地鐵盾構(gòu)下穿鐵路監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

汪順喜

（天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院，天津市 300201）

地鐵盾構(gòu)下穿鐵路監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

汪順喜

（天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院，天津市 300201）

結(jié)合工程實(shí)例，介紹了地鐵盾構(gòu)下穿鐵路的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及監(jiān)測(cè)方法，對(duì)穿越過(guò)程的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析總結(jié)，為今后類(lèi)似的地鐵盾構(gòu)工程積累了數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)。

地鐵盾構(gòu)；地表沉降；路基豎向位移

0　引言

近年來(lái)，隨著大中城市對(duì)城市軌道交通工程的不斷投入，全國(guó)軌道交通在建和運(yùn)營(yíng)里程實(shí)現(xiàn)重大突破，為百姓的出行提供了極大便利。軌道交通工程往往設(shè)計(jì)在市區(qū)交通壓力較大和人流密集的區(qū)域，像城市商業(yè)中心、火車(chē)站、汽車(chē)站等繁華地段，為了減少對(duì)地上建筑的影響，車(chē)站和線(xiàn)路大都是敷設(shè)在地下，因此軌道交通工程會(huì)打破原有的水土壓力平衡，直接影響線(xiàn)路上方的地面建筑物的安全。所以在工程施工過(guò)程中必須利用可靠的監(jiān)測(cè)方法掌握地上建筑物的安全狀況，預(yù)防發(fā)生工程事故。按照國(guó)家規(guī)范要求，地鐵施工過(guò)程中施工影響范圍內(nèi)的地上建（構(gòu)）筑物都需要進(jìn)行監(jiān)測(cè)，這其中最重要的莫過(guò)于國(guó)家的經(jīng)濟(jì)命脈——鐵路。鐵路在當(dāng)今的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中具有特殊重要的地位和作用，過(guò)大的變形會(huì)對(duì)鐵路車(chē)輛的安全運(yùn)營(yíng)造成不利影響。因此在施工過(guò)程中應(yīng)對(duì)鐵路線(xiàn)路變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)，及時(shí)將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)反饋產(chǎn)權(quán)及參建單位，通過(guò)調(diào)整方案降低施工對(duì)鐵路變形的影響［1，2］。

1　工程概況

天津地鐵6號(hào)線(xiàn)某區(qū)間采用盾構(gòu)法施工，盾構(gòu)直徑為6 410 mm，管片厚度為350 mm，環(huán)寬1 500 mm。該區(qū)間下穿一條普速鐵路路基段，現(xiàn)狀為雙線(xiàn)，線(xiàn)間距約4.45 m。該段線(xiàn)路采用碎石道床，鋼筋混凝土軌枕，下穿范圍內(nèi)無(wú)道岔，軌道類(lèi)型為60 kg/m，為電氣化鐵路，采用接觸網(wǎng)供電。下穿鐵路起點(diǎn)距始發(fā)段約750 m，下穿段實(shí)際長(zhǎng)度約24 m。隧道與鐵路交角86°。區(qū)間主要穿越⑤1、⑥1粉質(zhì)黏土層，位于⑥4粉砂層頂部，周邊地層水量豐富。穿越鐵路前采用扣軌方法對(duì)鐵軌進(jìn)行加固，以防止縱向發(fā)生不均勻沉降。盾構(gòu)區(qū)間與下穿鐵路的位置關(guān)系見(jiàn)表1。

2　監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)

根據(jù)規(guī)范要求，為保證既有鐵路的行車(chē)安全和正常運(yùn)營(yíng)，在盾構(gòu)穿越鐵路期間，必須對(duì)既有線(xiàn)路實(shí)施監(jiān)控量測(cè)，配備計(jì)算機(jī)及相關(guān)軟件以便及以及其他特殊因素，都會(huì)影響地層沉降。該模型在結(jié)合已有的成熟理論公式，合理推算，得出適合砂性土地層的盾構(gòu)施工引起的地表沉降模型。該模型具有一定的局限性，但是對(duì)于相似的施工環(huán)境具有一定的指導(dǎo)意義和參考價(jià)值。

［1］葉飛.盾構(gòu)隧道同步注漿引起的地表變形分析［J］.巖土工程學(xué)報(bào)，2014.

