城市地鐵鉆爆法施工監(jiān)控量測技術(shù)應(yīng)用研究

李子彬 鄧碩 梁元杰

摘 要：重慶市軌道交通進(jìn)入了建設(shè)高峰期，鉆爆法仍是最主要的施工方法，監(jiān)控量測成為保障施工安全的重要手段。結(jié)合重慶軌道交通四號線一標(biāo)段工程實(shí)際，總結(jié)監(jiān)控量測方案設(shè)計(jì)與實(shí)施方法，針對實(shí)施過程中存在的問題，提出改進(jìn)措施和建議。

關(guān)鍵詞：城市地鐵；鉆爆法施工；監(jiān)控量測

基金項(xiàng)目：重慶科技學(xué)院研究生科技創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目資助：隧道安全監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用研究（項(xiàng)目編號1224/21428）基于FLAC 3D的地鐵隧道爆破振動（項(xiàng)目編號1224/21436）。

0.引言

重慶市主城地理環(huán)境獨(dú)特，地勢高低起伏，軌道交通線路地下工程量較大。市區(qū)地下巖層多為砂巖、泥巖和石灰?guī)r，砂巖和泥巖的飽和單軸極限抗壓強(qiáng)度為12.6～36.7MPa[1]，圍巖穩(wěn)定性較好，因此在隧道建設(shè)中多應(yīng)用鉆爆法施工[2]。

1.工程概況

重慶軌道交通四號線一標(biāo)段，起點(diǎn)里程K15+006.418，終點(diǎn)里程K17+193.942，區(qū)間長約2.188km。區(qū)間隧道拱頂埋深14.2～67.9m，淺埋、深埋隧道均有。區(qū)間隧道圍巖以砂質(zhì)泥巖為主，圍巖級別為Ⅳ級。區(qū)間斷面有單洞單線、單洞雙線和雙線上下重疊隧道三種形式，正線區(qū)間包含ⅣA、ⅣA1、ⅣA2、ⅣA3、ⅣB、ⅣB1、ⅣC、ⅣD、ⅣE、ⅣF、ⅣG、ⅣH、人防斷面共13種斷面類型，隧道襯砌結(jié)構(gòu)按新奧法原理設(shè)計(jì)，采用復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，鉆爆法施工。

2.監(jiān)控量測方案

根據(jù)區(qū)間隧道設(shè)計(jì)、施工方案，并結(jié)合相關(guān)施工和監(jiān)測技術(shù)規(guī)范制定監(jiān)測方案[3-5]。

2.1監(jiān)控量測內(nèi)容

具體量測項(xiàng)目、儀器設(shè)備及要求見表1。

表1 主要監(jiān)控量測項(xiàng)目表

2.2監(jiān)控量測頻率

監(jiān)控量測頻率見表2，表3。

表2 監(jiān)控量測頻率

表3 水平收斂和拱頂下沉的量測頻率

3.監(jiān)控量測實(shí)施方法

3.1洞內(nèi)、洞外觀察

利用地質(zhì)素描、照相或攝像技術(shù)對揭露的圍巖進(jìn)行觀察，通過宏觀判斷分析隧道圍巖的穩(wěn)定狀況。

3.2水平收斂監(jiān)測

測點(diǎn)布設(shè)：每20m一個斷面，每個斷面一條測線，每個監(jiān)測斷面設(shè)置3個錨固點(diǎn)，即圖中的點(diǎn)A、B和C點(diǎn)，水平收斂測點(diǎn)和拱頂下沉測點(diǎn)應(yīng)在同一斷面內(nèi)布設(shè)，特殊地段適當(dāng)加密至5m或10m一個斷面。測點(diǎn)布設(shè)如圖1所示。

測量方法：水平收斂在初支完成后及時進(jìn)行，小斷面情況下，通過收斂計(jì)測定AB的位移變化；大斷面情況下，通過高精密全站儀測定測線AB、AC、BC的位移變化，可以確定出其發(fā)生的收斂位移和大變形。

3.3拱頂下沉監(jiān)測

基點(diǎn)布設(shè)：基點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)在受施工擾動范圍以外的結(jié)構(gòu)物上。

測點(diǎn)布設(shè)：測點(diǎn)布設(shè)在初期支護(hù)上的拱頂位置，每個斷面布設(shè)1-3個點(diǎn)，與水平收斂測點(diǎn)應(yīng)在同一斷面內(nèi)布設(shè)。

測量方法：采用精密水測量方法?；c(diǎn)和附近水準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測取得初始高程。首次觀測應(yīng)在初支混凝土噴射完成后及時進(jìn)行，觀測時，對測點(diǎn)進(jìn)行往返兩次觀測，兩次高程之差應(yīng)小于1.0mm，取平均值作為初始值。

3.4地表下沉監(jiān)測

基點(diǎn)布設(shè)：基點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)在沉降影響范圍以外的穩(wěn)定區(qū)域。

測點(diǎn)布設(shè)：斷面的間距為5～50m，垂直隧道中線設(shè)置，每個斷面至少11個測點(diǎn)。

測量方法：拱頂沉降監(jiān)測隨施工進(jìn)度進(jìn)行，根據(jù)開挖部位、步驟及時監(jiān)測。觀測方法采用精密水準(zhǔn)測量方法。

3.5建（構(gòu)）筑物沉降、傾斜監(jiān)測

基點(diǎn)布設(shè)：基準(zhǔn)點(diǎn)選擇在變形影響范圍外，埋設(shè)要穩(wěn)固；基準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)量應(yīng)滿足具有檢核條件，不少于3個。

