』竺——一：一一叁墨盏！主三联隧道地表建筑物变形开裂原因分析崔建宏，陶玉敬（中铁Ｚ．１１弃ｒＺ程集团有限责任公司，６１００３１，成都）望：瑟翌篓薹翌摘要：三联隧道中部下穿地表建筑物密集区，埋深９０～１０２ｍ，施工中地表建筑物出现变形开裂。在综合地质勘察工作基础上，结合隧道施工揭示地质情况、地表建筑物变形开裂特征及爆破振速监测资料，分析地表建筑物变形开裂的原因为隧道开挖引起地下水漏失导致土层产生不均匀沉降，地表沟槽中软土受放炮震动产生触变引起地面下沉、开裂，民房建筑质量较差且年久失修，以及施工放炮震动作用等因素所致。后续施工中采用工程措施减少地下水漏失、防止洞内塌方、减，Ｊ、施工放炮震动，实施后效果良好。关键词：隧道；地表建筑物；变形开裂；工程措施中图分类号：Ｕ４５６ＴＨＥＡＮＡＬＹＳＩＳＯＦ文献标志码：Ｂ文章编号：１０００－４７２６（２０１６）０２—０１５４一０３ＣＲＡＣＫＩＮＧＡＢＯＶＥＧＲＯＵＮＤＳＩ瓜ＦＡＣＥＢＵＩＬＤＩＮＧＳ’ＤＥＦＯＲＭＡＴＩＯＮＡＮＤＳＡＮＬＩＡＮＴＵＮＮＥＬＣＯｌＪｉａｎ—ｈｏｎｇ．ＴＡＯ（ＣｈｉｎａＲａｉｌｗａｙＥｒｙｕａｎＹｕ－ｊｉｎｇｓｅｃｔｉｏｎｏｆＳａｎｌｉａｎＴｕｎｎｅｌｔｈｅｔｕｎｎｅｌ’Ｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ．ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｒｏｕｐＣｏ．Ｌｔｄ．，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００３１，Ｃｈｉｎａ）ｏｎＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｗｈｏｓｅｄｅｐｔｈｉｓｂｕｉｌｄｉｎｇｓａｒｅｄｅｎｓｅｔｈｅｇｒｏｕｎｄｓｕｒｆａｃｅａｂｏｖｅｍｉｄｄｌｅｃｒａｃｋｉｎｇｏｎ９０－１０２ｍ，ｗｈｉｃｈｅｘｈｉｂｉｔｅｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＵｅｓｄｂｙｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｔｕｎｎｅｌｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓａｎｄｍｅａｎｓ，ｃｏｌｌｉｇａｔｅｄｔｈｅｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｎｄｃｒａｃｋｉｎｇｏｆｇｒｏｕｎｄｓｕｒｆａｃｅｂｕｉｌｄｉｎｇｓｒｅａｓｏｎｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｂｙｔｈｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｅｘｃａｖａｔｉｏｎ，ｃｈａｒａｃｔｅｒｏｆｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｄａｔａｏｆｂｌａｓｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎａｌｗａｖｅｖｅｌｏｃｉｔｙ，ｔｈｅｈａｖｅｆｏｒｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｓａｎｄｃｒａｃｋｉｎｇｏｆｔｈｅｇｒｏｕｎｄｓｕｒｆａｃｅｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎｉｎｐａｒｔｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅａｎｄｃｒａｚｅｂｕｉｌｄｉｎｇｓａｂｏｖｅｔｈｅｔｕｎｎｅｌｏｆｓｏｉｌｂｙｔｈｅｂｅｅｎａｎａｌｙｓｉｓｅｄｏｎｆｏｌｌｏｗｅｄ，ｔｈｅａｓｙｍｍｅｔｒｙｅｘｃａｖａｔｉｏｎ，ｔｈｅｌａｙｅｒｓｉｎｄｕｃｅｄｂｙｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒｌｅａｋｉｎｇｓｏｆｔｓｏｉｌｉｎｔｕｎｎｅｌｆｏｒｇｒｏｕｎｄｔｈｉｘｏｔｒｏｐｙｏｆｔｈｅｌｏｃａｌｇｒｏｕｎｄｓｕｒｆａｃｅｏｎｇｒｏｏｖｅｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙｂｌａｓｔｉｎｇｙｅａｒｓ，ａｎｄｂｌａｓｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎ，ｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｌｏｗｑｕａｌｉｔｙｏｆｍｏｓｔｌｙＳＯａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅａｎｄｄｉｓｒｅｐａｉｒｌｏｎｇｏｎ．Ｐｅｒｔｉｎｅｎｔｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｍｅａｓｕｒｅｓｌｅａｋａｇｅ，ａｖｏｉｄｃｏｌｌａｐｓｅｉｎｔｕｎｎｅｌａｃｔｕａｌｉｚｅｄａｎｄｆｏｌｌｏｗｉｎｇｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈｄｅｃｒｅａｓｅｖｅｒｙｗｅｌｌｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒｄｅｐｒｅｓｓｂｌａｓｔｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎ，ｈａｖｅｅｆｆｅｃｔｆｏｒｔｈｅｇｒｏｕｎｄｓｕｒｆａｃｅｂｕｉｌｄｉｎｇｓａｂｏｖｅｔｕｎｎｅｌ．ｃｒａｃｋｉｎｇ；ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｍｅａｓｕｒｅＫｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｕｎｎｅｌ；ｇｒｏｕｎｄｓｕｒｆａｃｅｂｕｉｌｄｉｎｇｓ；ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄ随着国民经济的飞速发展，基础设施建设加快，下穿地表建筑物的隧道将越来越多。浅埋隧道施工对地表建筑物的影响，国内学者已进行过较多研究［１－４］。目前，主要研究的是埋深小于２５ｍ的土质或风化岩隧道施工引起围岩变形导致地表建筑物变形破坏的收稿日期：２０１５—１１－１２影响范围和影响程度，而对于埋深较大的岩质隧道施工对地表建筑物的影响少有研究。对于双线铁路岩质隧道，《铁路隧道设计规范》口】一般只考虑埋深小于２０～３５ｍ时对地表建筑物的影响，而对于埋深较大的情况，设计、施工中并没有针对幽掏措施。