分析穿越地鐵路基沉降監測與影響討論

1.彭 輝 2.桑冰蕾

1、412823198507028014 2、411421199011262447

分析穿越地鐵路基沉降監測與影響討論

1.彭 輝 2.桑冰蕾

1、412823198507028014 2、411421199011262447

隨著城市地下空間的大力開發和利用，地鐵施工往往處于建筑物、道路和地下管線等設施的密集區，這些工程的施工將不可避免地對既有線路工程(如鐵路的運營)產生影響。大跨度超淺埋隧道下穿鐵路施工技術復雜，施工難度大，具有很高的風險性，如何確定列車動荷載的影響以及選擇可靠的施工方法是保證隧道安全穿越鐵路的關鍵因素。通過合理的監測設計、及時監測，隨時掌握軌道及周邊地表沉降變化規律、發展趨勢，指導施工及時調整盾構機的掘進速度，從而使盾構安全順利地穿越運行的京廣鐵路。

穿越地鐵；沉降監測；影響

地鐵路基的穩定性對城市交通的安全有著重要影響，地鐵路基監測可以及時發現影響鐵路正常運營的安全隱患，為地鐵建設單位和鐵路運營單位提供準確的監測數據和信息，為后續工程施工工藝、工序安排以及軌道防護和運營安全提供參考依據；在函粉土、砂類土等在動力作用下可能產生液化失效的地鐵路基施工中，地基的沉降監測顯得尤為重要。

1 穿越鐵路的實例

國內后續建設的工程中下穿一些建筑物或者公路的實例較多，如廣深線市郊線工程(鐵路)下穿廣深高速公路，采用大管棚支護。寶蘭線晁峪隧道下穿310國道。206國道拾荷隧道下穿廣梅汕鐵路。南京地鐵一號線南京站過站區隧道是國內首例在不影響地面鐵路運行的條件下，采用礦山法穿越既有鐵路的大跨徑雙線暗挖隧道。隧道地表為京滬高速鐵路，施工中采用70m長2.5m×2.5m的箱涵及D24施工便梁對既有鐵路進行加固，隧道施工采用CAD工法，成功穿越既有鐵路。廣州地鐵2號線火車站—三元里區間，下穿京廣鐵路廣州火車站站場，利用盾構法過站，順利穿越站場。上海地鐵和廣州地鐵均有穿越鐵路的隧道工程，均采用盾構法施工技術，南京地鐵車站過車站站場隧道采用暗挖法施工，但其斷面較小，杭州解放路隧道穿越鐵路段是在粉土地層中修建。

2 監測點布置

2.1 工作基點的布置

為減少測量誤差，確保監測質量，在盾構施工影響范圍外共布設有2個深埋式基準點和2個工作基點。所有基準點在埋設后均在其頂部設置護罩。

2.2 沉降監測點布置

為了達到理想的監測效果，共布設38個沉降監測點。在軌道面上，從隧道中心向兩側每隔10m布設一個軌面沉降監測點，每條軌道布設5個軌面沉降監測點，共布設了20個軌面沉降監測點；在上下行線中間布設2個普通路基沉降監測點；在路基上布設16個深層路基沉降監測點，埋設深距隧道頂部1m左右。根據盾構機與鐵路相對位置分穿越前(A區)、穿越中(B區)、穿越后(C區)3個區域。

2.3 觀測技術

(1)觀測方法。垂直位移基準網按國家一等水準觀測要求布設，采用DNA03電子水準儀實施觀測。沉降監測采用二等水準組成閉合環進行觀測，觀測采用DNA03電子水準儀進行。(2)觀測精度。采用二級變形測量等級，視線長度不小于50m、前后視距差不小于2.0m、前后視距累積差不小于3.0m、視線高度(下絲讀數)不大于0.3m，監測點測站高差中誤差不大于±0.5mm。(3)觀測頻率。當盾構機在穿越前區域內時，觀測頻率為6h1次；當盾構機在穿越中、后區域內時，觀測頻率為4h1次；當盾構機掘出鐵路受影響范圍外時，觀測頻率為6h1次。(4)監測控制標準。為了確保地鐵區間、車站周邊環境的安全，對地面的隆沉及軌道變形設置嚴格的控制標準。

3 沉降監測的技術控制

3.1 盾構施工前期監測

第一階段路基的累計變形基本上在-2.97～4.55mm之間變化。變化值較小。導洞開挖及注漿期間，監測區域的路基整體略微呈現隆起趨勢，變形控制較好。

3.2 盾構施工影響期間監測

盾構穿越到監測區域路基下方期間，隧道中心兩側各約18m范圍內均不同程度的受到影響。其中隧道中心兩側各約9m的位置影響最為明顯。左線隧道中心上方的測點變形值最大；盾頭到達監測區域路基前，路基表層沉降基本上未受到影響。盾構機的盾頭穿入到穿過監測區域路基下方期間，路基表層沉降最為明顯。沉降速率較大，隧道中心上方測點日沉降速率最大達到3.44mm/d。左右兩側9m范圍內的最大沉降速率多數也超過1.00mm/d。盾尾拖出監測區域路基下方后，主要影響范圍內的路基整體還會出現持續3天左右的下沉趨勢，左線隧道中心上方測點下沉約1.00mm，之后路基表層沉降呈現略微抬升或者基本保持相對穩定的狀態。

1)施工中應加強對地鐵隧道與鐵路的監控量測，加強監測頻率和精度，根據量測結果調整施工方法；同時嚴格控制地面沉降，根據監測情況，當沉降達到警戒狀態時立即停止隧道施工，及時采用袖閥管注漿加固路基，并通知相關部門采取相關措施后，方可繼續施工。

2)隧道開挖時應采用微震爆破，嚴格控制爆破震動速率，爆破振速應控制在1.0cm/s；必要時應采用靜態爆破措施，每次進尺不得超過0.5m，以減少爆破對鐵路的影響。

3.3 地鐵施工完成期間監測

地鐵施工完成后至少1 年，仍然要保持監測；確定地層變形收斂完成后，方可解除監測，否則應延續監測并采取措施。相應地，根據每個時期對路基影響程度的不同，人工監測頻次也不同。在盾構機穿越監測區域路基下方時，根據指揮部的要求加大頻率，白天鐵路空閑時，上線對京津城際南側和京滬鐵路北側路基進行連續地跟蹤監測。

綜上所述，本監測項目組依據專家審批通過的監測方案，采用自動和人工相結合的方法，對地鐵盾構下穿鐵路工程影響程度開展開展了全面的監測，監測結果有效準確，提交報告及時，信息反饋迅速，發揮了監測在施工過程中預期的作用。為工程建設單位、鐵路管理和建設單位提供了準確的監測數據和信息，并且為后續工程施工工藝、工序安排以及軌道防護和運營安全提供了參考依據。為今后類似工程的設計理論、施工技術及監測方法提供了有益的參考。

[1]劉莎莎.地鐵隧道施工對既有鐵路路基穩定性影響研究[D].北京交通大學，2014.

[2]李震，丁曉軍.穿越地鐵路基沉降監測及影響分析[J].黑龍江科技信息，2015，08：116-117.