電力工程暗挖隧道施工過程中結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測與分析

趙 堃

(北京城投大地科技有限公司，北京 100068)

1 工程概況

本工程為北京市通州文化旅游區(qū)綜合管廊工程后場西路(云瑞南街西區(qū)～萬盛南街)綜合管廊工程。對后場西路綜合管廊主管廊采取明挖法施工，曹園南街路口西側(cè)、曹園南大街路口西北側(cè)和西南側(cè)支管廊因下穿φ1 200給水管采用暗挖法施工，采用倒掛井壁法對出線井進行施工。

曹園南街路口西側(cè)支管廊暗挖段長約19.3 m，凈寬2.8 m，覆土厚約6 m，豎井開挖深度約為11.9 m。曹園南大街路口西北側(cè)支管廊暗挖段長約22.1 m，凈寬3.8 m，覆土厚約6 m，豎井開挖深度約為14.1 m。曹園南大街路口西南側(cè)支管廊燃氣艙暗挖段長約20.1 m，凈寬1.7 m，覆土厚約6 m；電力艙暗挖段長約34.9 m，凈寬1.7 m，覆土厚約6 m，豎井開挖深度約為11.8 m。

2 暗挖管廊變形控制

管廊暗挖段依據(jù)地質(zhì)情況、結(jié)構(gòu)形式采用工程類比及計算分析確定采用復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，將錨桿、噴射混凝土、鋼筋網(wǎng)、和鋼架等做為初期支護并以深孔注漿作為超前支護為輔助，將模筑鋼筋混凝土做為二次襯砌組成部分，在初期支護與二次襯砌之間設(shè)置環(huán)向的閉合型防水隔離層。支護參數(shù)如表1所示。

表1 管廊暗挖段初期支護參數(shù)

3 暗挖施工變形監(jiān)測

3.1 監(jiān)測內(nèi)容

(1)豎井水平位移和垂直位移監(jiān)測

在坑邊設(shè)置測點，采用全站儀和水準儀分別對對水平位移和垂直沉降進行觀測。

沿豎井坑邊布設(shè)，均勻布設(shè)4個測點。水平位移和垂直位移可以采用同一測點。

(2)豎井收斂監(jiān)測

每個豎井布置兩個斷面，每個斷面布設(shè)2條測線，利用全站儀對豎井凈空收斂進行監(jiān)測。

(3)暗挖隧道收斂監(jiān)測

在隧道拱腰處布置水平收斂測線，并使用激光測距儀對隧道收斂進行觀測。

(4)暗挖隧道拱頂沉降監(jiān)測

在管線與暗挖隧道相交處布置拱頂沉降測點，并與地表沉降測點相互對應(yīng)，以便進行對比分析。拱頂沉降量測是通過采用精密水準儀、銦鋼尺及鋼掛尺，記錄觀測點與基準點的相對高度差的變化量來得出拱頂下沉量和下沉速度。

(5)地表沉降監(jiān)測

本方案通過采用標準地表測點的沉降測量數(shù)據(jù)變化來反應(yīng)地表沉降，。采用Φ20的鋼筋作為地表測點，通過鉆機成孔至凍土0.5 m以下深度的原狀土內(nèi)植入鋼筋，澆注水泥砂漿，使之與原位土體接觸，在頂部位置做好套筒及加蓋保護裝置。采用精密水準儀進行監(jiān)測。地表測點布設(shè)細節(jié)如圖1所示。

圖1 地表測點布置示意圖

3.2 監(jiān)測頻率與周期

根據(jù)《北京市通州區(qū)文化旅游區(qū)綜合管廊工程后場西路綜合管廊工程暗挖段結(jié)構(gòu)設(shè)計》(北京市市政工程設(shè)計研究總院)，監(jiān)測頻率見表2。

表2 監(jiān)測頻率

3.3 風險控制系統(tǒng)

