矿山法大断面隧道下穿高架桥沉降规律分析

矿山法大断面隧道下穿高架桥沉降规律分析

刘娇

中铁第五勘察设计院集团有限公司北京102600

摘要：矿山法施工大断面隧道的施工风险高，以乌鲁木齐地铁某区间下穿进机场高架桥为例，分析第三方监测数据，总结道路沉降规律，并针对典型测点及断面进行分析，得出了大断面暗挖隧道下穿高架桥的沉降规律及不同施工工序对总沉降的贡献，提出了类似工程控制沉降的措施。

关键词：矿山法；大断面隧道；高架桥；沉降规律

中图分类号：文献标识码：文章编号：

现阶段国内地铁建设正如火如荼的进行中，其中不乏矿山法施工大断面隧道，本文以乌鲁木齐地铁某区间大断面隧道下穿进机场高架桥为例，对该类型工程沉降规律进行总结分析，得出沉降规律及有效控制措施。

1工程概况

乌鲁木齐地铁某区间采用矿山法施工，隧道拱顶覆土范围在11.6m~20.6m，暗挖段左线长度为729.467m，右线长度为756.561m。区间设置1个施工竖井，采用倒挂井壁法施工，设置单渡线。施工竖井作为暗挖工作面向国际机场站方向开挖。区间单洞双线断面采用双侧壁法施工。

区间沿线地貌单元为山前倾斜冲、洪积砾质平原区，地形平坦，地势南高北低，相对高差1~2m。据详勘报告显示未发现断裂带通过，故场地属于较稳定场地。区间范围内地层主要为由冲积、洪积河床堆积形成的第四系上更新统粉土、圆砾、卵石，地表广泛分布杂填土。本区间沿线为第四系孔隙潜水，地下水位位于暗挖隧道底板以下，施工期间不受地下水影响。

2测点布置

综合考虑第三方监测要求及设计单位施工图监测要求，在施工设计图上选取部分测点作为第三方监测测点。原则上地表测点与管线测点结合使用，导洞轴线上方布设测点，具体方法如下所述。

1）大断面隧道各导洞拱顶对应的地表各布设1排测点，测点间距均为10m，下穿高架桥区域测点间距为5m，管线测点就近选取代替附近地表测点。

2）区间上方每40m布设1个主测断面。

3道路沉降规律分析

3.1总体沉降

区间施工完成后，上方总计439个测点。测点累计沉降柱状图和主测断面沉降分布曲线如图1、图2。

图1测点累计沉降柱状图

图2主测断面1沉降分布曲线

由以上两图可得：

1）监测点沉降范围为-15mm~+5mm，沉降量为-6mm~2mm的测点数量占93.65%，沉降量小于-6mm的测点数量占1.81%。其中，高架桥沉降量位于-1.72mm~-3.74mm之间，无监测预警，总体风险可控。接近80%的测点沉降量处于-4mm~0mm之间；

2）车站纵向剖面沉降曲线与peck“沉降槽”理论较为拟合，即中间沉降大两侧沉降相对较小。沉降影响范围已超过显著影响区，进入一般影响区。

总体沉降量控制效果较好，能够满足高架桥正常安全使用。

3.2高架桥沉降分析

大断面隧道与高架桥平面位置关系为正下穿，高架桥及高架桥下匝道桥面结构为10跨连续框架梁，跨度为10.64m/12m/18m，桥下为独立基础，基础截面为3.6m×4.6m，埋深为2.1/2.5m，隧道距离高架桥基础约12.6m。时程曲线见图3。

图3典型测点沉降时程曲线图

由图3可以看出：

1）高架桥桥墩沉降为-2mm~-3.4mm之间，顺桥向差异沉降最大值为1.3mm，均未达到预警值。

2）桥墩沉降量略少于相应位置地表沉降量，由于二衬施工采取最后施做下穿桥段结构的策略，其沉降发生主要在初支施工期间，二衬施工过程中沉降量基本稳定，风险可控。

综上所述，乌鲁木齐北部山前冲积平原浅层以中密、密实卵石层为主的地层中，矿山法施工大断面隧道沉降控制效果较好，下穿高架桥区采取大管棚注浆加固措施沉降控制效果明显，总体沉降量约3mm左右。

4总结

1）大断面隧道开挖面揭露围岩为中密且级配较好卵石层，埋深约1~1.5倍洞径，超过九成测点沉降量位于-6mm~+2mm间，接近八成测点沉降量处于-4mm~0mm之间。可认为该地质条件下暗挖大断面隧道施工总体沉降控制效果较好。

2）应强调双侧壁导坑法施工期间两侧洞室同步性控制，有利于中间洞室施工效率大幅度提高，提高初支施工质量，进一步控制沉降。

3）相比较标准隧道，大断面隧道施工沉降量明显更大，且大断面隧道影响范围更大，约为标准断面的1~1.5倍。

4）本区间下穿高架桥采取大管棚注浆加固，根据沉降分析认为加固效果较好，较好的控制了沉降量，最大沉降未超过-4mm。二衬采取下穿段后施工的方案，能够很好的控制二衬期间沉降变化，进一步控制总沉降量。

参考文献：

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