［2］呂乾乾.地鐵盾構(gòu)隧道同步注漿施工對(duì)地層沉降影響的預(yù)測(cè)分析［D］.天津：天津大學(xué)，2012.

［3］Peck，R.B.（1969）Deep excavation and tunneling in soft ground，State of the art report.Proceedings of the 7th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering，Mexico City.1969，225-290.

［4］王金明.地鐵隧道施工引起的地表沉降及變形研究［D］.長(zhǎng)沙：中南大學(xué)，2009.

［5］楊小禮.考慮間隙參數(shù)和地層影響的隧道地表沉降預(yù)測(cè)［J］.湖南：湖南大學(xué)學(xué)報(bào)，2008.時(shí)處理量測(cè)數(shù)據(jù)，并在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中采用設(shè)置警戒值報(bào)警系統(tǒng)，以保證對(duì)線(xiàn)路的全程監(jiān)控［3，4］。

表1　區(qū)間隧道與鐵路交叉位置關(guān)系

2.1監(jiān)測(cè)范圍

根據(jù)設(shè)計(jì)文件以及現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，對(duì)施工影響范圍內(nèi)的鐵路，長(zhǎng)度約70 m、寬度約為鐵路路基兩側(cè)各25 m進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

2.2監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及布點(diǎn)數(shù)量

（1）地表沉降監(jiān)測(cè)

地面沉降測(cè)點(diǎn)沿鐵路軌道平行布置，共布置6排，每排19個(gè)測(cè)點(diǎn)，共計(jì)114個(gè)。

（2）路基豎向位移監(jiān)測(cè)

路基沉降測(cè)點(diǎn)沿鐵路軌道平行布置，共布置2排，兩股軌道之間各布設(shè)1排，每排19個(gè)，共計(jì)38個(gè)。

（3）接觸網(wǎng)桿監(jiān)測(cè)

盾構(gòu)區(qū)間下穿鐵路會(huì)影響到6根接觸網(wǎng)桿，需對(duì)其傾斜進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在接觸網(wǎng)桿的底部和頂部粘貼反光片，共需布設(shè)12個(gè)。

圖1為監(jiān)測(cè)布點(diǎn)的橫剖面圖。

圖1　監(jiān)測(cè)布點(diǎn)的橫剖面圖（單位：m）

2.3監(jiān)測(cè)頻率

監(jiān)測(cè)頻率以能反映監(jiān)測(cè)對(duì)象所測(cè)項(xiàng)目的重要變化過(guò)程，而又不遺漏其變化時(shí)刻為原則。該工程的監(jiān)測(cè)頻率按表2執(zhí)行。

表2　現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)頻率

2.4監(jiān)測(cè)控制指標(biāo)

結(jié)合規(guī)范和設(shè)計(jì)文件，該工程各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的控制指標(biāo)見(jiàn)表3。各控制值的70%作為預(yù)警值。

表3　變形控制指標(biāo)

3　監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

地鐵盾構(gòu)穿越鐵路期間，通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集分析，各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的最大變化量及點(diǎn)位見(jiàn)表4。

表4　最大變化量匯總

通過(guò)上面的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出，地鐵左右線(xiàn)穿越鐵路期間，各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的最大變化量均未超過(guò)設(shè)計(jì)控制值，最大變化量出現(xiàn)在地鐵右線(xiàn)穿過(guò)鐵路之后。

3.1地表沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)在盾構(gòu)到達(dá)前預(yù)先埋設(shè)沉降點(diǎn)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況埋入100～120 cm圓頭鋼筋，并做好標(biāo)識(shí)，待測(cè)點(diǎn)穩(wěn)定后，采集初始值，盾構(gòu)穿越期間按照既定的監(jiān)測(cè)頻率進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。左右線(xiàn)穿越期間，地表沉降監(jiān)測(cè)第2監(jiān)測(cè)斷面的時(shí)程變化曲線(xiàn)如圖2所示。

