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工程方案.地铁隧洞下穿高层建筑施工技术（定稿）地铁隧洞下穿高层建筑施工技术钟慧民中铁十六局二公司六分公司摘要随着我国城市轨道交通和房地产业的快速发展，轨道交通线四周将有越来越多的邻近建筑物在发展轨道交通的同时，区间隧道对邻近建筑物及其他各种地基的影响是不行避开要的有时隧道不仅仅是邻近建筑物，而是干脆位于建筑物之下，这必将对隧道的施工和建筑物的正常运用产生很大影响因此，为了把对建筑物的影响削减到最低限度，有必要对如何减小隧道开挖对建筑物的影响程度问题进行探讨分析结合目前已经通过永
3、永16楼的双井劲松区间隧道的实际施工〜状况进行分析探讨，对类似工程施工有确定的借鉴和指导作用关键词地铁隧道高层建筑物浅埋暗挖监控量测差异沉降CD/CRD工法1工程概况双井站劲松站区间，位于北京市朝阳区，设计线路起〜点里程为K23+
287.189,终点里程为K24+
095.68,线路全长
808.638m,为标准单线区间，本区间已于2006年9月23实现全线贯穿区间沿三环路方向布设，线路两侧建筑物密集，这对隧道施工产生了确定的影响；其中永3楼（东三环南路42号）及永16楼（东三环南路44号）对本区间的影响最大，楼房位于线路里程K23+426K23+355〜区段，右线结构外皮与楼房最近水平距离为9m,周第2周第3周第4周第5周第6周第7周第8周第9周第10周第11周第12周第13周第14周第15周第16周第17周沉降时间（周）累计沉降值（mm）JM1JM1-1JM3JM8JM11JM12JM13图5左线通过永
3、永16沉降曲线图第3周末左线右侧边洞到达K23+395（永3楼南端、永16楼北端）第8周左线右侧边洞通过K23+355（永3楼北端）第14周左线左侧边洞通过永3楼北端第16周左线全线贯穿从楼房沉降与时间关系可以看出
①、从第1周第3周以前楼房沉降几乎无改变，左线隧道右侧〜边洞开挖到永16楼北端时（第3周）楼房尚没有明显沉降,这说明打设的隔离桩起到很好的屏障作用约1周以后（第4周）沉降速度起先加快，说明隧道开挖反映到楼房基底（地面以下
5.5m）约需一周时间
②、从第4周14周的三周时间内永3楼沉降速度最快，第15周〜以后才渐渐变慢
②、永16楼尽管与右线距离比永3楼要远，且有隔离桩爱护，但隧道开挖也引起较大的沉降，与永16楼基础埋深大、基底地层以及楼房产生的附加荷载大有亲密关系
③、从监测数据来看，采纳CD、CRD工法能够较好地限制地表及建筑物的沉降，满意公式
（1）的规律5结语通过对左右两线通过楼房所发生的沉降量进行分析发觉:a.在区间隧道开挖中采纳CD、CRD工法并辅以其它协助工法能够较好地限制地表的沉降最大累计沉降量为18mm左右，差异沉降永3楼为
18.31mm（设计420mm）,永16楼为
21.04mm（设计中30mm）,满意设计要求；小分块隧道对高层建筑物扰动很小；地铁隧道开挖地面沉降的主要影响范围大致为20m30m〜b.隧道开挖过程中，洞四周岩2m的范围须要重点支护，所以在开挖过程中，通过施打
2.5nl的锚管能够满意要求；塑性区和围岩最大主应力主要出现在拱顶、拱脚处，因此左右隧道的拱顶、拱脚处的支护应加强综上所述，在本区间隧道开挖过程中，采纳CD、CRD工法和其它协助工法的开挖方案能够较好地限制地表的沉降，有效地保障了楼房的平安，施工的平安、质量也得到了保障，这可为今后类似工程借鉴参考文献
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194.朱维申，何满潮.困难条件下围岩稳定性与岩体〜动态施工力学国］.北京科学出版社，
19965.刘启琛，邵根大.北京地铁建设中采纳的浅埋暗挖法[J].铁道建筑，1998,1226作者简介〜姓名钟慧民诞生年月1979年6月22日性别男民族汉职务工区总工联系电话010-85346129或手机13241135220职称助工学位学士籍贯湖南湘乡主要工作水利、市政工程施工工作单位中铁十六局二公司六分公司单位地址北京朝阳区东坝楼梓庄乡邮编100018通讯地址北京朝阳区东三环南路双井桥东南侧地铁十号线18标二工区邮编100021（右线在没有打设隔离桩的状况下，已于2006年2月14日先行通过），左线结构邻近永16楼（结构外皮与楼房水平净距为
2.935m）并下穿永3楼东北角，下穿长度12nl左右永16楼旁边的隔离桩于2006年3月31日施作完毕，左线于2006年6月14日到达楼房爱护区域，于2006年9月7日平安通过区间左右两线均为单洞单线结构，开挖净空为
6.Im
6.43m,采纳浅埋暗挖法施工，区间平均覆土厚度约
16.0m,左右线路最小线间距约
12.0mo楼房与线路平面位置图如下所示
37.
