盾構(gòu)區(qū)間地表沉降監(jiān)測(cè)與結(jié)果分析

馬俊華MA Jun-hua；楊益軍YANG Yi-jun；李文鵬LI Wen-peng

（①昆明理工大學(xué)，昆明 650000；②昆明理工金圖科技有限公司，昆明 650000）

（①Kunming University of Science and Technology，Kunming 650000，China；②Kunming Science and Technology Jintu Information Technology Ltd，Kunming 650000，China）

0 引言

隨著城市建設(shè)的發(fā)展，為了解決交通堵塞、環(huán)境污染，軌道交通已成為我國(guó)各城市公共交通發(fā)展的首選。由于地下土體性質(zhì)、荷載條件、施工環(huán)境的復(fù)雜性，單單根據(jù)地質(zhì)勘察資料和室內(nèi)土工試驗(yàn)參數(shù)來(lái)確定設(shè)計(jì)和施工方案，往往含有許多不確定因素，對(duì)在施工過(guò)程中引發(fā)的土體性狀、環(huán)境、鄰近建筑物、地下設(shè)施變化的監(jiān)測(cè)已成為工程建設(shè)必不可少的重要環(huán)節(jié)。指導(dǎo)軌道交通工程設(shè)計(jì)和施工需要理論、經(jīng)驗(yàn)和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)相結(jié)合。

1 工程概況

XX 盾構(gòu)區(qū)間位于XX 境內(nèi),北起XX,南至XX，隧道區(qū)間全長(zhǎng)1020.46m。工法采用盾構(gòu)法。結(jié)構(gòu)形式為圓形斷面盾構(gòu)管片：內(nèi)徑5.5m、厚度350mm；結(jié)構(gòu)厚度0.5～1.0m，結(jié)構(gòu)頂距地面高度-8～-14m。

2 監(jiān)測(cè)內(nèi)容與目的

為了確保盾構(gòu)施工的安全，根據(jù)工程特點(diǎn)依據(jù)《城市軌道交通工程測(cè)量規(guī)范》（GB50308-2008）、《工程測(cè)量規(guī)范》（GB50026-2007）、《建筑變形測(cè)量規(guī)范》（JGJ 8-2007）《建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（GB50497-2009）、《地鐵工程監(jiān)控量測(cè)技術(shù)規(guī)程》（DB11/490-2007）以及設(shè)計(jì)要求確定本工程的監(jiān)測(cè)內(nèi)容，包括地表沉降、拱頂沉降、凈空收斂、土體側(cè)向位移、現(xiàn)場(chǎng)安全巡視等。地下工程開(kāi)挖后，地層中的應(yīng)力擾動(dòng)區(qū)延伸至地表，圍巖力學(xué)形態(tài)的變化在很大程度上反映于地表沉降，且地表沉降可以反映隧道開(kāi)挖過(guò)程中圍巖變形的全過(guò)程。尤其是對(duì)于城市地下工程，若在其附近地表有建筑物時(shí)就必須對(duì)地表沉降情況進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)測(cè)和控制。

3 基準(zhǔn)點(diǎn)、工作點(diǎn)、監(jiān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)

基準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)：監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)均在沉降影響范圍以外的穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)視野開(kāi)闊的地區(qū)；均埋設(shè)三個(gè)以上的基準(zhǔn)點(diǎn)；基準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)牢固可靠，基準(zhǔn)點(diǎn)和附近的水準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測(cè)取得原始高程并且不定期的進(jìn)行聯(lián)測(cè)，保持精度的可靠性和穩(wěn)定性。本次基準(zhǔn)點(diǎn)采用地鐵高程控制網(wǎng)成果，不需要另行埋設(shè)。工作基點(diǎn)的埋設(shè)與布置：工作點(diǎn)的埋設(shè)與布置的原則與基準(zhǔn)點(diǎn)相同，本工程布設(shè)4～6 個(gè)，作為每次監(jiān)測(cè)工作的起始點(diǎn)，靠近地鐵施工現(xiàn)場(chǎng)，并定期（1 個(gè)月）與基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè)，保持精度的可靠性和穩(wěn)定性。監(jiān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)：根據(jù)本工程需要，在盾構(gòu)中線上每5 米布設(shè)1 個(gè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并在盾構(gòu)始發(fā)段100m 范圍內(nèi)，在每20m 設(shè)一斷面，其余地段30m 設(shè)一斷面（每個(gè)斷面不少于5 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)）。地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)采用鉆孔的方法布設(shè)。用水鉆打穿地表硬殼層，監(jiān)測(cè)點(diǎn)標(biāo)打在原狀土里面，再用細(xì)沙回填實(shí)。監(jiān)測(cè)點(diǎn)頂部應(yīng)低于地面，加蓋保護(hù)，以免被車壓壞，影響監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。并且監(jiān)測(cè)點(diǎn)旁邊應(yīng)設(shè)置明顯保護(hù)標(biāo)志。主斷面監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置圖如圖1、地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)如圖2。

