某過江通道工程始發井地表施工監測分析

王　俊　姚志軍

( 1.武漢三禾思盛路橋健康科技有限公司　武漢　430063；　2.湖北長江路橋股份有限公司　武漢　430200)

某過江通道工程始發井地表施工監測分析

王俊1姚志軍2

( 1.武漢三禾思盛路橋健康科技有限公司武漢430063；2.湖北長江路橋股份有限公司武漢430200)

摘要以南京市緯三路過江通道工程江北始發井為工程背景，介紹了盾構機推進路線上方的施工監測項目、測點布設原則及情況，結合盾構機掘進位置分析地表及周邊建構筑物的施工監測數據，研究地表結構的沉降變化規律。

關鍵詞始發井施工監測沉降數據分析

盾構始發井位置結構復雜，盾構掘進使開挖面以下的土層發生卸載[1]，臨近土層發生不同程度的變位，從而會對臨近地表及建(構)筑物的結構產生影響[2]。為掌握隧道下穿施工過程中對既有結構的影響，預防工程破壞事故和環境事故的發生，從而為既有結構運營安全提供依據，需要對盾構始發位置施工過程進行監測[3]。

1工程概況

南京市緯三路過江通道工程位于南京市區，上游距緯七路過江隧道約4km，下游距老南京長江大橋約5km，是南京城市快速路網的組成部分，盾構隧道路線呈X形走向，沿線下穿長江主航道、潛洲、梅中航道及梅子洲。南線盾構自江北工作井起始平面軸線為R 2 000m的圓曲線，全長約8km。

盾構前200m掘進主要穿越的地層為②2淤泥質粉質粘土、③1粉質粘土夾粉砂和④1粉細砂層。盾構始發所在地層上部為②2淤泥質粉質粘土，下部為③1層粉質粘土夾粉砂，到SDK3+612(始發60 m)后下部進入④1層粉細砂，到SDK3+766(始發213 m)后全斷面進入④1層。始發豎向軸線：南線隧道出洞處位于坡度為-4.459%～-4.5%豎曲線。盾構始發井附近地層分布情況見圖1，盾構始發井整體布置見圖2。

圖1　盾構始發井附近地層分布情況圖

圖2　盾構始發井整體布置圖

2測點布置原則

(1) 每個獨立的監測網應設置不少于3個穩固可靠的基準點。基準點應選設在沉降變形影響范圍以外便于長期保存的穩定位置。

(2) 工作基點應選在比較穩定的位置。對觀測條件較好或觀測項目較少的項目，可不設立工作基點，在基準點上直接測量沉降變形觀測點。

(3) 沉降變形觀測測點應設立在沉降變形體上能反映沉降變形特征的位置。

綜合考慮，自始發井沿隧道軸線每5m布設1個地表沉降點(DBS1～DBS9)，在DBS2，DBS6，DBS9處設置3個垂直于隧道軸線的監測橫斷面，同時要監測盾構推進路線上方的泥漿池[4]。盾構始發井測點布置見圖3。

圖3　盾構始發井監測測點布置圖

3盾構始發井監測數據分析

由于篇幅限制，現僅對2號橫斷面沉降數據進行分析。2號橫斷面距離始發井僅12m，處于加固區內，故沉降較小。主要沉降發生在盾構刀盤前及盾構通過過程中，在盾構通過后，沉降基本穩定。在盾構機到達及推進過程中的沉降量，約占到整個沉降量的90%左右[5]。DBS2垂直軸線沉降斷面隨盾構推進沉降曲線見圖4，DBS2垂直于軸線地表沉降累計變化量曲線見圖5。

圖4　DBS2垂直軸線沉降斷面隨盾構推進沉降曲線

圖5　DBS2垂直于軸線地表沉降累計變量曲線圖

沿軸線地表沉降。根據監測曲線圖可知，在8月13～21日期間，距離盾構工作井25～30m的DBS4～DBS5沉降變化量大(盾構刀盤約位于距離工作井30～40m處)，在8月21～30日期間，距離盾構工作井38～46m的DBS6～DBS7沉降變化量大(盾構刀盤約位于距離工作井40～85m處)，平均達20cm。根據監測曲線可知，地表沉降在盾構推進至30m之前很小，在推進至30m及58m時由于泥水壓力的變化，造成了較大的地表沉降，其中在58m時較為嚴重，影響較大。在9月2日，盾尾距泥漿池CJ10測點約25m后沉降基本穩定。

8月27至9月2日期間，距離盾構始發井84m處的DBS9(該段時間盾構拼裝管片至30～43環，盾構刀盤約處于距離工作井75～100m處)沉降變化較大，最大達50cm，地表沉降主要發生在盾構刀盤推進至測點附近[6]。沿軸線地表沉降累計變化量曲線見圖6，圖中方框內數字表示的是盾構機已拼裝管片的環數。

