淺埋土質(zhì)引水隧洞穿越既有鐵路施工期監(jiān)測

2016-06-29 02:50:17劉李超王金昌遼寧省東水西調(diào)工程建設(shè)局

河南水利與南水北調(diào) 2016年4期

□劉李超　□王金昌（遼寧省東水西調(diào)工程建設(shè)局）

□劉李超□王金昌（遼寧省東水西調(diào)工程建設(shè)局）

摘要：文章主要介紹了在東北某引水隧洞穿越既有鐵路線工程中的施工期監(jiān)控量測工作。針對該工程洞室埋深淺、所處地層地質(zhì)情況復(fù)雜等工程特點，文章作者和相關(guān)團隊認真選取監(jiān)測項目，設(shè)計監(jiān)測方式、方法，對圍巖和支護、襯砌的力學(xué)行為以及它們之間的力學(xué)關(guān)系進行量測和觀察，并對其穩(wěn)定性進行了評價，在工程實踐中取得了較好的效果。

關(guān)鍵詞：土質(zhì)引水隧洞；穿越；既有鐵路；施工期監(jiān)測

1　工程概況

某引水隧洞工程根據(jù)總體布置需從梅集鐵路K238+550處地下通過，隧洞中心線與梅集線斜交，交角為77°，隧洞開挖斷面為圓拱斜墻型，隧洞總高4.27m，隧洞頂距梅集線軌底21.97 m。梅集鐵路線為60 kg/m長鋼軌線路，混凝土枕，40 cm厚碎石道床。路基為粘土填筑，頂寬4 m，底寬5 m，梯形斷面。該線路每日通過列車4趟。

根據(jù)工程的勘察成果，場地的地層巖性為黏性土夾碎石，已成土狀或砂狀，鍬鎬易挖掘，場區(qū)地層巖土體物理力學(xué)指標見表1。

表1　工程場區(qū)地層巖土體物理力學(xué)指標參數(shù)表

根據(jù)對現(xiàn)場揭露的圍巖的實際情況和巖土體物理力學(xué)指標的綜合考量，將工程圍巖類別確定為V類，地下水主要為孔隙水，水量較豐富。

2　本工程施工期監(jiān)測的特點

監(jiān)測即監(jiān)控量測是新奧法隧洞施工中的重要一環(huán)，主要是在隧洞開挖過程中，使用各種類型的儀器和工具，對圍巖和支護、襯砌的力學(xué)行為以及它們之間的力學(xué)關(guān)系進行量測和觀察，并對其穩(wěn)定性進行評價。

本工程施工期監(jiān)測的特點主要包括兩個方面：一是在監(jiān)測目的上除了掌握施工過程中圍巖及支護結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，確保施工的安全外，還要在設(shè)計圖紙給出的諸多平行施工措施和支護形式中找到最適合現(xiàn)場工況的組合以指導(dǎo)施工。二是在監(jiān)測作用方面，本工程屬于穿越工程，既有地表設(shè)施有其規(guī)定的安全允許值，穿越過程中的施工期監(jiān)測數(shù)據(jù)可作為穿越工程和既有設(shè)施是否安全的重要科學(xué)依據(jù)。

3　監(jiān)測項目和測點布置

考慮到上述工程特點，監(jiān)測項目布置的總體原則是：暗挖段以自動化監(jiān)測為主，其他地段以電子化人工監(jiān)測為主，盡量減少施工干擾，節(jié)約監(jiān)測成本。針對工程結(jié)構(gòu)及周圍環(huán)境的具體情況，確定隧洞橫穿鐵路段的主要監(jiān)測項目及相應(yīng)的布設(shè)范圍與原則。

3.1監(jiān)測類型和項目

根據(jù)工程特點，監(jiān)測類型以變形監(jiān)測為主。主要監(jiān)測項目分為洞內(nèi)監(jiān)測和洞外監(jiān)測兩個部分。具體的監(jiān)測項目、布置位置和使用儀器見表2。

