分析穿越地鐵路基沉降監(jiān)測(cè)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(jiān)測(cè)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(kāi)發(fā)和利用，地鐵施工往往處于建筑物、道路和地下管線(xiàn)等設(shè)施的密集區(qū)，這些工程的施工將不可避免地對(duì)既有線(xiàn)路工程(如鐵路的運(yùn)營(yíng))產(chǎn)生影響。大跨度超淺埋隧道下穿鐵路施工技術(shù)復(fù)雜，施工難度大，具有很高的風(fēng)險(xiǎn)性，如何確定列車(chē)動(dòng)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(guān)鍵因素。通過(guò)合理的監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)、及時(shí)監(jiān)測(cè)，隨時(shí)掌握軌道及周邊地表沉降變化規(guī)律、發(fā)展趨勢(shì)，指導(dǎo)施工及時(shí)調(diào)整盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)速度，從而使盾構(gòu)安全順利地穿越運(yùn)行的京廣鐵路。

穿越地鐵；沉降監(jiān)測(cè)；影響

地鐵路基的穩(wěn)定性對(duì)城市交通的安全有著重要影響，地鐵路基監(jiān)測(cè)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)影響鐵路正常運(yùn)營(yíng)的安全隱患，為地鐵建設(shè)單位和鐵路運(yùn)營(yíng)單位提供準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和信息，為后續(xù)工程施工工藝、工序安排以及軌道防護(hù)和運(yùn)營(yíng)安全提供參考依據(jù)；在函粉土、砂類(lèi)土等在動(dòng)力作用下可能產(chǎn)生液化失效的地鐵路基施工中，地基的沉降監(jiān)測(cè)顯得尤為重要。

1 穿越鐵路的實(shí)例

國(guó)內(nèi)后續(xù)建設(shè)的工程中下穿一些建筑物或者公路的實(shí)例較多，如廣深線(xiàn)市郊線(xiàn)工程(鐵路)下穿廣深高速公路，采用大管棚支護(hù)。寶蘭線(xiàn)晁峪隧道下穿310國(guó)道。206國(guó)道拾荷隧道下穿廣梅汕鐵路。南京地鐵一號(hào)線(xiàn)南京站過(guò)站區(qū)隧道是國(guó)內(nèi)首例在不影響地面鐵路運(yùn)行的條件下，采用礦山法穿越既有鐵路的大跨徑雙線(xiàn)暗挖隧道。隧道地表為京滬高速鐵路，施工中采用70m長(zhǎng)2.5m×2.5m的箱涵及D24施工便梁對(duì)既有鐵路進(jìn)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(hào)線(xiàn)火車(chē)站—三元里區(qū)間，下穿京廣鐵路廣州火車(chē)站站場(chǎng)，利用盾構(gòu)法過(guò)站，順利穿越站場(chǎng)。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(gòu)法施工技術(shù)，南京地鐵車(chē)站過(guò)車(chē)站站場(chǎng)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(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

2.1 工作基點(diǎn)的布置

為減少測(cè)量誤差，確保監(jiān)測(cè)質(zhì)量，在盾構(gòu)施工影響范圍外共布設(shè)有2個(gè)深埋式基準(zhǔn)點(diǎn)和2個(gè)工作基點(diǎn)。所有基準(zhǔn)點(diǎn)在埋設(shè)后均在其頂部設(shè)置護(hù)罩。

2.2 沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

為了達(dá)到理想的監(jiān)測(cè)效果，共布設(shè)38個(gè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)。在軌道面上，從隧道中心向兩側(cè)每隔10m布設(shè)一個(gè)軌面沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，每條軌道布設(shè)5個(gè)軌面沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，共布設(shè)了20個(gè)軌面沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)；在上下行線(xiàn)中間布設(shè)2個(gè)普通路基沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)；在路基上布設(shè)16個(gè)深層路基沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，埋設(shè)深距隧道頂部1m左右。根據(jù)盾構(gòu)機(jī)與鐵路相對(duì)位置分穿越前(A區(qū))、穿越中(B區(qū))、穿越后(C區(qū))3個(gè)區(qū)域。

2.3 觀測(cè)技術(shù)

(1)觀測(cè)方法。垂直位移基準(zhǔn)網(wǎng)按國(guó)家一等水準(zhǔn)觀測(cè)要求布設(shè)，采用DNA03電子水準(zhǔn)儀實(shí)施觀測(cè)。沉降監(jiān)測(cè)采用二等水準(zhǔn)組成閉合環(huán)進(jìn)行觀測(cè)，觀測(cè)采用DNA03電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行。(2)觀測(cè)精度。采用二級(jí)變形測(cè)量等級(jí)，視線(xiàn)長(zhǎng)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(xiàn)高度(下絲讀數(shù))不大于0.3m，監(jiān)測(cè)點(diǎn)測(cè)站高差中誤差不大于±0.5mm。(3)觀測(cè)頻率。當(dāng)盾構(gòu)機(jī)在穿越前區(qū)域內(nèi)時(shí)，觀測(cè)頻率為6h1次；當(dāng)盾構(gòu)機(jī)在穿越中、后區(qū)域內(nèi)時(shí)，觀測(cè)頻率為4h1次；當(dāng)盾構(gòu)機(jī)掘出鐵路受影響范圍外時(shí)，觀測(cè)頻率為6h1次。(4)監(jiān)測(cè)控制標(biāo)準(zhǔn)。為了確保地鐵區(qū)間、車(chē)站周邊環(huán)境的安全，對(duì)地面的隆沉及軌道變形設(shè)置嚴(yán)格的控制標(biāo)準(zhǔn)。