8137.
9237.
9237.
7338.
0337.
7737.
7037.
9038.
3338.
4337.
6937.642永施工16永
37.
7437.62永1东三环南路44号永3东三环南路42号廊道右线左线13根隔离桩800@1200图1永
3、永16楼与线路平面位置关系图2施工技术难点
2.1围岩懦弱易扰动、稳定性差
2.
1.1结构底板区间隧道底板穿过的主要岩土层为粉质粘土
⑥层、粉土
⑥2层，局部粘土
⑥1层，均属VI级围岩，分布较为稳定，但结构底板在K23+
431.70K23+
970.40段位于层间潜水含水层之下，层间潜水含水层为粉土
⑥2层、及局部分布的粉细砂
⑥3层，在地下水作用下易发生涌砂
2.
1.2结构顶板左线右线区间隧道顶板穿过的岩土层在K23+
650.0K23+
970.4段穿过的主要岩土层为粉质粘土
⑥层、粘土
⑥1层、局部为粉土
⑥2层、粉细砂
⑥3层，在K23+
287.189-K23+
650.0段穿过的主要岩土层为中粗砂
⑤1层，围岩稳定性差，均属VI级围岩；尤其是砂类土自稳实力差，无法形成自然应力拱，易坍塌并且中粗砂
⑤1层为潜水含水层，在地下水作用下易发生涌水、涌砂，应留意采纳相应的加固措施
2.
1.3边墙区间隧道边墙穿过的岩土层主要为中粗砂
⑤1层、粉细砂
⑤2层、粉质粘土
⑥层、粘土
⑥1层、粉土
⑥2层，局部为粉细砂
⑥3层，围岩分类均属VI级围岩；侧壁围岩土体的自稳实力差，易产生坍塌，同时由于地下水影响，粉土
⑥2层在地下水作用下强度和稳定性导致降低，易发生坍塌，中粗砂
⑤1层、粉细砂
⑤2层及粉细砂
⑥3层在地下水作用下易发生涌水、涌砂甚至塌方
2.2前期开挖过早的对楼房产生了较大扰动永3楼为3层框架结构，独立柱基础，东西为柱跨8m+8m,南北向为
3.35m+
6.7m+
9.55m,基础埋深
2.5m,建于1997年永16楼房为箱形基础，地上16层，地下3层剪力墙结构，基础埋深为
5.5m,1989年建成由于拆迁的原因，靠楼房较远的右线在对楼房施作隔离桩前就已经通过了楼房区域，已经对本区段的土体产生了较大的扰动，并使得永
3、永16楼都产生了较大的差异沉降（清华高校房屋平安鉴定室评估结果为永3楼、永16楼目前外观质量基本正常，未发觉有因不匀称沉降及承载力损失引起的明显结构性损伤；截至2006年4月20日，永3楼最大差异沉降值为8mm,还有12mm的富余量；永16楼的最大差异沉降值为
13.5mm,还有
16.5mm的富余量在这种状况下，虽然左线与16层居民楼之间有隔离桩作为屏障，但是左线隧道施工下穿永3楼，两者之间没有桩墙作为隔离屏障，且左右两线土建施工距离较近，使得左右线的施工沉降槽叠加且可接着延长发展因此，在同样的地层条件，同样的支护措施下左线施工引起的楼房的沉降确定大于右线施工引起的沉降，而且永3楼的大部分独立柱基础均位于左右两线施工沉降槽重叠的区域，基底地层受多次重复扰动，使得沉降难以预料估计，当楼房框架中的随意相邻柱基础的沉降差超过其允许值，楼房的平安将得不到保证
2.3降水井打设不到位、降水区域未封闭本段降水设计采纳管井降水，间距
6.0m,沿线路两侧布置，由于受到楼房和地下各种管线的影响，楼房周边的降水井Q15Q24都无法施作，降水井在永3楼东侧、永〜16楼西南侧，这使得降水区域在楼房旁边形成缺口，造成洞内施工掌子面水量很大，这对施工平安和质量带来很大的影响3通过楼房实行的施工措施依据专家审查会的专家看法，洞内在原专项设计支护措施基础上适当加强往前掘进，遵循强支护、小分块、短进尺、早封闭、快通过、勤量测的原则，由于永16楼旁边K23+