圖6　沿軸線地表沉降累計變化量曲線圖

沿軸線測點隨盾構推進沉降變化。根據監測數據曲線圖可知，在距離盾構工作井18m范圍內由于該處加固，故沉降均較小，在8月16日盾構刀盤推進至30m左右至8月30日盾構推進至85m時，沉降較大，8月30日后，沉降基本穩定，無繼續發展。該段沉降規律為在8月16日～20日，沉降最大值發生在距離始發井30m～38m處的DBS5和DBS6，在8月20日～30日，地表沉降最大值發生在距離始發井46m處的DBS7，變化值由DBS7至始發井變小。沿軸線測點隨盾構推進沉降曲線見圖7。

圖7　沿軸線測點隨盾構推進沉降曲線圖

近軸線泥漿池沉降測點隨盾構推進沉降變化。根據監測曲線圖可知，在8月23日～9月2日期間(盾構刀盤處于約距離始發井58m處)，泥漿池近盾構軸線一側測點發生較大沉降變化，變化規律為沿盾構軸線從距離盾構始發井最遠的CJ10(約60m)至距離始發井最近的CJ1逐漸變小。由此可知，泥漿池沉降主要是因為在盾構推進至CJ10附近時掌子面失穩造成的。在盾構推進至CJ10測點之前，泥漿池沉降量均較小，在9月2日，盾尾距泥漿池CJ10測點約25m后沉降基本穩定。根據監測曲線圖可知，在8月16日～27日期間(盾構刀盤處于約距離始發井58m處)，泥漿分離設備近盾構軸線一側測點發生較大沉降變化，變化規律為基本與沿軸線地表沉降測點相同。在8月27日，盾尾距泥漿池CJ23測點約25m后沉降基本穩定[7]。近軸線泥漿池和泥漿分離設備沉降點隨隧道推進沉降曲線見圖8。

圖8　近軸線泥漿池沉降點隨隧道推進沉降曲線圖

4結論

(1) 對監測數據分析可知，盾構推進過程中各階段地表沉降所占比例為：先行沉降為0%～5%；盾構推進過程中沉降最大，為60%～30%；盾尾空隙+后續沉降為15%～30%。所以盾構推進過程中應監測關注重點。

(2) 在盾構到達前并無隆起產生，表明盾構泥水壓力設定偏小。

(3) 大部分沉降均發生在盾構推進過程中，故應優化推進過程中各項推進參數，保證盾構機操作的穩定性，減小推進過程中的沉降。

(4) 后續沉降所占比例偏大，建議優化同步注漿參數。

(5) 推進過程中盾構姿態良好，經分析認為沉降主要由泥水壓力變化引起。

(6) 由于盾構推進過程中造成了土層脫空，沉降非常大，故沉降規律并不符合正常情況下盾構推進引起的沉降規律。

(7) 根據監測數據可知，目前地表沉降主要發生在盾構機到達及推進過程中，建議從盾構機操作、設計及盾尾注漿等方面采取措施，減小地表沉降，保證盾構推進及周邊環境的安全[8]。

參考文獻

[1]土木學會.隧道標準規范：盾構篇及解說[M].北京：中國建筑工業出版社，2011.

[2]張巖，王萬德. 隧道工程施工技術[M].沈陽：東北大學出版社，2010.

[3]王斌.公路隧道施工監測檢測技術及實踐[M].北京：北京交通大學交通出社，2010.

[4]黃騰，張書豐.地鐵盾構隧道下穿公路隧道安全監控的研究[J].工程勘測,2004(2):60-62.

[5]王秀美，曾卓喬.地下工程在施工和運營期間進行周邊位移檢測新方法[J].中國錳業,2001(4):20-23.

[6]陳偉軍.盾構隧道工后地表固結沉降研究[D].浙江：浙江大學，2011.

[7]鄭淑芬.盾構隧道施工地表沉降規律及控制措施研究[D].湖南：中南大學，2010.

[8]朱紅坤.地鐵地表沉降監測數據分析與交互處理[D].陜西：西安建筑科技大學，2010.

收稿日期：2014-09-05

AnalysisofSettlementofOriginalWellof
UnderwaterTunnelbyConstructionMonitoring

Wang Jun1,YaoZhijun2

(1.WuhanSanhesishengRoad&BridgeHealthyTechnologyCo.,Ltd.,Wuhan430063,China;

2.HubeiChangjiangRoad&BridgeCo.,Ltd.,Wuhan430200,China)

Abstract：Taking Nanjing City weft three pass by river channel project Jiangbei starting well as engineering background, the construction monitoring projects and the principle of sensors of ground above the shield machine are introduced. Combining with the driving position of shield machine advancing route, the surrounding construction monitoring data of structures are researched, and the settlement rules of the surrounding are analyzed, which could provide guiding reference to construction measures of starting well by shield machine.

Key words:original well; construction monitoring; data analysis of settlement

DOI10.3963/j.issn.1671-7570.2015.01.043