致北京希地环球建设工程顾问有限公司： 现将麦子店亮马河区间隧道地表沉降值过大原因分析报告上 报，请审批！ 麦子店亮马河区间隧道地表沉降值过大 原因分析报告 一、施工概况 目前麦子店亮马河区间隧道监控量测数据显示地表累计沉降最大值为 40.77mm（竖井 2向东的 SB（3）1测点，截止 2005年 05月 13日） ，已超过地 表沉降报警值，且 1、2号竖井和盾构始发井之间大部分地表测点沉降量均超过 地表沉降报警值。从现阶段隧道掌子面揭露地层和已成初期支护结构看，隧道 开挖正常，初期支护没有裂缝，掌子面自稳能力较高，仅上台阶拱脚略有少量 渗水。 随着隧道的初支结构已经封闭，地表沉降及结构沉降均趋于稳定。但前期 沉降量较大应属非常现象。 基于此，现从隧道开挖和降水两方面对前期隧道上方地表沉降过大的情况 进行分析，为以后地下施工提供借鉴和教训。 二、监测数据分析 从前期的监测情况看隧道范围内（包括竖井）地表沉降均较大，前期对拱 顶沉降和净空收敛也进行了监测，但由于监测时机把握不好，拱顶沉降值较小， 净空收敛变化不大，因此，在此终点对地表沉降监测数据进行分析，隧道上方 地表沉降测点布置见图 1，图中箭头为开挖面位置。竖井1 竖井2 盾构始 发井 SB(1)7 SB(1)6 SB(1)5 SB(1)4 SB(1)3 SB(1)2 SB(1)1 SB(2)1 SB(2)2 SB(3)1 SB(3)2 SB(4)1 SB(4)2 SB(5)1 SB(5)2 SB(6)1 SB(6)2 SB(7)1 SB(7)2 SB(8)7 SB(8)6 SB(8)5 SB(8)4 SB(8)3 SB(8)2 SB(8)1 图 1 监测点布置图 1、隧道、竖井区域内地表沉降 截至5月13日，竖井、隧道上方地表累计沉降统计数据见表1，其中SB 为地表沉降测点，GD为拱顶沉降测点。隧道掌子面已通过了SB（1）断面，盾 构始发井和1、2号竖井之间的测点都产生了变形。 表1 地表、拱顶沉降统计表 区间隧道 竖 井 点号 沉降量 /mm 点号 沉降量 /mm 点号 沉降量 /mm 点号 沉降量 /mm SB3 -26.40 SB1 -37.55 SB2 -13.51 SK1 -30.97 SB4 -30.31 SB2 -32.36 SB2 -1.38 SK2 -9.56 SB6 -14.71 SB1 -9.35 SB3 -2.29 SK3 -27.18 SB1 -32.53 SB2 -8.02 SB4 -6.61 SK4 -31.79 SB2 -32.86 SB1 -5.35 SB5 -2.07 SK1 -19.38 SB1 -40.77 SB2 -9.95 GD(1N)1 -12.36 SK2 -24.01 SB2 -35.63 SB1 -12.94 GD(1N)2 -3.9 SK3 -26.78 从表1看，除SB（5） 、SB（8）断面外，其余测点沉降均较大；同时竖井 结构测点的沉降也较大，与隧道上方测点沉降量相差不大。可见，整个区域在 施工过程中都有较大的地层损失，而从竖井结构测点沉降（30mm左右）均较大 和竖井开挖过程中长期的流砂、渗水情况分析，饱水砂层的失水固结对竖井结 构和区间隧道上方地表沉降有一定的影响，随着地下水位的下降，竖井封底后 沉降基本稳定，没有反弹，从整体上看，降水施工的地下水位仍低于竖井结构， 即低于隧道仰拱，已开挖的隧道上方的饱水砂层在隧道掌子面通过前后都发生 了不同程度的固结沉降。 2、区间隧道地表沉降变化规律 选取区间隧道上方三个监测情况较好的测点的沉降、沉降速率与掌子面间距的关系曲线进行分析，其余测点见附图2，部分测点中间数据由于各种原因 无法监测。 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 与掌子面距离(m) 累计沉降量(mm) 区间暗挖段地表沉降SB(1)4测点沉降与掌子面间距关系曲线图 下台 阶通 过 左线 上台 阶通 过 左线 下台 阶通 过 -5 -4 -3 -2 -1 0 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 与掌子面距离(m) 沉降速率(mm) 区间暗挖段地表沉降SB(1)4测点沉降速率与掌子面间距关系曲线图 下台 阶通 过 左线 上台 阶通 过 左线 下台 阶通 过 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 -40 -30 -20 -10 0 10 与掌子面距离(m) 累计沉降量(mm) 区间暗挖段地表沉降SB(1)3测点沉降与掌子面间距关系曲线图-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 -5 0 5 10 与掌子面距离(m) 累计沉降量(mm) 区间暗挖段地表沉降SB(1)3测点沉降与掌子面间距关系曲线图 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 -30 -20 -10 0 10 20 与掌子面距离(m) 累计沉降量(mm) 区间暗挖段地表沉降SB(2)2测点沉降与掌子面间距关系曲线 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 -5 0 5 10 15 与掌子面距离(m) 沉降速率(mm) 区间暗挖段地表沉降SB(2)2测点沉降速率与掌子面间距关系曲线图 从以上的图中可以总结以下几点： 1、SB（1）断面各点的沉降仍在继续发展，沉降速率有所增加。