地鐵區(qū)間盾構(gòu)施工過程中監(jiān)測(cè)技術(shù)的探討

眭文　尹小波

【摘 要】地鐵區(qū)間盾構(gòu)法施工的第三方監(jiān)測(cè)是確保地鐵區(qū)間施工安全和周圍環(huán)境安全的重要保障，本文結(jié)合某地鐵區(qū)間盾構(gòu)法施工中的監(jiān)測(cè)工程實(shí)踐，分析沉降的原因及應(yīng)對(duì)的施工技術(shù)，為類似的工程提供參加價(jià)值和借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】地鐵；盾構(gòu)；監(jiān)測(cè)

1 監(jiān)測(cè)工程概況

該工程的施工工藝采用常用的盾構(gòu)法施工，并采用管片襯砌、錯(cuò)縫拼接。車站區(qū)間設(shè)計(jì)范圍為：Y（Z）DK27+720.800～Y（Z）DK28+818.055，右線長(zhǎng)1097.255m，左線長(zhǎng)1117.622m（長(zhǎng)鏈20.367m）。在里程YDK28+288.413（ZDK28+298.791）設(shè)防災(zāi)疏散聯(lián)絡(luò)通道兼廢水泵房1處。區(qū)間右線設(shè)計(jì)起迄里程為YDK27+720.800～YDK27+818.055，全長(zhǎng)1097.255m，左線設(shè)計(jì)起迄里程為ZDK27+720.800～ZDK27+818.055，長(zhǎng)鏈20.367m，全長(zhǎng)1117.622m，左右線中心線間距為10.30～15.40m，線路平曲線最小半徑為350m。區(qū)間線路最大縱坡為28‰，最大豎曲線半徑為5000m，最大坡長(zhǎng)為493.000m，區(qū)間隧道埋深約為10.07～19.64m。區(qū)間線路縱坡為“V”字坡，線路豎曲線采用3000m、5000m半徑。

2 工程地質(zhì)概況

依據(jù)該地區(qū)的工程詳細(xì)勘察報(bào)告，擬建車站場(chǎng)地及周邊近場(chǎng)區(qū)未發(fā)現(xiàn)晚更新世以來的活動(dòng)斷層，亦沒有發(fā)生過破壞性的歷史地震，近場(chǎng)區(qū)內(nèi)不存在發(fā)震構(gòu)造，勘察場(chǎng)地屬地震穩(wěn)定區(qū)，無影響場(chǎng)地穩(wěn)定的活動(dòng)斷裂、巖溶塌陷、滑坡、泥石流、顯著地面沉降等不良地質(zhì)作用，場(chǎng)地穩(wěn)定，適宜地鐵建設(shè)。在勘察深度和范圍內(nèi)未發(fā)現(xiàn)有毒、有害氣體，適宜工程建設(shè)。

3 監(jiān)測(cè)方案

3.1 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

為確保盾構(gòu)施工及周邊環(huán)境安全并掌握其變形發(fā)展?fàn)顟B(tài)，各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目見表3-1[1-2]。

3.2 監(jiān)測(cè)依據(jù)

（1）《該工程土建施工第三方監(jiān)測(cè)項(xiàng)目第三標(biāo)段招標(biāo)文件》；

（2）《城市軌道交通工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（GB 50911-2013）；

（3）《國(guó)家一、二等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范》（GB/T 12897-2006）；

（4）《工程測(cè)量規(guī)范》（GB 50026-2007）；

（5）《建筑變形測(cè)量規(guī)范》（JGJ 8-2016）；

（6）該區(qū)間施工監(jiān)測(cè)方案及相關(guān)設(shè)計(jì)圖紙；

（7）國(guó)家其他相關(guān)技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 監(jiān)測(cè)儀器

監(jiān)測(cè)儀器具體名稱及參數(shù)如下：

（1）數(shù)字水準(zhǔn)儀：規(guī)格型號(hào)：索佳-SDL30；主要工作性能指標(biāo)：高程：5m；距離：100m；精度：±0.4mm/km。

（2）收斂計(jì)：規(guī)格型號(hào)：規(guī)格型號(hào)為JSS30A；主要工作性能指標(biāo)：精度：0.06mm。

3.4 監(jiān)測(cè)方法

3.4.1 地表隆陷監(jiān)測(cè)