根據(jù)《北京市通州區(qū)文化旅游區(qū)綜合管廊工程后場西路綜合管廊工程暗挖段結(jié)構(gòu)設(shè)計》(北京市市政工程設(shè)計研究總院)并參照《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》(GB50497-2009)控制值見表3。

表3 監(jiān)測項目控制值

根據(jù)《北京市通州區(qū)文化旅游區(qū)綜合管廊工程后場西路綜合管廊工程暗挖段結(jié)構(gòu)設(shè)計》(北京市市政工程設(shè)計研究總院)，控制方法采用實測絕對值和速率值雙控指標。

表4 監(jiān)測預(yù)警分級及預(yù)警響應(yīng)表

4 監(jiān)測結(jié)果分析

現(xiàn)場監(jiān)測點布設(shè)如圖2所示，暗挖隧道長度約20 m，分別設(shè)置頂板沉降和兩幫收斂觀測斷面，斷面間距設(shè)置為5.8～7.8 m，將頂板沉降與收斂觀測點置于位于同一斷面，。

項目施工時間約為7個月，監(jiān)測頻率要根據(jù)不同施工階段來制定。工程整個過程累計監(jiān)測176次，其中暗挖隧道段監(jiān)測44次，監(jiān)測數(shù)據(jù)變形規(guī)律如圖2和圖3所示。

圖2 隧道拱頂沉降變形規(guī)律

圖3 隧道收斂變形規(guī)律

圖2曲線表明，隧道拱頂沉降隨著開挖暴露時間的增加呈現(xiàn)逐漸增大的變化趨勢，最大沉降發(fā)生在斷面1處，達到7.14 mm。暗挖段拱頂沉降量隨著初支和二襯施工完成趨于穩(wěn)定。施工階段拱頂沉降變形遠小于規(guī)范要求20 mm的控制量，施工工序與支護方案對隧道起到良好的防護作用。

圖3測點數(shù)據(jù)變化特點表面，隧道兩幫變化較為穩(wěn)定，開挖過程中變形量集中在-2～2 mm，暗挖隧道開挖時兩幫變形較為穩(wěn)定。隧道結(jié)構(gòu)始終保持穩(wěn)定狀態(tài)，開挖擾動沒有觸發(fā)監(jiān)測預(yù)警值，這個施工周期安全穩(wěn)定。

5 結(jié) 論

電力工程暗挖隧道施工危險性較高，拱頂沉降、隧道收斂較大，施工過程中，開挖擾動對周圍地表環(huán)境的影響顯著，在施工過程中，變形監(jiān)測量控十分重要，應(yīng)根據(jù)相關(guān)的監(jiān)測規(guī)范要求，對暗挖隧道進行拱頂沉降、隧道收斂、地表沉降監(jiān)測，及時反饋監(jiān)測信息，對施工方案、工序提出建議，保證施工整個過程始終處于安全可控狀態(tài)。

采用復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，以錨桿、噴射混凝土、鋼筋網(wǎng)、和鋼架等作為初期支護并以深孔注漿作為超前支護為輔助，以模筑鋼筋混凝土為二次襯砌組成，在開挖施工過程中，隧道結(jié)構(gòu)及周邊的建筑物無異常現(xiàn)象，整個隧道結(jié)構(gòu)安全，達到了設(shè)計與施工要求。

隧道拱頂沉降隨著開挖暴露時間的增加呈現(xiàn)逐漸增大的變化趨勢，最大沉降達到7.14 mm。暗挖段拱頂沉降量隨著初支和二襯施工完成趨于穩(wěn)定。隧道兩幫變化較為穩(wěn)定，開挖過程中變形量集中在-2～2 mm，施工工序與支護方案對隧道起到良好的防護作用。

(4)支護條件下的隧道拱頂和兩幫變形值均未超過預(yù)警值，但拱頂最大沉降達到7.14 mm，單次沉降較大，同類隧道暗挖施工過程中仍需加強觀測，提高監(jiān)測頻率，加強人工巡視。