疊加盾構(gòu)隧道沉降監(jiān)測相對基準(zhǔn)網(wǎng)穩(wěn)定性分析

劉仁龍,余志奇,王欣

(1．深圳市勘察測繪院有限公司,廣東深圳 518028; 2．武漢市政工程設(shè)計研究院有限責(zé)任公司,湖北武漢 430015)

疊加盾構(gòu)隧道沉降監(jiān)測相對基準(zhǔn)網(wǎng)穩(wěn)定性分析

劉仁龍1?,余志奇2,王欣2

(1．深圳市勘察測繪院有限公司,廣東深圳 518028; 2．武漢市政工程設(shè)計研究院有限責(zé)任公司,湖北武漢 430015)

監(jiān)測基準(zhǔn)網(wǎng)是沉降監(jiān)測的參考基準(zhǔn),基準(zhǔn)點是監(jiān)測的基本控制,監(jiān)測基準(zhǔn)點的穩(wěn)定性是重要前提。本文結(jié)合武漢地鐵6號線下穿4號線隧道沉降監(jiān)測工程,針對監(jiān)測基準(zhǔn)點布設(shè)困難及其穩(wěn)定性和可靠性問題,采用平均間隙法和分塊間隙法相結(jié)合,通過多期水準(zhǔn)觀測數(shù)據(jù)分析,提取了穩(wěn)定可靠的監(jiān)測基準(zhǔn)點,保障了施工隧道的沉降監(jiān)測。

沉降監(jiān)測;基準(zhǔn)點;穩(wěn)定性分析;平均間隙法;分塊間隙法

1　概 述

隨著城市化進程及城市的大規(guī)模發(fā)展,我國各大城市均在建設(shè)高效的地下軌道交通網(wǎng)以解決越來越嚴(yán)重的交通阻塞問題。城市軌道交通網(wǎng)大規(guī)模發(fā)展建設(shè)過程中必然會遇到線路之間交叉、換乘等問題,存在新建線路與既有線路的相互穿越等工程。新建線路與既有線路的相互穿越打破了既有地鐵隧道的受力平衡,從而引起地鐵隧道的變形,如果這些變形得不到控制將會導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。因此掌握被穿越的地鐵隧道狀況是一項非常重要的任務(wù)。

隧道結(jié)構(gòu)沉降監(jiān)測是一項主要的檢測內(nèi)容,既能直接反映被穿越隧道結(jié)構(gòu)的變化狀況,控制風(fēng)險,又能指導(dǎo)穿越隧道掘進施工,這就要求在變形監(jiān)測中建立低成本、高效率的監(jiān)測相對網(wǎng)。為了能夠發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定的基準(zhǔn)點,通常布設(shè)多個基準(zhǔn)點,且構(gòu)成一個基準(zhǔn)網(wǎng),通過定期對基準(zhǔn)網(wǎng)的復(fù)測來檢查基準(zhǔn)點是否穩(wěn)定,并將不穩(wěn)定的基準(zhǔn)點剔除。所以,在沉降變形監(jiān)測中,應(yīng)對基準(zhǔn)網(wǎng)的穩(wěn)定性進行檢驗分析。

2　基準(zhǔn)網(wǎng)穩(wěn)定性分析

基準(zhǔn)點的穩(wěn)定是相對性的穩(wěn)定,進行基準(zhǔn)點的穩(wěn)定性分析和檢驗有多種方法,本文將結(jié)合地鐵工程實例介紹兩種分析基準(zhǔn)網(wǎng)穩(wěn)定性的方法。

