地鐵區(qū)間盾構(gòu)施工過程中監(jiān)測技術(shù)的探討

眭文　尹小波

【摘 要】地鐵區(qū)間盾構(gòu)法施工的第三方監(jiān)測是確保地鐵區(qū)間施工安全和周圍環(huán)境安全的重要保障，本文結(jié)合某地鐵區(qū)間盾構(gòu)法施工中的監(jiān)測工程實踐，分析沉降的原因及應對的施工技術(shù)，為類似的工程提供參加價值和借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】地鐵；盾構(gòu)；監(jiān)測

1 監(jiān)測工程概況

該工程的施工工藝采用常用的盾構(gòu)法施工，并采用管片襯砌、錯縫拼接。車站區(qū)間設計范圍為：Y（Z）DK27+720.800～Y（Z）DK28+818.055，右線長1097.255m，左線長1117.622m（長鏈20.367m）。在里程YDK28+288.413（ZDK28+298.791）設防災疏散聯(lián)絡通道兼廢水泵房1處。區(qū)間右線設計起迄里程為YDK27+720.800～YDK27+818.055，全長1097.255m，左線設計起迄里程為ZDK27+720.800～ZDK27+818.055，長鏈20.367m，全長1117.622m，左右線中心線間距為10.30～15.40m，線路平曲線最小半徑為350m。區(qū)間線路最大縱坡為28‰，最大豎曲線半徑為5000m，最大坡長為493.000m，區(qū)間隧道埋深約為10.07～19.64m。區(qū)間線路縱坡為“V”字坡，線路豎曲線采用3000m、5000m半徑。

2 工程地質(zhì)概況

依據(jù)該地區(qū)的工程詳細勘察報告，擬建車站場地及周邊近場區(qū)未發(fā)現(xiàn)晚更新世以來的活動斷層，亦沒有發(fā)生過破壞性的歷史地震，近場區(qū)內(nèi)不存在發(fā)震構(gòu)造，勘察場地屬地震穩(wěn)定區(qū)，無影響場地穩(wěn)定的活動斷裂、巖溶塌陷、滑坡、泥石流、顯著地面沉降等不良地質(zhì)作用，場地穩(wěn)定，適宜地鐵建設。在勘察深度和范圍內(nèi)未發(fā)現(xiàn)有毒、有害氣體，適宜工程建設。

3 監(jiān)測方案

3.1 監(jiān)測項目

為確保盾構(gòu)施工及周邊環(huán)境安全并掌握其變形發(fā)展狀態(tài)，各監(jiān)測項目見表3-1[1-2]。

3.2 監(jiān)測依據(jù)

（1）《該工程土建施工第三方監(jiān)測項目第三標段招標文件》；

（2）《城市軌道交通工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（GB 50911-2013）；

（3）《國家一、二等水準測量規(guī)范》（GB/T 12897-2006）；

（4）《工程測量規(guī)范》（GB 50026-2007）；

（5）《建筑變形測量規(guī)范》（JGJ 8-2016）；

（6）該區(qū)間施工監(jiān)測方案及相關(guān)設計圖紙；

（7）國家其他相關(guān)技術(shù)規(guī)范標準。

3.3 監(jiān)測儀器

監(jiān)測儀器具體名稱及參數(shù)如下：

（1）數(shù)字水準儀：規(guī)格型號：索佳-SDL30；主要工作性能指標：高程：5m；距離：100m；精度：±0.4mm/km。

（2）收斂計：規(guī)格型號：規(guī)格型號為JSS30A；主要工作性能指標：精度：0.06mm。

3.4 監(jiān)測方法

3.4.1 地表隆陷監(jiān)測

每一個監(jiān)測斷面都布置了10個監(jiān)測點，監(jiān)測點的布置位置基本上是在繁華市區(qū)的公路上，具體做法是施工單位根據(jù)設計圖監(jiān)測點的地理坐標，在相對應的地點用鉆機在地面上打一個直徑在10cm左右的大鉆孔，深度也在10cm左右，接著在大鉆孔中打一個小鉆孔，然后把鋼筋通過小鉆孔打入巖土中1.2m中左右，目的是為了保證鋼筋和土體連為一體，并露出鋼筋頂部幾厘米，測量時測尺立于該鋼筋頂部以便測量。

3.4.2 建構(gòu)筑物沉降、傾斜監(jiān)測

建構(gòu)筑物沉降、傾斜監(jiān)測所基于的原理、使用的監(jiān)測儀器與地表隆陷監(jiān)測基本相同。監(jiān)測點所布置的位置為盾構(gòu)施工現(xiàn)場周圍可能引起地基不均勻沉降的建構(gòu)筑物上。監(jiān)測點上的鐵質(zhì)標志物應選用專業(yè)的機械加工，并需要在標志物表面上涂刷防腐漆進行保護。

3.4.3 拱頂沉降監(jiān)測

為了工程的安全，在拱頂?shù)闹胁柯裨O了預埋件，拱頂沉降監(jiān)測與地表隆陷監(jiān)測原理大致相同，測量出各測點與測量基準點的相對高差，計算出拱頂沉降量，再用采集并處理后的數(shù)據(jù)畫出拱頂沉降時間曲線圖和沉降距離曲線圖，直觀地反映出每個監(jiān)測點的沉降變化，預測沉降的發(fā)展趨勢，倘若沉降量過大，適當?shù)馗淖兪┕し椒?，減少對原有土體結(jié)構(gòu)的擾動，并且進行注漿加固土體，保證工程施工的安全。