每一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面都布置了10個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置位置基本上是在繁華市區(qū)的公路上，具體做法是施工單位根據(jù)設(shè)計(jì)圖監(jiān)測(cè)點(diǎn)的地理坐標(biāo)，在相對(duì)應(yīng)的地點(diǎn)用鉆機(jī)在地面上打一個(gè)直徑在10cm左右的大鉆孔，深度也在10cm左右，接著在大鉆孔中打一個(gè)小鉆孔，然后把鋼筋通過小鉆孔打入巖土中1.2m中左右，目的是為了保證鋼筋和土體連為一體，并露出鋼筋頂部幾厘米，測(cè)量時(shí)測(cè)尺立于該鋼筋頂部以便測(cè)量。

3.4.2 建構(gòu)筑物沉降、傾斜監(jiān)測(cè)

建構(gòu)筑物沉降、傾斜監(jiān)測(cè)所基于的原理、使用的監(jiān)測(cè)儀器與地表隆陷監(jiān)測(cè)基本相同。監(jiān)測(cè)點(diǎn)所布置的位置為盾構(gòu)施工現(xiàn)場(chǎng)周圍可能引起地基不均勻沉降的建構(gòu)筑物上。監(jiān)測(cè)點(diǎn)上的鐵質(zhì)標(biāo)志物應(yīng)選用專業(yè)的機(jī)械加工，并需要在標(biāo)志物表面上涂刷防腐漆進(jìn)行保護(hù)。

3.4.3 拱頂沉降監(jiān)測(cè)

為了工程的安全，在拱頂?shù)闹胁柯裨O(shè)了預(yù)埋件，拱頂沉降監(jiān)測(cè)與地表隆陷監(jiān)測(cè)原理大致相同，測(cè)量出各測(cè)點(diǎn)與測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)的相對(duì)高差，計(jì)算出拱頂沉降量，再用采集并處理后的數(shù)據(jù)畫出拱頂沉降時(shí)間曲線圖和沉降距離曲線圖，直觀地反映出每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的沉降變化，預(yù)測(cè)沉降的發(fā)展趨勢(shì)，倘若沉降量過大，適當(dāng)?shù)馗淖兪┕し椒ǎ瑴p少對(duì)原有土體結(jié)構(gòu)的擾動(dòng)，并且進(jìn)行注漿加固土體，保證工程施工的安全。

3.4.4 凈空收斂監(jiān)測(cè)

管片拼接完成后，在拱的腰部埋設(shè)預(yù)埋件，并且要求預(yù)埋件的位置在同一軸線上。所有的測(cè)線和拱頂沉降監(jiān)測(cè)的布設(shè)點(diǎn)在同一斷面。凈空收斂監(jiān)測(cè)方法與拱頂沉降監(jiān)測(cè)方法基本相同，測(cè)量出各測(cè)點(diǎn)與測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)的相對(duì)高差，計(jì)算出沉降量，再用采集并處理后的數(shù)據(jù)畫出沉降時(shí)間曲線圖和沉降距離曲線圖，直觀地反映出每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的沉降變化，預(yù)測(cè)沉降的發(fā)展趨勢(shì)。

3.4.5 管線變形監(jiān)測(cè)

埋藏在地下的管線錯(cuò)綜復(fù)雜，雖然地面上有明顯的標(biāo)志以及施工設(shè)計(jì)圖中指出了管線埋藏的具體位置，在施工中很少存在挖斷管線的現(xiàn)象，但是由于盾構(gòu)施工過程中會(huì)改變周圍土體的動(dòng)態(tài)平衡，土體的不均勻位移可能會(huì)導(dǎo)致管線的變形，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致管線的錯(cuò)斷。因此，做好管線變形監(jiān)測(cè)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并改變施工方法，降低對(duì)管線的影響。大部分區(qū)域內(nèi)都不適合明挖，在這些地方，可以用鋼筋打入地下并與管底齊平，并露出鋼筋頂部幾厘米，用水準(zhǔn)儀測(cè)量時(shí)測(cè)尺立于該鋼筋頂部以便測(cè)量，然后根據(jù)相對(duì)高差計(jì)算出差異沉降量和管線沉降量。

3.4.6 巡視檢查

安排特定的監(jiān)測(cè)人員在施工現(xiàn)場(chǎng)定期的巡視周邊情況，大致觀察一下地面有無明顯的隆起沉降或開裂、構(gòu)建筑物有無明顯的開裂、車站基坑周圍的水泥硬化區(qū)域有無裂痕、隧道內(nèi)的拼接管片有無裂痕、地下水有無突水嚴(yán)重等危害工程施工現(xiàn)象。

3.5 監(jiān)測(cè)周期及頻率

3.5.1 儀器監(jiān)測(cè)周期及頻率

盾構(gòu)施工監(jiān)測(cè)頻率主要根據(jù)收斂形變速度及離開挖面距離而定，監(jiān)測(cè)頻率按項(xiàng)目施工階段選取如下：endprint

3.5.2 巡視檢查的周期及頻率

正常情況下盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)第三方監(jiān)測(cè)的洞內(nèi)及洞外巡視檢查的頻率為1次/1天，緊急情況下或出現(xiàn)報(bào)警情況加密至2次/天，日變化量正常后恢復(fù)原來的巡視檢查頻率。

3.6 控制指標(biāo)

盾構(gòu)區(qū)間及周邊環(huán)境監(jiān)測(cè)項(xiàng)目報(bào)警值如下：

（1）地表隆陷：允許位移控制值（mm）：-30～+10；位移平均速率控制值（mm/d）：1；位移最大速率控制值變化速率（mm/d）：3。

（2）建構(gòu)（造）物沉降、傾斜：無特殊要求建筑物，沉降控制值為：30mm；框架結(jié)構(gòu)、樁基礎(chǔ)：2‰樁間距；磚混、條形基礎(chǔ)：基礎(chǔ)傾斜方向兩端的沉降差與其距離的比值：0.002；裂縫控制值：建筑（2mm），路面（10mm）。

（3）拱頂沉降：允許位移控制值（mm）：20；位移平均速率控制值（mm/d）：1；位移最大速率控制值變化速率（mm/d）：3。

（4）凈空收斂：允許位移控制值（mm）：12；位移平均速率控制值（mm/d）：1；位移最大速率控制值變化速率（mm/d）：3。

（5）管線變形監(jiān)測(cè)：允許位移控制值（mm）：10；位移平均速率控制值（mm/d）：1；位移最大速率控制值變化速率（mm/d）：2。

由于本工程周邊環(huán)境復(fù)雜，盾構(gòu)區(qū)間上方道路車流量大，故地表沉降報(bào)警值取《城市軌道交通工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（GB 50911-2013）表9.2.2-2中的較小值。

4 沉降的原因以及應(yīng)對(duì)的施工技術(shù)

地鐵盾構(gòu)施工過程中，大量的土體被挖空排走，從而導(dǎo)致土體的不均勻沉降，但是沉降量的大小很大程度上取決于施工技術(shù)的優(yōu)劣性。盾構(gòu)掘進(jìn)的速度過快、開挖面的深度過大、實(shí)際的支護(hù)情況與設(shè)計(jì)不符、挖土量與排土量不等、管片壁后注漿不嚴(yán)實(shí)留有空洞、盾尾漏漿、漿液配比不當(dāng)、排水不及時(shí)產(chǎn)生流沙等都可能加大土體的不均勻沉降。為了避免不均勻沉降過大，除了改正上面的施工情況外，還需要加強(qiáng)施工監(jiān)測(cè)的頻率，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，督促施工單位及時(shí)改正問題，保證工程安全順利地進(jìn)行。

5 結(jié)論與建議

此次地鐵盾構(gòu)施工監(jiān)測(cè)技術(shù)從始至終嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范實(shí)施，并取得了良好的效果；及時(shí)發(fā)現(xiàn)了施工過程中一些監(jiān)測(cè)項(xiàng)目超過預(yù)警值、工程施工不規(guī)范等問題，并反饋給施工單位，督促其迅速改正施工方法，避免了工程事故的發(fā)生。現(xiàn)場(chǎng)施工現(xiàn)階段應(yīng)及時(shí)做好監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的標(biāo)示保護(hù)工作，適當(dāng)增加斷面的監(jiān)測(cè)點(diǎn)。盾構(gòu)隧道區(qū)間的監(jiān)測(cè)需要嚴(yán)格按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，在實(shí)際監(jiān)測(cè)過程中總結(jié)出易于發(fā)生事故的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置，在容易發(fā)現(xiàn)沉降的地段需要提高監(jiān)測(cè)的密度與頻率，確保施工安全。

【參考文獻(xiàn)】

[1]中華人民共和國(guó)標(biāo)準(zhǔn).JGJ 8-2016建筑變形測(cè)量規(guī)范[S].

[2]中華人民共和國(guó)標(biāo)準(zhǔn).GB 50026-2007工程測(cè)量規(guī)范[S].endprint