隧道施工中地表沉降監控量測反饋技術

鐘運秋

（重慶市經貿中等專業學校，重慶 402160）

隧道施工中地表沉降監控量測反饋技術

鐘運秋

（重慶市經貿中等專業學校，重慶 402160）

隨著交通事業的不斷發展，不可避免的在繁華城區進行施工，此問題一直是一個重難點。周邊環境的穩定與否直接關系到工程的成敗。本文通過現場監控量測作為信息，通過對析圍巖、支護及周圍環境的安全穩定性進行監測分析，保證施工安全及環境穩定，以確定支護設計及施工方法是否合理，確認和修正設計參數，從而提高經濟效益。為今后類似工程提供一定參考價值。

隧道施工 地表沉降 監控量測

1引言

繁華城區施工中的環境影響一直是施工控制的重點，周邊環境的穩定與否直接關系到工程的成敗，而現場監控量測則是環境控制的重要手段。現場監控量測作為信息化施工的重要組成部分，不僅可監視分析圍巖、支護及周圍環境的安全穩定性，保證施工安全及環境穩定，還可判斷支護設計及施工方法是否合理，確認和修正設計參數，從而提高經濟效益。因此，施工過程中建立全面、嚴密的監測體系是完全必要的，通過及時的監測信息反饋指導施工，不僅可保證結構自身的安全穩定，還可對周邊環境影響進行有效控制，減少施工對周邊建（構）筑物、路面及管線等周圍環境的影響，從而有效地將施工控制在安全范圍之內。

（1）監視分析工程施工周圍土體在施工過程中的動態變化，明確工程施工對原始地層的影響程度及可能產生失穩的薄弱環節；

（2）掌握支護體系的受力和變位狀態，并對其安全穩定性進行評價；

（3）根據地質條件和施工方法，對施工影響范圍內的地表沉降等監測項目預先進行估算和研究，并對隧道沿線附近的建（構）筑物、地下管線等可能受到影響的程度做出評估和提出處理方案，確保它們在施工過程中處于安全的工作狀態；

（4）通過現場監測信息反饋和施工中的地質調查，及時調整支護參數和采取相應的工程措施，優化施工工藝，達到工程優質、安全施工、經濟合理、施工快捷的目的，并為今后類似工程提供借簽。

2工程概況

重慶市軌道交通三號線是重慶南北方向交通的主動脈，橫跨長江、嘉陵江，連接菜園壩火車站、龍頭寺火車站這兩個重慶主城區重要的對外交通網，還將向北延伸與江北機場銜接，其建設是重慶“十一五”重點工程之一。華新街～觀音橋區間隧道位于觀音橋轉盤以南，建新南路道路下方，南接華新街車站，北端和已實施的觀音橋區間隧道相接，隧道共929.407m，縱坡為2.9‰～5‰；區間隧道工程地質條件復雜、跨度大、埋深超淺、地面人口及建筑密集，環保要求高，無論從圍巖穩定性及支護結構的復雜程度還是從城市環境保護角度看，施工難度是少見的。

其中，華新街人行通道、405車站段為本工程最復雜的地段。里程樁號為SK11 +082.224 ～SK11+185.224、SK11+675.224-SK11+872，屬Ⅴ級圍巖，屬超淺埋地段，上軟下硬，拱部及邊墻大部分均為砂卵石、粘土及粉砂回填土、淤泥土，含水豐富，下部為堅硬的砂巖，且埋深超淺，最淺處僅4.3m。隧道跨度大，最大開挖寬達15.44m ,開挖高度12.08m，緊鄰華新街人行通道，距離人行通道僅1.2米，周邊結構物、管線較多，且老化陳舊，隧道開挖必然會在其周圍巖土體中引起位移與變形，路面、結構物及管線沉降控制難度大。

3 隧道受力及變形控制指標研究

暗挖隧道施工中，洞內監控量測可以分為:隧道凈空收斂值（拱頂下沉、周邊位移）和結構受力（格柵拱鋼筋應力、圍巖壓力）。

3.1 結構周邊位移值控制指標

隧道變形一般應根據地質條件，環境要求和施工情況并結合有關規范規定共同確定。根據以往的經驗并參考有關規范的規定，利用隧道周邊允許位移值對隧道的拱頂下沉及凈空收斂進行管理。

根據規范及經驗，除對初期支護相對位移控制標準有明確規定外，還需對位移速率和位移管理等級進行規定，具體數值如表1。

表1 初期支護位移速率和管理等級

注：V：位移速率，U0：實測位移值；Un：允許位移值

現場監測時，可根據監測結果所處的管理階段來選擇監測頻率：一般Ⅰ級管理階段應加密監測，通常監測頻率為2～3次/d,Ⅱ級管理階段則應正常監測,通常監測頻率為1～2次/d；Ⅲ級管理階段監測時間間隔可適當拉大,通常監測頻率為1次/3～7d。

3.2 隧道結構受力控制指標結構受力控制指標主要包括：圍巖和初支之間接觸壓力，初期支護鋼筋應力。（1）鋼筋應力控制標準

根據設計文件，施工中拱架主筋采用直徑為Φ25mm的Ⅱ級熱軋螺紋鋼筋，依據《混凝土結構設計規范》（GB50010-2002），其抗拉、壓強度設計值為f=300KPa,即為鋼筋應力的控制標準。

（2）圍巖和初期支護之間壓力估算

根據《鐵路隧道設計規范》,因本隧道上覆圍巖很薄，屬于淺埋暗挖隧道，則圍巖垂直勻布壓力為：

式中：q:上覆土柱壓力，取5m;

h:土體容重,取19KN/m3;

計算可知：q=0.095MPa;

其均布側向壓力按朗金土壓力公式計算如下：

(12)

式中：ht:隧道高度，取6.8m；Φ:土體內摩擦角,取30°；

計算可知：e=0.078MPa;

對于淺埋隧道，進行結構設計時，除考慮上覆土柱自重應力外，還應考慮水壓力和外荷載（例如汽車、火車、地震荷載等），此外還應考慮一定的安全系數，因此，結構的承載能力要遠遠大于上覆土柱土壓力，從安全角度考慮，假設其承載能力提高一倍，則結構實際能夠承受的垂直壓力為應為0.19MPa,水平壓力為0.16 MPa。

4 監測數據及環境控制分析

通道暗挖隧道地質環境條件及結構形式都十分復雜，施工過程中應密切監控地層變位和結構受力、變形情況及周圍環境的變化，分析不同施工條件下力的轉換規律及結構的穩定性，研究施工對周圍環境的影響程度，并通過監測結果的信息反饋，修正設計參數，調整施工方案，優化施工工藝，制訂和采取環境控制對策。

5 結論

以現場監控量測作為信息，通過對析圍巖、支護及周圍環境的安全穩定性進行監測分析，最終保證了施工安全及環境穩定，確定了支護設計及施工方法是否合理。為今后類似工程提供一定參考價值。

[1]葉飛，丁文其，熊冬才.公路隧道下穿已運營鐵路隧道施工及安全監控[J].現代隧道技術.2006.6，43（3）：31-35

[2]國家質量技術監督局,中華人名共和國建設部.水利水電工程地質勘察規范(GB50287-99).北京:中國計劃出版社,1999.

[3]林育梁.軟巖工程力學若干問題探討.巖石力學與工程學報,1999,18(6).

TU75

B

1007-6344（2015）04-0129-01