基于三联隧道下穿乐丰二中、乡及场镇工程实例，通过详细地质勘察工作，查清隧道洞顶地表的地质条件，作者简介：崔建宏（１９７１一），男，重庆万州人，高级工程师，总工程师．ｅ－ｍａｉｌ：ｃｊｈｘｍ＠１２６．ｃｏｒｎ．气ｅ４“’Ｐｃｌ心７｝巳’ｃ啃ｃ—日气ｃ气ｃ＾舄唷ｑ＾ｃ噶吧＾￥４斟，它Ｂ气ｃ＾Ｋ＾——Ｎ，斟，罾，审ｏ’ｃ气ｃ＾ｃ１屺１ｃ１Ｎ１Ｎ”科ｙ掣，ｖ二一譬。气ｃｎ斗ｙ讲ｙ９—？口飞ｕｌｑｌｃｌｃ气ｑ气ｃｌｑ气ｃｌｕｌＮ—斗ｙⅣＰ—？口百０７ｐ’下的尺寸变化，通过总结分析得到以下结论。化处理就用于施工，保温材料将随时间的增加，在夏季温度较高时发生尺寸变化，易使外墙保温材料产生曲翘变形，引起保温系统开裂、脱落；降低了保温系统的使用安全性，尤其是挤塑板保温材料变形率较大，对整个保温系统的稳定性，存在极大的潜在危险。（２）对于出厂后做了３０或６０ｄ陈化处理的三种有机保温材料，其在温度较高时发生尺寸变化率差（１）若三种有机保温材料出厂时未做合理的陈异很小，此时用于施工，可提高外墙保温系统的使用安全陛。如果有机保温材料在出厂时没有进行自然陈化或高温蒸汽加速陈化，应在自然条件下至少放置３０ｄ后，方可用于施工。参考文献［１］邱军付，罗淑湘，孙桂芳，等．硬泡聚氨酯复合板外墙夕ｈ保温系统应用技术研究【刀・建筑技术，２０１４，４５（１１）：９９４－９９６・万方数据２０１６年２月崔建宏，等：三联隧道地表建筑物变形开裂原因分析・１５５・分析地表建筑物变形开裂的原因，提出针对性的工程措施指导后续施工，对类似地质条件下隧道施工具有一定的借鉴意义。ｌ工程概况三联隧道为贵昆铁路六沾复线特长双线隧道，起讫里程ＤＫ＿３００＋３８７～ＤＫ３１２＋６０１，全长１２２１４ｍ，最大埋深２８０ｍ。采用一平导加二斜井的辅助坑道布置。隧道最大开挖宽度１３．１１ｍ，高度１１．５８ｍ，断面面积１３４．６３ｍ２。该隧道位于云贵高原中东部云南省宣威市境内，地形地质条件复杂。隧道地表建筑物变形开裂主要位于ＤＫ３０８＋７００～ＤＫ３０９＋７００段，通过三叠系下统飞仙关组（Ｔ。ｆ）砂岩夹泥岩、页岩，埋深９０～１０２ｍ。２地质情况分析２．１地层岩性及地质构造本段由二号斜井进入正洞后由大里程往小里程施工，隧道右侧３０ｍ为平导，采用三台阶施工。施工揭示地层岩性与设计相符，为中薄层状砂岩夹泥岩、页岩，岩体较完整。隧道ＤＫ３０９＋１４３附近通过一次生断层，破碎带宽约１０ｍ。ＤＫ３０８＋９２５～ＤＫ３０９＋０３５段通过小沟断层，破碎带宽约１６ｍ。２．２隧道内涌水情况隧道施工至ＤＫ３０９＋６４２处乐丰乡下方时发生突发性涌水，涌水量约４００ｍ３／ｈ，隧道内雍水高度约１．８ｍ，隧道内发生涌水后，乐丰乡附近的水井水位急降３ｄ后枯竭。隧道施工至ＤＫ３０８＋９１５～ＤＫ３０９＋０３５段小沟断层时涌水量约２８０ｍ３／ｈ，其中ＤＫ３０８＋９９１处涌水量最大，ＤＫ３０９＋０１３处右侧有地下水呈股状喷射出来。施工过程中本段隧道涌水量一般１２５～２３０ｍ３／ｈ，最大达６００ｍ３／ｈ。２．３隧道内塌方情况２００９年１２月８日，隧道正洞ＤＫ３０９＋６４２处涌水后于隧道拱顶处产生塌方，塌方段长约２５ｍ，塌方高４￣５ｍ，塌方量约３００ｍ３。５ｄ后现场坍塌右侧扩大，塌腔高约１１．３ｍ，宽约１３．５ｍ，纵深５．２ｍ，塌方量约６００ｍ３。２０１０年８月８日，隧道正洞ＤＫ３０９＋１３０～＋１５５段边墙处发生小坍塌，塌方量约４０ｍ３。３地表建筑物变形开裂情况３．１地表建筑物情况隧道ＤＫ３０８＋７００～ＤＫ３０９＋７００段地表为乐丰乡万方数据场镇，分布乐丰二中、乡、财政所、烟草站、鑫和宾馆及大量民房。