地铁隧道施工不可避免地对岩土体产生扰动,引起的地表沉降可能影响地面建筑物和既有管线设施,当地表沉降达到一定程度时将影响到地面建筑物的安全和地下管线的正常使用。为了减少由于隧道施工引起的地表沉降造成的对地面建筑物和地下设施的损害,有必要对地表沉降规律进行正确的分析并由此作出可靠的预计,从而可以选择最佳的施工方法,制定一套完善的措施以确保施工地区地面建筑物与地下管线等重要设施的安全。
本文根据从北京地铁和北京电力沟道隧道几个施工区段获得的地表沉降实测数据,采用多项式回归、非线性回归及分段函数回归等统计分析方法,研究浅埋暗挖法和盾构法施工引起的地表沉降规律。根据对地表沉降的研究结果,分别介绍了施工中控制浅埋暗挖法和盾构法施工引起地表沉降的主要技术对策。并且用地表沉降实测数据建立了灰色模型,对地表沉降发展规律进行了预测。通过对比分析,说明运用灰色理论建模对地表沉降进行预测是成功的。
本文的主要结论如下:
1.台阶法施工中,上台阶开挖引起的地表沉降量占由开挖引起的总地表沉降量的60%～70%之间;
2.中洞法施工中,侧洞开挖引起的地表沉降占总地表沉降量的50%以上;
3.地表沉降量和沉降槽宽度随着隧道跨度的增加而增大,呈非线性关系;
4.地表沉降量随隧道埋深的增加而减小,沉降槽宽度随埋深的增加而增大;
5.双线隧道间距较小时,地表沉降槽曲线为“单峰”形态;间距足够大时,地表沉降槽曲线为“双峰”形态,双线开挖后沉降槽宽度较单线开挖时增加10～12m;
6.盾构机工作面在测量断面前约1m～5m时,各测点的地表沉降变化值基本相等,即发生整体下沉或隆起,地表沉降横向曲线不能形成正态分布曲线;盾构机工作面通过测量断面后,正态分布曲线不是在沉降最初阶段出现,无法全用正态分布曲线描述沉降的变化过程,只能用它来描述沉降中、后期的发展变化。