409.4K23+395已经打设了隔离桩，故侧穿永16楼地段采纳双排小导管超前〜支护，CD法开挖施工，依据监控量测结果，必要时增加临时横支撑；下穿永3楼地段，采纳双排小导管超前支护，CRD法开挖施工，为削减群洞效应，开挖步序必需保证在一侧导坑贯穿后再开挖另一侧，同时为限制洞周边土体的变形发展，增加靠近楼房侧拱墙部位的径向注浆，该方案洞内措施对限制沉降有很好的效果.依据其他已建类似工程的施工阅历看，大范围启动降水，将会导致地层产生不易复原的沉降变形，结果是加剧建筑物的沉降在目前建筑物已发生较大沉降的客观状况下，降水交叉施工将会相互影响，故降水施工先行，土建施工后动，通过监控量测手段，确定降水施工引起的地层变形稳定、且留有足够的沉降量后施工方可进行综合考虑上述因素，实行如下专项设计方案
3.1隔离桩及隔离桩以南未施工（K23+426K23+40620m）地段〜⑴、采纳CD法开挖，先开挖隧道一侧（靠近楼房）的上下台阶，然后再开挖另一侧的上下台阶；⑵、格栅间距由原设计的
0.75m/根调整为
0.5m/根，初期支护护厚度30cm,临时中隔壁厚度为30cm；⑶、超前小导管在拱部150范围内按双层布置，第一层角度为715,其次层角度为3045,〜〜小导管长度L=
2.5m,纵向间距调整为
1.0m,环向间距
0.3m；⑷、靠近楼房一侧封闭后刚好进行径向注浆，径向小导管布置角度（以隧道中线为起始边）范围为
107.02,注浆管长度2m,间距
0.5m,梅花形布置；⑸、加强开挖前方掌子面的超前地质探测，有必要时增加正前方掌子面的固结注浆；I II⑹、掌子面开挖后刚好喷射混凝土封闭；⑺、加强施工过程中的洞内及地表监测和分析，正确指导施工
3.2下穿楼房及交接过渡地段K23+406K23+35551m⑴、采纳〜CRD法开挖，先开挖靠左线隧道一侧的I、II部，然后再开挖另一侧的III、W部；⑵、格栅间距
0.5m/根，初期支护厚度调整为30cm,临时支护厚度30cm；⑶、超前小导管在隧洞拱部150范围内按双层布置，第一层角度为715,其次层角度为30〜45,小导管长度L=
2.5m,纵向间距调整为
1.0m,环向间距
0.3m；〜
4、I、II、III部下穿楼房区段小导洞封闭后刚好进行径向注浆，径向小导管布置角度范围为
197.02,注浆管长度2m,间距
0.5m,梅花形布置；⑸、加强开挖前方掌子面的超前地质探测，有必要时增加正前方掌子面的固结注浆；⑹、掌子面开挖后刚好喷射混凝土封闭；⑺、加强施工过程中的洞内及地表监测和分析，正确指导施工CD、CRD工法开挖步序如下图所示I IIIIIIV III图2CD、CRD工法断面图
3.3为进一步爱护永
3、永16楼的平安，施工过程中实行以下协助措施:⑴、为防止建筑物在后续施工中的不匀称沉降进一步加大，依据监控量测结果，必要时可实行地面补偿纠偏注浆作为预案或协助措施；⑵、加强初支背后的回填注浆，必需严格依据设计要求足量、足压注浆；⑶、施工中若地下水量过大，为避开掌子面失稳，必要时可对上台阶进行注浆封闭，同时为限制上导洞初支的下沉，应严格限制拱脚的沉降，加大锁脚力度，必要时实行L型格栅拱脚；⑷、必需强调监控量测作为邻近下穿建筑物地段掘进方案的一个重要组成部分洞内的监控量测数据反馈的信息可作为检验支护参数是否牢靠合理的手段，同时也是调整设计支护参数，改进施工工艺的指导依据；⑸、洞外建筑物的监控数据反映了楼房的沉降状况和发展势态能指导我们对建筑物实行有针对性的爱护措施施工中必需加强监控量测，做到动态设计，动态施工