建筑结构有框架结构、砖混结构、石（砖）木结构、土木结构等，基础型式以条形基础为主，少量为桩基或筏板基础。场镇内的房屋相对较新，建筑质量较！ｆ子；场镇之外的房屋多为土木、石（砖）木结构，建筑年代久远，多存在年久失修隋况【７】。３．２地表建筑物变形开裂情况隧道施工中，条形基础房屋均出现不同程度变形开裂，墙面、门窗角出现裂纹，外墙瓷砖大面积凸起、裂开、脱落，地面开裂，位于沟槽边缘地带的房屋地基发现明显不均匀沉降，房屋鉴定等级多为Ｃ级、Ｄ级（危房）；桩基、筏板基础的房屋未发现明显变形开裂或仅有丛＞＝垦徽，ｊｑ裂纹，房屋鉴定等级多为Ａ级阎。４地表建筑物变形开裂原因分析４．１地质补勘成果本段隧道地表出现房屋建筑变形开裂后，对洞顶地表进行了地质补勘工作，完成详细地质调绘１．２ｋｍ２，机动钻孔１２孔／２８４．７ｍ，静力触探５孔／５０．３ｍ，土工试验２４组，查明了本段隧道洞顶地表的工程地质和水文地质条件。测段地表上覆第四系全新统人工填土（Ｑ４“）碎石土、粉质粘土，坡洪积层（Ｑ茅叩‘）粉质粘土、淤泥质土，坡残积层（Ｑｒｌ）粉质粘土。下伏基岩为飞仙关组（Ｔ，ｆ）砂岩夹泥岩、页岩。隧道洞顶地表沟槽中覆土厚５～１２ｍ，表层为厚１～３ｍ人工填筑碎石土、粉质粘土，其下为厚０—４ｍ软塑～硬塑状粉质粘土，之下为厚３—９ｍ软塑～流塑状淤泥质土，下伏Ｔ．ｆ砂岩夹泥岩、页岩，全风化带厚１—２ｍ，强风化带厚０～２ｍ。山坡地带地表上覆０～２ｍ硬塑状粉质粘土，其下为Ｔ。ｆ砂岩夹泥岩、页岩，全凤化带厚０～２ｍ，强风化带厚０—２ｍ。据取样试验统计资料，淤泥质土主要物理力学指标为：天然含水量３０．０％～８８．２％，天然孔隙比０．９５２～２．１８１，液性指数Ｏ．８～１．４，天然快剪粘聚力４．５—１８．８ｋＰａ，内摩擦角２．８ｏ一９．８ｏ，灵敏度１．８１～２．７７，平均值２．１５，属中灵敏土【９】。测段水文地质条件较为简单，地表水及地下水均发育。地表水主要为田坝水库、乐丰河及支沟，常年不干。地下水主要为孔隙潜水、基岩裂隙水。孔隙潜水主要赋存于地表沟槽内粘陛土中，地下水位一般０．３—２ｍ，局部可达４ｍ。一般在主沟槽内地表水较丰富的地段地下水位较浅，而在支沟槽中斜坡上地下水位较深。基岩裂隙水主要赋存于Ｔ，ｆ砂岩夹泥岩、・１５６・建筑技术第４７卷第２期页岩中，富水性弱～中等。隧道通过地段有５口水井，浅井井深３．５～４．４ｍ，深井井深９８ｍ，均为基岩裂隙水，距离隧道中线２２—３６ｍ，隧道施工中井水漏失甚至枯竭。４．２爆破振速监测自乐丰乡房屋出现变形开裂后，施工单位对地表建筑物处的爆破振速进行了检测。检测结果显示，位于地表建筑物处爆破振速居于０．３２～０．９１ｃｍ／ｓ．较理论计算数值偏大，但均处于ＧＢ６７２２－－２０１１《爆破安全规程》ｎｏＪ规定的范围之内。４．３地表建筑物变形开裂原因分析根据隧道所处地质环境分析，三联隧道ＤＫ３０８＋７００～ＤＫ３０９＋７００段线路周边地表建筑物出现变形开裂的原因如下。（１）隧道开挖形成地下水新的集水廊道，地下水沿基岩裂隙下渗，引起地下水水位下降，由此导致近地表沟槽中土层内地下水漏失，引起局部土层压缩产生不均匀沉降，诱发地表建筑物局部变形、开裂。隧道施工一年后，位于线路左侧２２０～２８３ｍ处的既有铁路路堤也产生了不均匀下沉。（２）隧道洞顶地表沟槽中（乐丰二中、财政所及烟草站、鑫和宾馆、乡等地）覆土较厚达５～１２ｍ，且夹有３—９ｍ厚淤泥质土，土质软弱，灵敏度较高，并存在基底斜坡。