圖2　地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)變化時(shí)程圖

從圖2中的曲線(xiàn)可以看出，隨著盾構(gòu)往前掘進(jìn)，地表沉降的變化規(guī)律為：盾構(gòu)機(jī)到達(dá)之前地表出現(xiàn)上抬，左線(xiàn)盾構(gòu)機(jī)穿過(guò)之后地表開(kāi)始下沉，右線(xiàn)盾構(gòu)穿過(guò)也出現(xiàn)了下沉，但沉降速率比左線(xiàn)穿過(guò)時(shí)要小，后期隨著同步注漿和二次注漿的完成，地表沉降趨勢(shì)逐漸穩(wěn)定。累計(jì)沉降最大變化量出現(xiàn)在盾構(gòu)右線(xiàn)穿過(guò)鐵路之后累計(jì)變化量為-5.1 mm（DBC2-9），該點(diǎn)位在地鐵盾構(gòu)右線(xiàn)的上方。

3.2路基豎向位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

路基豎向位移監(jiān)測(cè)共布設(shè)2排，埋設(shè)在鐵道兩股之間的級(jí)配碎石內(nèi)。路基豎向位移的變化趨勢(shì)與地表沉降的變化趨勢(shì)相同，見(jiàn)圖3。

圖3　路基豎向位移監(jiān)測(cè)時(shí)程圖

由上面的數(shù)據(jù)可以看出，最大沉降量為-5.2 mm（LJC3-11），出現(xiàn)在4月5日左右線(xiàn)均已穿過(guò)鐵路之后。

3.3接觸網(wǎng)桿傾斜監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

地鐵穿越鐵路期間，對(duì)鐵路兩側(cè)的接觸網(wǎng)桿進(jìn)行傾斜監(jiān)測(cè)。穿越期內(nèi)接觸網(wǎng)桿傾斜的最大變化量為-2.43‰，未超過(guò)規(guī)定的控制值，各接觸網(wǎng)桿在盾構(gòu)推進(jìn)過(guò)程中的變化如圖4所示。

結(jié)合圖4的數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置發(fā)現(xiàn)，距離盾構(gòu)左右線(xiàn)中心線(xiàn)附近的測(cè)點(diǎn)傾斜變化明顯，距離中心線(xiàn)越遠(yuǎn)，變化量越小。

圖4　接觸網(wǎng)桿傾斜

4　結(jié)論

通過(guò)對(duì)工程案例中的數(shù)據(jù)總結(jié)分析可以得出以下結(jié)論：

（1）工程現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)數(shù)值模擬結(jié)果吻合；

（2）實(shí)施合理可行的變形監(jiān)測(cè)能夠反映出盾構(gòu)穿越期間鐵路的變形情況；

（3）通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，地鐵盾構(gòu)穿越鐵路過(guò)程中，地表沉降和路基豎向位移累計(jì)變化最大的點(diǎn)出現(xiàn)在盾構(gòu)左右線(xiàn)的中線(xiàn)處。

盡管地鐵盾構(gòu)施工技術(shù)已經(jīng)比較成熟，但在施工過(guò)程中仍會(huì)對(duì)上方運(yùn)營(yíng)鐵路造成一定的影響，因此在工程施工過(guò)程中必須加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，保證鐵路安全運(yùn)營(yíng)。

參考文獻(xiàn)：

［1］程雄志.地鐵盾構(gòu)隧道下穿既有鐵路變形控制研究［J］.現(xiàn)代城市軌道交通，2012（6）:46-49.

［2］鄭明新，吳勇，黃文君，等，盾構(gòu)下穿鐵路框架橋中路面沉降變形規(guī)律分析［J］.西安理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，3（1）:78-81.

［3］馬文.天津地鐵盾構(gòu)區(qū)間下穿鐵路情況及保護(hù)措施［J］.山西建筑，2012，38（27）：196-198.

［4］劉杰.施工監(jiān)測(cè)技術(shù)在下穿鐵路工程中的應(yīng)用［J］.天津建設(shè)科技，2014，（24）:39-40.

U455

B

1009-7716（2016）06-0322-03

2016-02-22

汪順喜（1986-），男，山東肥城人，工程師，主要從事地鐵、深基坑監(jiān)測(cè)工作。