上海地鐵穿越段測(cè)量數(shù)據(jù)的變化探究與分析

趙凌云

近年來(lái)，上海城市軌道交通迅猛發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)化規(guī)?；M(jìn)一步擴(kuò)大，到2020年上海軌道交通總里程有望超過(guò)800公里，車站數(shù)量將超過(guò)500多座，龐大的軌道交通網(wǎng)絡(luò)不僅為人們的出行提供了便利，也為城市的高速發(fā)展注入了強(qiáng)大動(dòng)力。網(wǎng)絡(luò)化的軌交線路，相互穿越的形式也日益增多。常見(jiàn)的形式有隧道在不同地層的上下穿越以及江底、河道穿越，穿越形式逐漸多樣化、施工復(fù)雜化。隧道間的相互穿越不僅綜合利用了地下空間，同時(shí)也方便了公共交通。在城市修建地下工程，盡可能減少對(duì)地層的擾動(dòng)，減小對(duì)周圍土體環(huán)境的干擾，成為地下工程必須要考慮的重要因素，尤其要是保證既有線路管線以及在運(yùn)營(yíng)地鐵隧道的結(jié)構(gòu)安全和運(yùn)營(yíng)安全。近距離穿越既有線路，必須予以高度重視。

一、工程概況

目前上海地鐵的穿越段已有較多處，在施工的前中后期相關(guān)穿越段的穩(wěn)定狀態(tài)需密切持續(xù)關(guān)注，施工完成后期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的變化狀況仍需仔細(xì)探究。以上海軌道交通某線路穿越既有線路，如圖1所示，其中既有地鐵線路為盾構(gòu)隧道，隧道外徑為6340mm，新建隧道也為盾構(gòu)隧道。

圖1 新建地鐵隧道穿越既有線路示意圖

該工程的為黏土地層穿越，由于黏土地質(zhì)含水量大，強(qiáng)度低，新建隧道斷面垂直穿越既有線路，且穿越距離較近，不能干擾既有線路的正常運(yùn)營(yíng)，隧道結(jié)構(gòu)安全性要求高。為了將新建隧道對(duì)既有線路的影響降至最?。ūＷC安全運(yùn)營(yíng)的標(biāo)準(zhǔn)），同時(shí)又要保證安全施工，必須要盡可能的掌握四條隧道間的相互應(yīng)力，每條隧道的位移形變情況。進(jìn)而評(píng)價(jià)新建隧道對(duì)既有線路的影響程度，為施工提出合理的技術(shù)指導(dǎo)措施。同時(shí)在施工過(guò)程中要對(duì)既有線路采取相應(yīng)的保護(hù)措施。

二、實(shí)測(cè)分析

該項(xiàng)目當(dāng)時(shí)采取了四種監(jiān)測(cè)方式：1.隧道的垂直位移監(jiān)測(cè);2.隧道的水平位移監(jiān)測(cè);3.隧道收斂監(jiān)測(cè);4.隧道縱/橫向沉降剖面電水平尺自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。隧道穿越時(shí)采取人工監(jiān)測(cè)和自動(dòng)化監(jiān)測(cè)方式相結(jié)合，但人工監(jiān)測(cè)必須在地鐵停運(yùn)后才能進(jìn)行，有一定的滯后性和局限性。后期比對(duì)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)和人工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，變化趨勢(shì)基本一致。該項(xiàng)目盾構(gòu)穿越期間主要變現(xiàn)為對(duì)既有隧道的豎向位移，其水平位移和收斂變形均在允許范圍內(nèi)，本次監(jiān)測(cè)以自動(dòng)化監(jiān)測(cè)（電水平監(jiān)測(cè)）為主，人工為輔。