淤泥质土受振动荷载（爆破震动）后产生触变，产生侧向滑动、沉降及基底面两侧挤出等现象，从而引起地面下沉、开裂，导致地表建筑物产生变形、开裂、不均匀沉降等现象。虽然区内淤泥质土属中灵敏土，但长时间的施工放炮震动仍导致淤泥质土产生了明显的触变现象。（３）大部分民房建筑质量较差且年久失修、基础简单，有墙面自然开裂现象，隧道施工放炮震动作用加剧了裂缝的发展，导致部分民房变成危房。基础为桩基且置于基岩内或为筏板基础的框架结构房屋未见明显变形、开裂现象。（４）本段隧道通过Ｔｌｆ砂岩夹泥页岩，岩层产状平缓，岩体较完整，隧道施工放炮震动波在较完整岩体中传播陕、衰减小，放炮震动对地表建筑物也有一定影响。按《爆破安全规程》所控制的爆破振速仍不能避免房屋受损或原结构缺陷的加剧，部分基础位于基岩内的民房也有变形开裂现象。５后续施工措施建议为了减小隧道施工对地表建筑物的影响，主要从减少地下水漏失、防止洞内塌方、减小施工放炮震动万方数据三方面采取相应的措施控制。（１）加强超前地质预报。采用ＴＳＰ、超前钻孔等措施，探明掌子面前方地质情况，尤其是围岩富水情况及破碎情况，指导后续施工。（２）超前注浆。对于前方围岩富水，开挖易造成涌水的地段，沿隧道开挖轮廓线布置注浆孔，以达到固结止水、增加围岩稳定的目的。（３）径向注浆。隧道开挖后，对围岩裂隙密集处或有涌水的地段采用水泥浆注浆固结止水。（４）控制开挖过程。应采用上、中、下三台阶法施工，控制各台阶长度及每循环开挖进尺，仰拱及时封闭成环，做好工序衔接，避免围岩失稳。（５）加强监控量测。加强洞内监控量测，控制洞内收敛变形，防止洞内出现塌方。（６）控制爆破振速。尽可能降低隧道旌工放炮对地表建筑物的震动破坏。通过采取以上措施，隧道后续施工中通过乐丰一中、店子上村落及既有铁路路基时，明显降低了施工对既有建筑物的影响程度。６结论隧道“浅埋”是一个相对的概念，隧道施工对地表建筑物的影响不仅与隧道埋深有关，还与隧道围岩的地质条件，地表建筑物基础的地质条件、基础类型、建筑结构类型和建筑质量，以及隧道施工工法、工序控制和爆破振速等因素有关。通过隧道内采取针对性的工程措施减少地下水漏失、防止洞内塌方、减小施工放炮震动，可以减小隧道施工对地表建筑物的影响。铁路选线阶段，隧道浅埋地段宜绕避地表建筑物密集地区，尤其是对变形、沉降敏感的建筑物，以减小隧道施工对地表建筑物破坏的风险。参考文献【１】Ｉ施成华，彭立敏，刘宝琛．浅埋隧道开挖对地表建筑物的影响叨．岩石力学与工程学报，２００４，２３（１９）：３３１０—３３１６．【２】２卿伟宸，廖红建，钱春宇．地下隧道施工对相邻建筑物及地表沉降的影响叨．地下空间与工程学报，２００５，ｌ（６）：９６０—９６３．【３】３张顶立，飞，侯艳娟，等．浅埋大断面软岩隧道施工影响下建筑物安全性控制的试验研究【Ｊ］．岩石力学与工程学报，２００９，２８（１）：９５—１０２．【４】４于鹤然，赵巧兰，郭苏锐．浅埋矿山法隧道施工对地表建筑物的影响研究田．铁道标准设计，２０１５，５９（８）：１４４—１４９．【５】ＴＢｌ０００３—２００５，铁路隧道设计规范【ｓ】．【６】李东，赵平，崔建宏．三联％鲞道围岩大变形原因分析及处治措施四。路基工程，２０１３，（６）：１８２－１８６．【７】中铁二院工程集团有限责任公司．改建铁路贵阳至昆明线六盘水至沾益段增建第二线三联隧道洞顶地表建筑物变形开裂补偿Ｉ类变更设计【Ｒ】．成都，２０１２．【８】ＧＢ５０２９２－－１９９９，民用建筑可靠性鉴定标准ｉｓ］．【９】ＪＧＪ８３—９１，软土地区岩土工程勘察规程【ｓ】．【１０】ＧＢ６７２２－－２００３，爆破安全规程【ｓ】．
