［４］北京：中国水利水电出版社，１９９９：９８—１１１． ［５］ＪＧＪ １２５－９９，危险楼房鉴定标准［Ｓ］． ＧＪ／Ｔ ８－９７，建筑变形测量规程［ｓ］． 由图１０可以看出，隧道开挖引起左洞上方地表沉降值普遍大 ［６］ＪＡｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆ ｔｈｒｅｅ－ｐｉｌｏｔ ｄｒｉｆｔ ｍｅｔｈｏｄ ｍｕｌｔｉ－ａｒｃｈ ｔｕｎｎｅｌ ｕｎｄｅｒ ｃｒｏｓｓ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ ＴＡＮＧ Ｚｈｉ．ｗｅｎ’ ＭＥＩ Ｔｉａｎ．ｅ。 （１．Ｃｈｉｎａ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｗｕｈａｎ Ｈａｒｂｏｕｒ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００４０，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｓｕｉｚｈｏｕ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ Ｓｔａｔｉｏｎ，Ｓｕｉｚｈｏｕ ４４１３００，Ｃｈｉａ）ｎ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｍｅａｎｓ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｗｉｔｈ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｕｎｎｅｌ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｏ ｔｅｓｔ ｒｏｏｍｓ ａｎｄ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ：ｔｈｅ ｌｅｆｔ ｌｉｎｅ ｏｆ ｔｕｎｎｅｌ ｄｉｄ ｎｏｔ ｆｏｒｍ ａ ｃｌｏｓｅｄ ｃｏｒｅ ａｒｅａ，ｔｈｅ ｇｒｏｕｎｄ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ｏｕｔｓｉｄｅ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｐｉｌｅ ｗａｓ ｂｉｇｇｅｒ，ｔｈｅ ｃｕｒｔａｉｎ ｇｒｏｕｔｉｎｇ，ｂａｓｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｇｒｏｕｔｉｎｇ ｈａｄ ｃｅｒｔａｉｎ ｅｆｆｅｃｔ ｔｏ ｓｕｐｐｒｅｓｓ ｔｈｅ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ｒａｔｅ ｏｆ ｔｅｓｔ ｒｏｏｍｓ，ｔｈｅ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｇｒｏｕｔｉｎｇ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｍａｄｅ ｔｈｅ ｈｏｕｓｉｎｇ ｕｐｌｉｆｔ，ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｅ ｐｕｒｐｏｓｅ ｏｆ ｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｏｕｓｉｎｇｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，ｔｕｎｎｅｌ，ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