測點(diǎn)布設(shè)：在建（構(gòu)）筑物（橋梁、建筑物等）四角、沿外墻每l0m～15m處布置測點(diǎn)，且每側(cè)不少于3個監(jiān)測點(diǎn)，監(jiān)測點(diǎn)采用反射片與外墻粘貼牢固。測點(diǎn)布設(shè)如圖2所示。

測量方法：采用精密全站儀進(jìn)行監(jiān)測。

3.6鋼支撐應(yīng)力監(jiān)測

測點(diǎn)布設(shè)：鋼筋計(jì)沿鋼架的內(nèi)或外邊緣布設(shè)。安裝前，在鋼拱架待測部位焊接鋼弦式鋼筋計(jì)，在焊接過程中注意焊接質(zhì)量，記下鋼筋計(jì)型號，并將鋼筋計(jì)編號，用透明膠布將寫在紙上的編號緊密粘貼在導(dǎo)線上。注意將導(dǎo)線集結(jié)成束保護(hù)好，避免被施工所破壞。

測量方法：采用鋼筋計(jì)對鋼支撐進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)測。

4.監(jiān)測數(shù)據(jù)處理與信息反饋

4.1監(jiān)控量測流程 （監(jiān)控量測流程如圖3所示）。

4.2數(shù)據(jù)采集

在量測斷面測點(diǎn)埋設(shè)后24h內(nèi)測取初始讀數(shù)，以后根據(jù)設(shè)計(jì)的采集頻率和次數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，同時根據(jù)隧道開挖、工程進(jìn)度和所量測數(shù)據(jù)的變化情況作適當(dāng)調(diào)整。量測頻率主要根據(jù)埋設(shè)斷面時間間隔、斷面與掌子面的距離及量測數(shù)據(jù)變化情況來確定。

4.3數(shù)據(jù)分析與處理

每次監(jiān)測應(yīng)做好原始記錄并及時進(jìn)行監(jiān)測數(shù)據(jù)整理。建立資料分析處理系統(tǒng)，根據(jù)所采用的監(jiān)測方法和所取得的監(jiān)測數(shù)據(jù)，采用相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理方法，對監(jiān)測資料進(jìn)行分析處理。繪制變形-時間曲線和變形速率曲線。

4.4監(jiān)控量測控制值及監(jiān)測預(yù)警管理

4.4.1監(jiān)控量測控制值

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，該工程隧道變形監(jiān)控量測控制值如表4所示。

監(jiān)測信息反饋按黃色、橙色和紅色三級預(yù)警進(jìn)行管理和控制。具體內(nèi)容如表5所示。

4.4.2預(yù)警響應(yīng)

（1）達(dá)到黃色預(yù)警時，監(jiān)測組和施工單位應(yīng)提高監(jiān)測頻率，對地面和建（構(gòu)）筑物沉降要加強(qiáng)動態(tài)觀察，特別是預(yù)警點(diǎn)附近的各種管線要加強(qiáng)檢查和管理。

（2）達(dá)到橙色預(yù)警時，在繼續(xù)加強(qiáng)上述監(jiān)測、觀察、檢查和處理外，還需針對不同預(yù)警項(xiàng)目的特點(diǎn)完善對該狀態(tài)的預(yù)警響應(yīng)，及時對施工方案、開挖進(jìn)度、支護(hù)參數(shù)、工藝方法等進(jìn)行靈活調(diào)整和補(bǔ)充，在獲得業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計(jì)單位的認(rèn)可后盡快實(shí)施。

（3）達(dá)到紅色預(yù)警時，除應(yīng)立即向上述單位報(bào)警外還應(yīng)立即采取補(bǔ)強(qiáng)措施，并經(jīng)設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理和建設(shè)單位分析和認(rèn)定后，改變施工程序或設(shè)計(jì)參數(shù)，必要時應(yīng)立即停止開挖，進(jìn)行施工處理。

（4）當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)達(dá)到其中任意一級預(yù)警狀態(tài)時，監(jiān)測組應(yīng)在第一時間告知業(yè)主、施工、監(jiān)理、設(shè)計(jì)各方，在進(jìn)行正常預(yù)警響應(yīng)時向各相關(guān)單位提交預(yù)警報(bào)告。

5.監(jiān)控量測的經(jīng)驗(yàn)與建議

（1）監(jiān)控量測應(yīng)由有專業(yè)監(jiān)測人員組成的監(jiān)測小組來實(shí)施監(jiān)控量測方案，嚴(yán)格按計(jì)劃中的監(jiān)測項(xiàng)目、步驟和頻率進(jìn)行。

（2）對投入監(jiān)測的設(shè)備和儀器要定期檢測和維護(hù)，必須符合設(shè)計(jì)要求精度，保證儀器的可靠性能。

（3）基準(zhǔn)點(diǎn)要定期進(jìn)行檢核，并加以保護(hù)，確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。

（4）做好測點(diǎn)的保護(hù)工作，對測點(diǎn)進(jìn)行編號并在其周圍設(shè)置明顯標(biāo)志，預(yù)防施工時損壞。

（5）監(jiān)測小組對于監(jiān)測數(shù)據(jù)要及時上報(bào)，如遇到監(jiān)測點(diǎn)需要進(jìn)行調(diào)整時，應(yīng)及時向業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計(jì)和施工方反映，經(jīng)過專家同論證可行后，靈活調(diào)整監(jiān)測方案，確保監(jiān)測順利進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：李子彬（1989-），男，河北石家莊人，碩士，研究方向?yàn)樗淼朗┕ぐ踩O(jiān)測技術(shù)。