4 地表沉降監(jiān)測(cè)方案

地表沉降觀測(cè)采用精密水準(zhǔn)測(cè)高。在實(shí)施過(guò)程中地表沉降監(jiān)測(cè)采用閉合水準(zhǔn)路線，閉合水準(zhǔn)路線的閉合差不得大于其中n(偶數(shù)站)為測(cè)站數(shù)，視線長(zhǎng)度≤50m，前后視距差≤2.0m，任一測(cè)站上前后視距差累積≤3.0m。監(jiān)測(cè)過(guò)程中確保專人觀測(cè)、專人扶尺、同一儀器、同一路線。水準(zhǔn)儀采用美國(guó)產(chǎn)Trimble DINI12 電子水準(zhǔn)儀（標(biāo)稱精度為0.3mm/km），2 米和3 米條形碼銦瓦水準(zhǔn)標(biāo)尺，測(cè)量時(shí)對(duì)電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行各項(xiàng)限差的設(shè)置，水準(zhǔn)外業(yè)記錄由儀器自動(dòng)完成，當(dāng)觀測(cè)超限時(shí)，儀器自動(dòng)提示重測(cè)。在進(jìn)行觀測(cè)點(diǎn)的首次觀測(cè)時(shí)，必須觀測(cè)三次，取其平均值為初始值。各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的高程通過(guò)各測(cè)點(diǎn)與工作點(diǎn)進(jìn)行水準(zhǔn)連測(cè)得到。

圖1 主斷面監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

圖2 地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

5 地表沉降監(jiān)測(cè)頻率與預(yù)報(bào)警控制

監(jiān)測(cè)工作自盾構(gòu)開(kāi)始施工到地鐵線路試運(yùn)營(yíng)為止。監(jiān)測(cè)工作緊隨盾構(gòu)掘進(jìn)的進(jìn)展，視盾構(gòu)掘進(jìn)情況距開(kāi)挖前后≤20m 保持每1 天2 次、距開(kāi)挖前后≤50m 保持每2 天1 次、距開(kāi)挖前后＞50m 保持每2 周1 次，根據(jù)數(shù)據(jù)分析確定沉降基本穩(wěn)定后保持1 月1 次直至地鐵線路試運(yùn)營(yíng)為止，如遇特殊情況加密監(jiān)測(cè)頻率。盾構(gòu)施工時(shí)，及時(shí)了解施工的進(jìn)度，并重點(diǎn)關(guān)注盾構(gòu)區(qū)域和地質(zhì)情況比較復(fù)雜的地區(qū)，及時(shí)做到第一時(shí)間掌握變化情況，做到根據(jù)數(shù)據(jù)配合施工進(jìn)度。在監(jiān)測(cè)項(xiàng)目超出設(shè)計(jì)值和監(jiān)測(cè)預(yù)警報(bào)值（如地表累計(jì)沉降超過(guò)24mm，沉降速率大于3mm/d）時(shí)，迅速啟動(dòng)預(yù)報(bào)警制度，及時(shí)分析原因，并采取必要的措施。