3 沉降監(jiān)測(cè)的技術(shù)控制

3.1 盾構(gòu)施工前期監(jiān)測(cè)

第一階段路基的累計(jì)變形基本上在-2.97～4.55mm之間變化。變化值較小。導(dǎo)洞開(kāi)挖及注漿期間，監(jiān)測(cè)區(qū)域的路基整體略微呈現(xiàn)隆起趨勢(shì)，變形控制較好。

3.2 盾構(gòu)施工影響期間監(jiān)測(cè)

盾構(gòu)穿越到監(jiān)測(cè)區(qū)域路基下方期間，隧道中心兩側(cè)各約18m范圍內(nèi)均不同程度的受到影響。其中隧道中心兩側(cè)各約9m的位置影響最為明顯。左線(xiàn)隧道中心上方的測(cè)點(diǎn)變形值最大；盾頭到達(dá)監(jiān)測(cè)區(qū)域路基前，路基表層沉降基本上未受到影響。盾構(gòu)機(jī)的盾頭穿入到穿過(guò)監(jiān)測(cè)區(qū)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(cè)點(diǎn)日沉降速率最大達(dá)到3.44mm/d。左右兩側(cè)9m范圍內(nèi)的最大沉降速率多數(shù)也超過(guò)1.00mm/d。盾尾拖出監(jiān)測(cè)區(qū)域路基下方后，主要影響范圍內(nèi)的路基整體還會(huì)出現(xiàn)持續(xù)3天左右的下沉趨勢(shì)，左線(xiàn)隧道中心上方測(cè)點(diǎn)下沉約1.00mm，之后路基表層沉降呈現(xiàn)略微抬升或者基本保持相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。

1)施工中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)地鐵隧道與鐵路的監(jiān)控量測(cè)，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)頻率和精度，根據(jù)量測(cè)結(jié)果調(diào)整施工方法；同時(shí)嚴(yán)格控制地面沉降，根據(jù)監(jiān)測(cè)情況，當(dāng)沉降達(dá)到警戒狀態(tài)時(shí)立即停止隧道施工，及時(shí)采用袖閥管注漿加固路基，并通知相關(guān)部門(mén)采取相關(guān)措施后，方可繼續(xù)施工。

2)隧道開(kāi)挖時(shí)應(yīng)采用微震爆破，嚴(yán)格控制爆破震動(dòng)速率，爆破振速應(yīng)控制在1.0cm/s；必要時(shí)應(yīng)采用靜態(tài)爆破措施，每次進(jìn)尺不得超過(guò)0.5m，以減少爆破對(duì)鐵路的影響。

3.3 地鐵施工完成期間監(jiān)測(cè)

地鐵施工完成后至少1 年，仍然要保持監(jiān)測(cè)；確定地層變形收斂完成后，方可解除監(jiān)測(cè)，否則應(yīng)延續(xù)監(jiān)測(cè)并采取措施。相應(yīng)地，根據(jù)每個(gè)時(shí)期對(duì)路基影響程度的不同，人工監(jiān)測(cè)頻次也不同。在盾構(gòu)機(jī)穿越監(jiān)測(cè)區(qū)域路基下方時(shí)，根據(jù)指揮部的要求加大頻率，白天鐵路空閑時(shí)，上線(xiàn)對(duì)京津城際南側(cè)和京滬鐵路北側(cè)路基進(jìn)行連續(xù)地跟蹤監(jiān)測(cè)。

綜上所述，本監(jiān)測(cè)項(xiàng)目組依據(jù)專(zhuān)家審批通過(guò)的監(jiān)測(cè)方案，采用自動(dòng)和人工相結(jié)合的方法，對(duì)地鐵盾構(gòu)下穿鐵路工程影響程度開(kāi)展開(kāi)展了全面的監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果有效準(zhǔn)確，提交報(bào)告及時(shí)，信息反饋迅速，發(fā)揮了監(jiān)測(cè)在施工過(guò)程中預(yù)期的作用。為工程建設(shè)單位、鐵路管理和建設(shè)單位提供了準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和信息，并且為后續(xù)工程施工工藝、工序安排以及軌道防護(hù)和運(yùn)營(yíng)安全提供了參考依據(jù)。為今后類(lèi)似工程的設(shè)計(jì)理論、施工技術(shù)及監(jiān)測(cè)方法提供了有益的參考。

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

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