而此时隧 道左右线下台阶均已经通过了该断面，沉降速率应该逐渐减小，而实测情况与 之相反，从隧道内的施工情况看，回填注浆每天都在进行，每天回填注浆量约 1方，开挖掌子面地层自稳性良好，渗水量不大，但地表沉降仍继续发展，推 测地层失水固结沉降。2、SB（2） 、SB（3） 、SB（4） 、SB（5）断面沉降较大，但已基本稳定，从 地质雷达探测结果看，隧道上方没有局部空洞，隧道结构、地表也没有出现裂 缝，整个地层基本稳定。 3、从区域内地表沉降测点与掌子面间距变化曲线看，掌子面通过前的超前 沉降量较大，SB（1）4为15mm，SB（1）3为14mm，SB（2）2为12mm，其余测 点也在815mm之间，这部分沉降与降水施工有一定的关系。 4、各个测点与掌子面间距变化曲线掌子面通过后均有多个拐点，沉降经历 了多次的增长，这与隧道开挖步序、左右线相互影响有关，每一个开挖过程都 会造成隧道上方不同程度的地层损失，特别是每一次应力释放对隧道上方饱水 砂层的渗流场分布进行了调整。 5、沉降速率与掌子面间距变化曲线基本反应隧道开挖影响，随掌子面靠近、 通过、离开测点，沉降速率有一个增加到减小的过程，而图中后期的沉降速率 又有反弹，应当在下一阶段加强监测，并采取施工措施控制沉降的发展， 三、沉降原因分析 1、施工降水的影响 隧道区域内的降水施工从 4月 12日开始，与隧道同期施工，竖井即区间隧 道范围内存在三层水（即上层滞水、潜水、承压水） ，原有地下水位为12m，降 水后水位为29m。 竖井开挖期间曾发现在地表下 11m 处有 4m 厚的细砂层，该砂层含有较大 量粉细砂，且位于有补偿的潜水层，竖井施工过程中有较大的渗水。从区间隧 道地质断面看，隧道上方有2m的粘土隔水层，而隔水层上方有34m的砂层。 隧道范围内有大量的降水井，详见降水井布置附图3 降水施工过程中，原有饱水砂层有一定量的失水固结；隧道掌子面推进过 程中，掌子面上方、前方的地层应力释放，有一定的塑性变形，在原有的隔水 层中形成多条渗水通道，砂层中残余的地下水产生渗流，从隧道拱脚流出，地 层失水固结继续发展。 隧道区域内的地表沉降测点超前沉降量达815mm，且左右线隧道相继通 过测点后沉降仍有发展趋势，稳定时间较长，初步判断与饱水砂层失水固结沉 降有一定关系，进一步的分析结合下阶段拱顶沉降监测结果。2、施工工艺的影响 隧道上方地表沉降受影响因素较多，但最直接的因素是隧道开挖，因此， 施工工艺对地表沉降有一定的影响。 首先，一般隧道开挖过程中，从开挖到喷砼完成的时间效应会引起土体变 形，区间开挖过程中掌子面揭露地层为粉质粘土，稳定性较好；其次，喷砼后 砼的收缩会在初支和土体之间会形成空隙，如不及时回填注浆填充此空隙，则 地层应力重新调整后地层也会产生较大变形；再次，还有隧道内坍方也会引起 隧道上方产生局部的空洞，从而造成地表在一定时间效应下产生较大的变形， 但此处经地质雷达探测没有发现隧道上方有空洞；第四，洞内出现较大的坍方， 也会引起较大地面沉降，但此处洞内掌子面土质自稳性良好，施工期间未出现 坍方；第五，隧道区域内施工场地较小，隧道上方经常通过大型汽车、吊车等 重型机械，对地表沉降有加大的间接作用；第六，区间标准断面分步开挖的时 空效应与地表沉降有一定的影响，台阶长度的把握，核心土高度和长度，隧道 分三台阶开挖等都与地表沉降有直接的关系，同时施工中不按照规范要求施工 也与地表沉降有直接关系。 四、小结 从监测数据的分析及施工现场调查，出现较大的地表沉降主要与施工工艺 和降水有关。SB（2） 、SB（3） 、SB（4） 、SB（5）断面沉降较大，但已基本稳定， 从地质雷达探测结果看，隧道上方没有局部空洞，隧道结构、地表也没有出现 裂缝，整个地层基本稳定，而SB（1）断面沉降仍有所发展，但隧道开挖均已 通过，因此在下一阶段增加掌子面前方测点，加强监测，并调整施工工艺，采 用短台阶开挖，控制开挖时间及开挖进尺等措施，保证施工安全及施工质量。 北京住总集团有限责任公司北京地铁十号线十一标段项目经理部 2005年05月13日附图 2 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 -40 -30 -20 -10 0 10 与掌子面距离(m) 累计沉降量(mm) 区间暗挖段地表沉降SB(1)6测点沉降曲线图 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 -30 -20 -10 0 10 20 与掌子面距离(m) 累计沉降量(mm) 区间暗挖段地表沉降SB(2)1测点沉降与掌子面间距关系曲线图 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 -20 -10 0 10 20 30 与掌子面距离(m) 累计沉降量(mm) 区间暗挖段地表沉降SB(3)1测点沉降与掌子面间距关系曲线图-40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 -20 -10 0 10 20 30 与掌子面距离(m) 累计沉降量(mm) 区间暗挖段地表沉降SB(3)2测点沉降与掌子面间距关系曲线图 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 -10 0 10 20 30 40 与掌子面距离(m) 累计沉降量(mm) 区间暗挖段地表沉降SB(4)1测点沉降与掌子面间距关系曲线图 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 -10 0 10 20 30 40 与掌子面距离(m) 累计沉降量(mm) 区间暗挖段地表沉降SB(4)2测点沉降与掌子面间距关系曲线图