3.4.4 凈空收斂監(jiān)測

管片拼接完成后，在拱的腰部埋設預埋件，并且要求預埋件的位置在同一軸線上。所有的測線和拱頂沉降監(jiān)測的布設點在同一斷面。凈空收斂監(jiān)測方法與拱頂沉降監(jiān)測方法基本相同，測量出各測點與測量基準點的相對高差，計算出沉降量，再用采集并處理后的數(shù)據(jù)畫出沉降時間曲線圖和沉降距離曲線圖，直觀地反映出每個監(jiān)測點的沉降變化，預測沉降的發(fā)展趨勢。

3.4.5 管線變形監(jiān)測

埋藏在地下的管線錯綜復雜，雖然地面上有明顯的標志以及施工設計圖中指出了管線埋藏的具體位置，在施工中很少存在挖斷管線的現(xiàn)象，但是由于盾構(gòu)施工過程中會改變周圍土體的動態(tài)平衡，土體的不均勻位移可能會導致管線的變形，嚴重的會導致管線的錯斷。因此，做好管線變形監(jiān)測，可以及時發(fā)現(xiàn)問題并改變施工方法，降低對管線的影響。大部分區(qū)域內(nèi)都不適合明挖，在這些地方，可以用鋼筋打入地下并與管底齊平，并露出鋼筋頂部幾厘米，用水準儀測量時測尺立于該鋼筋頂部以便測量，然后根據(jù)相對高差計算出差異沉降量和管線沉降量。

3.4.6 巡視檢查

安排特定的監(jiān)測人員在施工現(xiàn)場定期的巡視周邊情況，大致觀察一下地面有無明顯的隆起沉降或開裂、構(gòu)建筑物有無明顯的開裂、車站基坑周圍的水泥硬化區(qū)域有無裂痕、隧道內(nèi)的拼接管片有無裂痕、地下水有無突水嚴重等危害工程施工現(xiàn)象。

3.5 監(jiān)測周期及頻率

3.5.1 儀器監(jiān)測周期及頻率

盾構(gòu)施工監(jiān)測頻率主要根據(jù)收斂形變速度及離開挖面距離而定，監(jiān)測頻率按項目施工階段選取如下：endprint

3.5.2 巡視檢查的周期及頻率

正常情況下盾構(gòu)掘進時第三方監(jiān)測的洞內(nèi)及洞外巡視檢查的頻率為1次/1天，緊急情況下或出現(xiàn)報警情況加密至2次/天，日變化量正常后恢復原來的巡視檢查頻率。

3.6 控制指標

盾構(gòu)區(qū)間及周邊環(huán)境監(jiān)測項目報警值如下：

（1）地表隆陷：允許位移控制值（mm）：-30～+10；位移平均速率控制值（mm/d）：1；位移最大速率控制值變化速率（mm/d）：3。

（2）建構(gòu)（造）物沉降、傾斜：無特殊要求建筑物，沉降控制值為：30mm；框架結(jié)構(gòu)、樁基礎：2‰樁間距；磚混、條形基礎：基礎傾斜方向兩端的沉降差與其距離的比值：0.002；裂縫控制值：建筑（2mm），路面（10mm）。

（3）拱頂沉降：允許位移控制值（mm）：20；位移平均速率控制值（mm/d）：1；位移最大速率控制值變化速率（mm/d）：3。

（4）凈空收斂：允許位移控制值（mm）：12；位移平均速率控制值（mm/d）：1；位移最大速率控制值變化速率（mm/d）：3。

（5）管線變形監(jiān)測：允許位移控制值（mm）：10；位移平均速率控制值（mm/d）：1；位移最大速率控制值變化速率（mm/d）：2。

由于本工程周邊環(huán)境復雜，盾構(gòu)區(qū)間上方道路車流量大，故地表沉降報警值取《城市軌道交通工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（GB 50911-2013）表9.2.2-2中的較小值。

4 沉降的原因以及應對的施工技術(shù)

地鐵盾構(gòu)施工過程中，大量的土體被挖空排走，從而導致土體的不均勻沉降，但是沉降量的大小很大程度上取決于施工技術(shù)的優(yōu)劣性。盾構(gòu)掘進的速度過快、開挖面的深度過大、實際的支護情況與設計不符、挖土量與排土量不等、管片壁后注漿不嚴實留有空洞、盾尾漏漿、漿液配比不當、排水不及時產(chǎn)生流沙等都可能加大土體的不均勻沉降。為了避免不均勻沉降過大，除了改正上面的施工情況外，還需要加強施工監(jiān)測的頻率，及時發(fā)現(xiàn)問題，督促施工單位及時改正問題，保證工程安全順利地進行。

5 結(jié)論與建議

此次地鐵盾構(gòu)施工監(jiān)測技術(shù)從始至終嚴格按照相關(guān)規(guī)范實施，并取得了良好的效果；及時發(fā)現(xiàn)了施工過程中一些監(jiān)測項目超過預警值、工程施工不規(guī)范等問題，并反饋給施工單位，督促其迅速改正施工方法，避免了工程事故的發(fā)生。現(xiàn)場施工現(xiàn)階段應及時做好監(jiān)測點位的標示保護工作，適當增加斷面的監(jiān)測點。盾構(gòu)隧道區(qū)間的監(jiān)測需要嚴格按照相關(guān)的標準進行，在實際監(jiān)測過程中總結(jié)出易于發(fā)生事故的監(jiān)測點位置，在容易發(fā)現(xiàn)沉降的地段需要提高監(jiān)測的密度與頻率，確保施工安全。

【參考文獻】

[1]中華人民共和國標準.JGJ 8-2016建筑變形測量規(guī)范[S].

[2]中華人民共和國標準.GB 50026-2007工程測量規(guī)范[S].endprint