3.4理论分析本段区间主要采纳新奥法施工原理，充分发挥岩体自身承载实力，严格依据少扰动原则考虑，通过永16楼区段，因为有隔离桩作为屏障，且永16楼为箱基，抗沉降实力强，故只要采纳CD法即可，下穿永3楼阶段则必需用CRD法施工方可保证平安理论分析可采纳志向弹塑性模型模拟围岩，并采纳Mohr-Couluin屈服准则作为依据，隧道开挖施工过程主要包括岩土体分步开挖及支护结构的分部设置等用以模拟不同施工阶段力学性态的有限元方程为[kO]+[ki][i]=[Fir]+[Fa]i=l,M1式中，M为施工阶段总数；[kO]为开挖前岩土体等的初始总刚度矩阵；[ki]为施工过程中岩土体和支护结构刚度的增量或减量，其值为挖去岩土体单元及设置或拆除支护结构单元的刚度；［fir］为开挖释放产生的边界增量结点力矩阵，初次开挖由岩土体自重，地下水荷载，地面超载等确定，其后各步开挖由当前应力状态确定；［fia］为施工过程中增加的结点荷载列阵；［i］为任一施工阶段产生的结点增量位移列阵通过上述公式可以看出，采纳CD法或CRD法施工后支护刚度大大提高了，岩体自身发生形变将会被限制到最小，施工过程中只要实行合理的开挖工序，就可以满意施工要求通过以上加固措施，左线已2006年9月7日平安顺当通过永
3、永16楼，这也是浅埋暗挖法在北京地铁中的胜利应用分析超前加固、开挖时空依次、台阶长度等工艺在保证施工平安、质量和限制地层沉降中发挥的作用，确定同类地层中的工艺参数，完善浅埋暗挖的理论体系，更好地应用工程实践4沉降结果分析
4.1监测点布置及沉降状况楼房沉降观测点由第三方布点并交给施工单位，两座建筑物上共布点8个，其中JM4点由于条件限制无法监测，各监测点与线路相互关系及目前沉降状况如表煤气站架空管线JM3居民楼JM13JM1JM8JM11JM12JM4JM1-1图3永
3、永16楼监控量测点布置图
4.2变形分析
4.
2.1右线通过楼房沉降与时间曲线图如下永
3、16楼沉降曲线-45-40-35-30-25-20T5T0-501357911131517192123沉降时间（周）累计沉降量（mm）1JM3JM8JM11JM13JM12图4右线通过永
3、永16沉降曲线图第3周末右线到达K23+412（永16楼南端）第4周右线通过K23+395（永16楼北端、永3楼南端）到达永16楼通过永16楼通过永3楼第13周右线通过永3楼北端第15周右线距离永3楼北端20m左右从楼房沉降与时间关系可以看出
①、从第1周第4周以前楼房沉降几乎无改变，右线隧道开挖到〜永16楼南端时（第3周）楼房尚没有明显沉降，约1周以后（第4周）沉降速度起先加快，说明隧道开挖反映到楼房基底（地面以下
5.5m）约需一周时间
②、从第5周8周的三周时间内永16楼沉降速度最快（此时楼〜房四周降水尚未启动），第8周以后才渐渐变慢；而永3楼沉降最快的是第57周〜
②、永16楼尽管与右线距离比永3楼要远，但隧道开挖引起的沉降量要大，与永16楼基础埋深大、基底地层以及楼房产生的附加荷载大有亲密关系
③、隧道施工的任一时刻（同一个掌子面时），永3楼的JMK JM1-1点以及永16楼JM
12、JM13点之间产生的沉降差都比较小，说明纵向开挖形成的沉降槽对楼房结构影响较小
④、JM3点从第11周到第15周之间数据的非正常改变
4.
2.2左线通过楼房沉降与时间曲线图如下左线通过永
3、永16楼沉降曲线-60-50-40-30-20-100第1。
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