6 地表沉降監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

由于盾構(gòu)路線較長(zhǎng)，特選取具有代表性的第90 號(hào)斷面的左右線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，繪制地表沉降曲線圖。地表沉降曲線表明：在盾構(gòu)掘進(jìn)的過(guò)程中監(jiān)測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)先升后降再穩(wěn)定的現(xiàn)象。在第Ⅰ階段盾構(gòu)還未通過(guò)，由于提前注漿的原因監(jiān)測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)1-2mm 的上浮；第Ⅱ階段由于右線盾構(gòu)的通過(guò)使右線上方的監(jiān)測(cè)點(diǎn)在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)明顯的下沉，并由于土體擾動(dòng)造成左線上方監(jiān)測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)5mm 左右的下沉；第Ⅲ階段由于右線盾構(gòu)已經(jīng)通過(guò)而左線盾構(gòu)還未到達(dá)，所以出現(xiàn)短暫的穩(wěn)定期；第Ⅳ階段由于左線盾構(gòu)通過(guò)使左線上方的監(jiān)測(cè)點(diǎn)在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)明顯的下沉，并由于土體擾動(dòng)造成右線上方監(jiān)測(cè)點(diǎn)也出現(xiàn)5mm 左右的下沉；第Ⅴ階段由于左右盾構(gòu)都已經(jīng)通過(guò)監(jiān)測(cè)點(diǎn)開(kāi)始趨于穩(wěn)定。90 號(hào)主斷面地表沉降曲線圖如圖3。

圖3 90 號(hào)主斷面地表沉降曲線圖

圖4 主斷面地表沉降曲線圖

圖4 是84、90 號(hào)主斷面（特征點(diǎn)）地表沉降曲線，我們可以從圖4 中清楚的看出，位于盾構(gòu)中線上方的監(jiān)測(cè)點(diǎn)DY84-04、DY90-04、DY90-07 在盾構(gòu)通過(guò)時(shí)變形最大，而DY84-01、DY84-09、DY90-01、DY90-09 變形最小。其余監(jiān)測(cè)點(diǎn)變形居中。因此我們可以得出：在盾構(gòu)掘進(jìn)的過(guò)程中位于盾構(gòu)中線上方的監(jiān)測(cè)點(diǎn)變形較大，當(dāng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)離盾構(gòu)中線的位置越遠(yuǎn)則監(jiān)測(cè)點(diǎn)變形越小。

7 結(jié)束語(yǔ)

因此在監(jiān)測(cè)實(shí)施中應(yīng)先制定詳細(xì)的監(jiān)測(cè)方案，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)必須真實(shí)可靠保證原始數(shù)據(jù)的完整且不得更改或刪除，及時(shí)處理監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算有問(wèn)題必須及時(shí)復(fù)測(cè)。并應(yīng)根據(jù)盾構(gòu)施工各個(gè)階段的特點(diǎn)，密切配合施工進(jìn)度；在施工前采集相關(guān)數(shù)據(jù)，做到能準(zhǔn)確反映其盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中，周圍環(huán)境所發(fā)生的變化，根據(jù)周邊的已有資料，對(duì)工地周邊進(jìn)行布設(shè)相應(yīng)的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，并及時(shí)采取初始值。在施工期間，根據(jù)施工進(jìn)度，配合施工方積極做好各項(xiàng)監(jiān)測(cè)工作，如現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生突發(fā)性事件，及時(shí)做好增設(shè)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，主動(dòng)加密監(jiān)測(cè)頻率，必要時(shí)做到24 小時(shí)不間斷觀測(cè)，直至變形趨勢(shì)穩(wěn)定。

[1]GB50308-2008,城市軌道交通工程測(cè)量規(guī)范[S].

[2]GB50026-2007,工程測(cè)量規(guī)范[S].

[3]JGJ 8-2007,建筑變形測(cè)量規(guī)范[S].

[4]GB50497-2009,建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范[S].

[5]DB11/490-2007,地鐵工程監(jiān)控量測(cè)技術(shù)規(guī)程[S].

[6]曾紹炳.地下連續(xù)墻施工變形監(jiān)測(cè)結(jié)果分析[J].桂林工學(xué)院學(xué)報(bào),2009,29(4).

[7]姚黔貴.城市深基坑變形監(jiān)測(cè)的實(shí)施[J].貴州工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2005,34(2):96-99.