表2　監(jiān)測位置、項目和使用儀器統(tǒng)計表

3.2監(jiān)測點布置

施工監(jiān)測中的測點布置也是施工監(jiān)控量測工作中十分重要的一項任務(wù)，測點布置的合理與否決定著測量成果是否真實和科學(xué)。本工程洞內(nèi)監(jiān)測完全參考相關(guān)規(guī)范中的新奧法監(jiān)控量測模式，這里不予贅述；重點對隧洞外部的相關(guān)測點進行說明。

根據(jù)監(jiān)測范圍要求需布置地表沉降觀測點、路基沉降，鋼軌沉降點、鋼軌水平位移觀察點三種類別監(jiān)測點位。

測點范圍及屬性：鐵路兩側(cè)為農(nóng)用耕地，為盡量降低對耕地的破壞，所以采用兩種布點方法：一是采用基坑注漿埋設(shè)鋼筋方式完成監(jiān)測要求，監(jiān)測范圍在鐵路兩側(cè)各15 m范圍內(nèi)用地，用基坑注漿埋設(shè)鋼筋方式完成埋設(shè)監(jiān)測的需求。二是采用鋼筋打入地表完成監(jiān)測要求，即采用Φ25，長1.40 m的鋼筋，打入地表作為監(jiān)測點完成監(jiān)測要求。

地表沉降觀測點、路基沉降點的橫向位置觀測點設(shè)在以鐵路軸線為中心，在鐵路兩側(cè)路肩與農(nóng)用耕地里，以隧洞軸心線與鐵路交點為參照向隧洞上、下游兩側(cè)各布設(shè)七排監(jiān)測點，每排11點，共148點（為保證行車安全，與軌道相交部分測點取消）。布設(shè)范圍以隧洞軸線向兩側(cè)10 m范圍內(nèi)布設(shè)，布設(shè)間距以橫向間距2 m，縱向間距5 m布設(shè)。

地表沉降觀測點、路基沉降點的縱向位置觀測點設(shè)在隧洞軸線的平行線上，以隧洞軸線與鐵路交點為中心，向隧洞軸線的兩側(cè)各埋設(shè)五排監(jiān)測點，每排布設(shè)11個點，間距以橫向間距2 m，縱向間距5m布設(shè)。

鋼軌沉降點、鋼軌水平位移觀察點的監(jiān)測點布設(shè)在鐵路鋼軌上，以鐵路前進方向為中心，在鐵路的軌枕上貼特種反光片，每2 m一組共11組。

測點布置如圖1所示。

圖1　隧洞外部監(jiān)測點平面布置圖

4　監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

依據(jù)上述的監(jiān)測類型及方式，并比照相關(guān)規(guī)范，對布置好的測點進行固定頻率的量測取值，定期進行數(shù)據(jù)匯總和分析，經(jīng)過125 d的不間斷測量，待變形穩(wěn)定后，匯總分析數(shù)據(jù)得：鐵路路基沉降的最大值為19.70 mm，地表隆起量的最大值為0 mm，軌道絕對沉降的最大值為0.70 mm。監(jiān)測結(jié)果滿足相關(guān)文件中規(guī)定的鐵路路基沉降量控制在20 mm以內(nèi)，隆起量控制在10 mm以內(nèi)，建議穿越梅集鐵路軌道絕對沉降量值≤10 m的具體要求。

5　結(jié)論

監(jiān)控量測是保證工程質(zhì)量的重要措施，也是判斷圍巖和襯砌是否穩(wěn)定，保證施工安全，指導(dǎo)施工順序、進行施工管理、提供設(shè)計信息的主要手段。本工程通過認真分析現(xiàn)場工況，仔細排查工程特點，合理選取監(jiān)測項目，嚴謹?shù)臏y量與計算，最終通過科學(xué)的數(shù)據(jù)確定穿越工程和既有鐵路線的安全性，為工程設(shè)計積累了寶貴的數(shù)據(jù)，明確了開挖方式和支護參數(shù)的正確性，對其他類似的工程項目有一定的借鑒意義。

參考文獻

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［3］董志勇.大管棚超淺埋暗挖隧道下穿地鐵路基段安全控制研究［D］.北京：北京交通大學(xué)，2015.

（責任編輯：左英勇）