注浆技术对隧道施工地表沉降的影响分析

闫正罡

(安徽理工大学 土木建筑学院，安徽 淮南 232001)

0 前 言

随着城市建设的快速发展，城市规模逐步扩张，人口密度不断增加，使得城市用地越来越紧张，要解决城市建设与地表空间紧张的矛盾，促进城市的可持续发展，合理开发利用地下空间已成为一条扩大城市容量和功能的有效途径。地下铁道具有运输能力大、速度快等特点，尤其在人口密集的大城市，其对于缓解地面交通压力有着不可替代的作用，已逐渐成为各大城市的交通骨干[1]。

盾构法施工一般在地下施工，基本不受地面情况干扰，更不受季节的影响，开工随时随地，能够有效保证施工进度[2]。盾构施工优点[3]主要包括：工作环境安全，便于开挖和支护；对环境、管线还有邻近建筑物影响小；施工产生噪音较小；结构防水性能较好；施工不受天气、温度等自然条件的影响。该施工方法以其工作效率高、安全性高、经济性佳等优势广泛地应用于地铁施工中[4]。尽管盾构法施工已相当成熟，但是由工程实践表明，在施工过程中很难避免因土体变形而产生的地表沉降[5]。同时注浆施工技术是一种能够减少地表沉降的有效方法。本文主要针对由盾构施工引起的地表沉降由注浆技术产生的数值变化进行分析和讨论。

1 工程概况

合肥市轨道交通四号线土建施工五标段盾构区间起始于和平路站，终止于东二环路站。区间出和平路站后，沿当涂路掘进经新安江路，侧穿和平家园小区住宅楼，下穿淮南线箱型铁路桥，侧穿福海新村商铺后进入东二环路站。区间线间距14.0～17.0 m，区间隧道埋深为16.0～27.8 m。采用盾构法施工，联络通道采用冷冻法加固，矿山法开挖。

2 地表沉降施工技术控制分析

2.1 注浆施工技术

盾构法施工随着城市轨道交通的蓬勃发展，越来越多地应用于地铁隧道的建设当中。而通过盾构法开挖的隧道直径较大，容易导致当盾构机脱出后会与周边土体留下空隙，如果这些空隙无法及时得到由注浆施工的填充，那么隧道周边的天然土体因失去原有的土体支撑而发生坍塌[6]，进一步导致地表沉降，更有甚者会对地面的建筑造成破坏。

注浆施工技术是在盾构隧道施工过程中，利用注浆泵的压力，将浆液压注入衬砌壁后空隙中，达到填充空隙、固定衬砌管片位置、减少地表沉降、充当衬砌壁后第一道防水线的目的，并确保管片衬砌早期和后期的稳定性的一种施工方法[7]。因此，利用注浆技术及时填充因盾构施工而产生的空隙，减少周围的土体变形，确保周边地层、建筑、环境的安全稳定，从而达到减少地表沉降的目的[8]。所以，注浆施工技术是在盾构施工中影响地表沉降的重要因素。

2.2 地表沉降监测数值分析

对合肥轨道交通4号线土建施工和平路站至东二环路站盾构区间进行监测，监测周期为10天，监测的时间段在9:00～10:00，使用的监测仪器为Triblme Dini03。

在隧道施工工程中，选取某一路段布置监测点，监测点用不同的间距分别布设，但监测点必须埋设在观测路线上且保持彼此平行，监测点的布设情况如图1所示。

图1 监测点布设情况

2.2.1 数据分析

依据监测条件，在和平路站至东环二路站区间某一路段上布置了六个监测点，为了使处理数据过程简化，监测点的对称部分只考虑一边，我们先对上半部分监测点进行监测，也就是01、02、03监测点，其监测数据如图2所示。

图2 监测点地表累计沉降量-时间曲线图

通过对以上数据进行分析，可以得到如下的结论。

1)随着监测时间的不断增长，所有监测点反应的地表沉降先是呈减小的趋势而后逐渐的稳定于某一数值附近。

2)随着监测点离隧道中心位置的距离增加，监测点所反应的地表沉降量逐渐减小。

3)监测点01的地表累计沉降值稳定在-7.00 mm附近；监测点02的地表累计沉降值稳定在-10.70 mm附近；监测点03的地表累计沉降值稳定在-11.00 mm附近。

2.2.2 结论分析

针对以上结论，我们可以发现监测点01、监测点02、监测点03的地表累计沉降量过大，为了减小地表沉降，进一步保护施工道路周边的地层稳定和安全，我们考虑采取注浆施工的技术对地表沉降量进行控制。对监测点08、监测点07、监测点06在施工过程中采取注浆技术，并对这三个监测点进行监测，监测数据如图3所示。

图3 监测点地表累计沉降-时间曲线图

通过以上监测数据的情况，我们可以得出如下结论：

1)在采用注浆技术施工后，监测点08、监测点07、监测点06的地表累计沉降量明显减小。

2)监测点08在第3天地表当日沉降量达到最大，沉降值为-1.12 mm，变化速率为1.12 mm/d；监测点07在第3天地表当日沉降量达到最大，沉降值为-0.71 mm，变化速率为0.71 mm/d；监测点06在第2天地表当日沉降量达到最大，沉降值为-1.19 mm，变化速率为1.19 mm/d。

3 结 论

1)在一组横向方向上的监测点，如果监测点的位置距离隧道施工的中间线越远的话，则地表沉降量越小；如果监测点的位置距离隧道施工的中间线越近的话，则地表沉降量越大。

2)随着施工时间的增加，监测点所显示的地表沉降数值会趋于稳定。

3)通过对图2～3的数据表明，由注浆施工技术的作用下可以显著地减少地表沉降量的产生，在减小土体变形的同时，也保护施工道路周边道路环境的安全。

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