2．1工程概況

本工程武漢市軌道交通6號線一期工程鐘琴區(qū)間與4號線二期工程鐘漢區(qū)間相互跨越,兩條線路在鐘家村站實現(xiàn)同站臺換乘,如圖1所示。施工順序依次為:6號線右線-4號線右線-4號線左線-6號線左線。根據(jù)施工順序可知,6號線左線施工時需要下穿4號線左線,因此,當(dāng)6號線左線下穿4號線左線施工時,需要對4號線左線的成型隧道進行監(jiān)測,隧道結(jié)構(gòu)沉降監(jiān)測作為監(jiān)測的主要內(nèi)容尤其重要。沉降監(jiān)測實施時,4號線仍在掘進施工,可以隨時進入隧道進行監(jiān)測作業(yè),這樣可以舍棄成本較高的自動化監(jiān)測方案,選擇傳統(tǒng)的水準(zhǔn)測量監(jiān)測作業(yè)。由于4號線隧道正在掘進施工對監(jiān)測基準(zhǔn)網(wǎng)的選擇提出了更高要求。要么選擇1．2 km外的車站布設(shè)絕對基準(zhǔn)網(wǎng),要么選擇在監(jiān)測區(qū)域附近200 m～400 m的隧道內(nèi)布設(shè)相對基準(zhǔn)網(wǎng)。最終選擇了布設(shè)相對基準(zhǔn)網(wǎng),基準(zhǔn)網(wǎng)由4個基準(zhǔn)點1、2、3、4組成,間距為60 m,如圖2所示。

圖1　線路關(guān)系圖

圖2　基準(zhǔn)網(wǎng)示意

以2014年8月12日和2014年8月19日兩期觀測成果為例,對監(jiān)測基準(zhǔn)點進行穩(wěn)定性分析。監(jiān)測基準(zhǔn)點水準(zhǔn)網(wǎng)路線圖,如圖2所示,兩期高程觀測數(shù)據(jù)如表1所示。

兩期高差觀測數(shù)據(jù)及權(quán)　表1

早在1971年德國測量學(xué)者Pelzer就提出了平均間隙法,用于檢驗監(jiān)測網(wǎng)中不穩(wěn)定點。其基本思想是:先監(jiān)測網(wǎng)進行兩期圖形一致檢驗,如果檢驗通過,則認(rèn)為所有參考點穩(wěn)定。否則,就要找出不穩(wěn)定點。尋找不穩(wěn)定點的方法是分組進行不穩(wěn)定點搜索,直到圖形一致通過檢驗。

現(xiàn)在用兩期觀測數(shù)據(jù)進行穩(wěn)定性檢驗,設(shè)這兩期分別為第1,j期,根據(jù)觀測成果可得單位權(quán)方差估值為:

假設(shè)不同期觀測精度相等,可將式(1)合并起來得到共同方差估值:

式中,r=r1+rj。

作假設(shè)“兩次觀測期間點位沒有位移”,則可從兩期計算的坐標(biāo)差△X求得另一個方差估值:

其拒絕域為:

織RKIP蛋白相對表達(dá)為(0.64±0.11)顯著低于癌旁組織(1.12±0.22)，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。

如果上式成立,則認(rèn)為網(wǎng)中存在動點,需要進一步判斷動點;如果不成立,則認(rèn)為網(wǎng)中各點穩(wěn)定,兩期圖形一致。

本案例中監(jiān)測基準(zhǔn)點水準(zhǔn)網(wǎng)穩(wěn)定性分析首先采用平均間隙法,實現(xiàn)不穩(wěn)定點搜索。根據(jù)式(1)算得聯(lián)合方差根據(jù)式(3)算得則

取顯著水平α=0．05,查閱F檢驗分位表得到F0．025(3,4)=9．98,由F=16．468＞F0．025(3,4),其位移顯著可信,存在動點。

2．3分塊間隙法

發(fā)現(xiàn)監(jiān)測網(wǎng)中有不穩(wěn)定點,則需將不穩(wěn)定點找出來,可以采用“嘗試法”。將監(jiān)測網(wǎng)中點分成兩組:穩(wěn)定點組(F組)和不穩(wěn)定點組(M組)。將△X、P△X進行分塊:

由于△XF和△XM相關(guān),所以不能反映F組網(wǎng)形一致性,它受到M組的影響。為得到F組圖形一致性指標(biāo),作如下變換:

由此獲得:

式中第一項表達(dá)F組點的圖形一致,第二項為不穩(wěn)定點M組。

令:

即構(gòu)成F組點穩(wěn)定性檢驗統(tǒng)計量:

其拒絕域為:

若式(13)成立,則F組存在不穩(wěn)定點;反之,則F組點都穩(wěn)定。借助于這種方法,即可實現(xiàn)對全部不穩(wěn)定點搜索。

以本案例進行說明,對于第一次檢驗,其數(shù)據(jù)與用平均間隙法檢驗所的數(shù)據(jù)相同,首先剔除1號點,假設(shè)2號3號和4號點是穩(wěn)定點,根據(jù)上述檢驗原理,按公式(12)計算F=10．07＞F0．025(3,4),位移量仍然顯著,所以要繼續(xù)剔除。再剔除2號點,假設(shè)3號和4號點是穩(wěn)定點,計算得F=2．503 4,查表得F0．025(2,4)= 10．65,由于F＜F0．025(2,4),位移量不顯著,可以結(jié)束檢驗,判斷動點為1號和2號點。

3　結(jié) 論

(1)本工程案例通過定期對監(jiān)測基準(zhǔn)網(wǎng)檢測并進行穩(wěn)定性分析,掌握了工程監(jiān)測基準(zhǔn)網(wǎng)的穩(wěn)定性,及時修正監(jiān)測網(wǎng)中不穩(wěn)定基準(zhǔn)點,確保了監(jiān)測基準(zhǔn)網(wǎng)的穩(wěn)定及完整。為該項目沉降監(jiān)測提供了依據(jù),達(dá)到了該項目監(jiān)測的預(yù)期。

(2)當(dāng)監(jiān)測對象位于施工區(qū)域,特別是軌道交通疊加隧道施工時,布設(shè)低成本、高效率的相對基準(zhǔn)網(wǎng)并定期進行基準(zhǔn)網(wǎng)穩(wěn)定性分析,從而達(dá)到預(yù)期監(jiān)測目的,既節(jié)約了項目成本,又能及時、高效地進行監(jiān)測。

(3)布設(shè)低成本、高效率的相對基準(zhǔn)網(wǎng)時,建議基準(zhǔn)點個數(shù)不少于4個,根據(jù)現(xiàn)場狀況可將基準(zhǔn)點布設(shè)在不同的介質(zhì)上。

(4)平均間隙法與分塊間隙法相結(jié)合,進行圖形一致性檢驗后采用嘗試法逐個基準(zhǔn)點分析方法簡單,易于推廣應(yīng)用。

[1] GB 50308-2008．城市軌道交通工程測量規(guī)范[S]．

[2] GB50911-2013．城市軌道交通工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范[S]．

[3] 陳永奇,吳之安,吳中如．變形監(jiān)測分析與預(yù)報[M]．北京:測繪出版社,1998．

[4] 劉祖強,張正祿,鄒啟新．工程變形監(jiān)測分析預(yù)報的理論與實踐[M]．北京:中國水利水電出版社,2009．

[5] 王巖,岳建平,周保興等．工程控制網(wǎng)點位穩(wěn)定性分析方法的研究[J]．測繪通報,2004(8):12～14．

Analysis on Stability of Relative Datum Network for Monitoring the Settlement of Overlapping Tunnels

Liu Renlong1,Yu Zhiqi2,Wang Xin2

(1．Shenzhen Geotechnical Investigation&Surveying Institute Co．,Ltd．Shenzhen 518028,China; 2．Wuhan Municipal Engineering Design&Research Institute Co．,Ltd．Wuhan 430015,China)

The datum network is the reference of the settlement monitoring,the datum benchmarks are basic control, and its stability is the most important guarantee for the monitoring．Based on the settlement monitoring of overlapping tunnel section near the zhongjia village station of Line No．6 and Line No．4 of Wuhan Metro,this paper give a detail analysis on the datum selection and the stability of the datum benchmarks．By using multi-times observations of leveling survey,the stable and reliable datum benchmarks are extracted by combing the average clearance inspection method and blocking clearance inspection method,which ensure the subsequent monitoring of the settlement in the construction．

settlement monitoring;datum benchmark;stability analysis;average clearance inspection method;blocking clearance inspection method

1672-8262(2016)01-28-03

P224．1

B

?2016—01—12

劉仁龍(1983—),男,工程師,主要從事軌道交通工程測量工作。