下穿机场跑道大断面隧道施工对策及地层变形规律研究_冯建霖(2)

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式表示为

AVlx2

S（x）=（1）－2。

2iiπ

()

476

隧道建设

第35卷

式中：A为开挖面积；S（x）为距离隧道中心轴线为x

mm；i为从沉降曲线对称中心到曲线处的地表沉降，

m；Vl为地层损失率。拐点的距离，

沉降槽宽度i可表示为

i=Kz0。（2）

式中：K为地表沉降槽宽度系数；z0为新建隧道轴线深度

。

图11Fig．11表1

Table1

断面D3地表变形GrounddeformationofD3

大断面隧道施工地表变形

Grounddeformationcausedbyconstructionoflargecross-sectiontunnel

图8

Fig．8

地表沉降测点布置平面图

断面D1D2D3

A/m2214.305214.305214.305

Z/m9.9869.9869.986

Vl/%0.2050.1950.204

K1.9032.0091.797

μ0.9560.9420.955

Smax/mm－9.61－8.43－9.81

Planelayoutofgroundsurfacesettlementmonitoringpoints

3.3地表横向变形规律分析

3个断面地表变形如图9—11所示，地表变形Peck公式拟合结果如表1所示

。

m2；Z为新建隧道轴心到地表的距离，注：A为新建隧道横截面积，

m；μ为确定调节系数；Smax为地表最大沉降，mm。

从图9—11及表1可以看出：

1）新建大断面隧道采用超长管幕十导洞分步暗3个断面最大沉降为8.43～9.81mm，挖法施工，平均

为9.28mm，各断面地表最大沉降均位于新建隧道中心线附近。尽管十导洞分步暗挖法施工顺序由两侧向中心施作，但由于隧道开挖面积大，隧道两侧支护及时、刚度大，群洞效应明显，因此，施工引起的地层变形传递到地表后仍呈现中心小、两侧大的变形规律。2）3个断面变形拟合得到的确定调节系数为0.942～0.956，平均为0.951。从拟合得到的确定调

图9Fig．9

断面D1地表变形Grounddeformationof

节系数可知，十导洞分步暗挖法施工造成的3个断面地表变形均符合Peck公式。

3）3个断面隧道所处地层为粉质黏土地层，实测地表变形拟合得到的K值为1.797～2.009，平均为1.903。韩煊等［10］建议地表K值取0.3～0.6，拟合得到的K值远大于该数值，为建议数值的3～6倍。由此说明，超长管幕以及机场跑道的存在对新建隧道施工引起的地层变形具有阻隔及扩散作用，从而造成K值的增大。

4）3个断面变形拟合得到的Vl为0.195%～0.205%，平均为0.201%，与北京地区常规施工方法

图10断面D2地表变形

Fig．10Grounddeformationof

（Vl=0.22%～6.90%［10］）相比，Vl值较低。由此说明，与常规的浅埋暗挖法相比，超长管幕下十导洞分步暗挖施工方法的地层损失率处于较低水平，控制地层变形

第5期冯建霖：下穿机场跑道大断面隧道施工对策及地层变形规律研究477

效果良好，可以满足穿越工程对地层变形的要求。

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4结论与讨论

本文通过对北京首都国际机场联络通道下穿跑道施工方案及引起的地表变形进行分析，得到以下结论：1）新建隧道大断面下穿机场跑道采用超长管幕下十导洞分步暗挖施工方法进行施工，跑道地表最大沉降值平均为9.28mm，控制变形情况良好，说明控制对策切实可行。

2）对机场跑道3个断面变形采用Peck公式进行拟合，得到的确定调节系数平均为0.951，说明大断面隧道施工引起的地表变形符合Peck公式。

3）变形拟合得到的K值平均为1.903，为北京地区常规数值的3～6倍，说明超长管幕的存在对新建隧道施工引起的地层变形具有阻隔及扩散作用，从而造成K值的增大。

4）变形拟合得到的Vl值平均为0.201%，略低于北京地区常规施工方法水平，说明超长管幕下十导洞分步暗挖施工方法地层损失率较低、控制地层变形效果良好，可以满足穿越工程对地层变形的苛刻要求。由于Peck公式未能考虑新建隧道形状对地层变形的影响，因此，在后续工作中，应将隧道形状对地层损失率和沉降槽宽度系数的影响进行研究。

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