圖2 既有線路上行歷次監(jiān)測(cè)成果圖

圖3 既有隧道上行歷次監(jiān)測(cè)成果圖

選取該項(xiàng)目的九次典型數(shù)據(jù)，施工開(kāi)始前通過(guò)三次測(cè)量得到既有線路較為穩(wěn)定的初期沉降值，工況一為隧道初始狀態(tài)，施工開(kāi)始時(shí)，在盾構(gòu)推進(jìn)期間，加密監(jiān)測(cè)頻率，當(dāng)盾構(gòu)穿越過(guò)影響區(qū)域時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況逐漸降低監(jiān)測(cè)頻次。結(jié)合整個(gè)穿越過(guò)程的數(shù)據(jù)變化曲線圖及施工狀態(tài)分析。由于新建隧道施工，造成地下空間結(jié)構(gòu)發(fā)生一定程度的變形，從工況一開(kāi)始，盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入既有線路的影響區(qū)域，隨著線路逐漸推進(jìn)，盾構(gòu)機(jī)前方土體由于受力擠壓而逐漸趨于密實(shí)，土體間空隙比減小，影響區(qū)域既有線路的豎直位移開(kāi)始發(fā)生變化，影響區(qū)域逐漸受壓，應(yīng)力漸漸增加，既有線路對(duì)應(yīng)區(qū)域開(kāi)始微量隆起，當(dāng)盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)到正下方時(shí)，既有線路的上抬量達(dá)到峰值，既有線路上行線A區(qū)域工況二、下行線C區(qū)工況三在此時(shí)段監(jiān)測(cè)，數(shù)據(jù)顯示明顯上抬，隨著盾構(gòu)機(jī)的持續(xù)推進(jìn)，開(kāi)始逐漸遠(yuǎn)離影響區(qū)域。既有線路受影響區(qū)域由于發(fā)生底層損失，對(duì)應(yīng)區(qū)段開(kāi)始逐漸下沉，上行線A區(qū)工況七下行線C區(qū)工況六表現(xiàn)為下沉峰值。施工單位采取同步注漿或后期二次注漿等相關(guān)措施，隧道逐漸開(kāi)始抬升，A區(qū)工況九曲線表現(xiàn)較為明顯。盾構(gòu)繼續(xù)推進(jìn)，繼續(xù)影響B(tài)區(qū)和D區(qū)，整體趨勢(shì)和A區(qū)、C區(qū)變化一致。

對(duì)圖2、圖3的影響區(qū)域A、C區(qū)監(jiān)測(cè)曲線變化分析比對(duì)，A區(qū)域在盾構(gòu)機(jī)通過(guò)該斷面后抬升發(fā)生較為明顯，分析其原因不僅是因?yàn)楹笃谧{原因，工況七盾構(gòu)機(jī)已經(jīng)離開(kāi)A區(qū)域，工況九為一個(gè)月以后的監(jiān)測(cè)，從工況七到工況九隧道仍然有抬升，A區(qū)表現(xiàn)尤其明顯。也就是說(shuō)工況七A區(qū)注漿已完成，時(shí)隔一個(gè)月工況九仍然抬升，分析原因A區(qū)在工況七時(shí)注漿區(qū)域早已凝固，后期發(fā)生變化，主要是由于盾構(gòu)機(jī)的反推力造成一定影響，推力過(guò)大導(dǎo)致千斤頂對(duì)其后的隧道管片推壓，受壓影響區(qū)域整體上抬，上抬量遠(yuǎn)小于2mm，但如果上臺(tái)量過(guò)大應(yīng)當(dāng)予以重視，施工過(guò)程中應(yīng)實(shí)時(shí)關(guān)注，根據(jù)情況來(lái)改變盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)的相關(guān)參數(shù)，以及對(duì)既有線路做好相關(guān)維護(hù)工作。B、C、D區(qū)域后期隧道變化較為穩(wěn)定，考慮原因?yàn)樵搶拥刭|(zhì)結(jié)構(gòu)性態(tài)較為穩(wěn)定，受擾動(dòng)較小等多種原因。盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)，不僅需要確保土倉(cāng)壓力與地層壓力平衡，穿越段的施工更要實(shí)時(shí)關(guān)注既有線路的變化。通過(guò)設(shè)定盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)速度、排土量，根據(jù)推進(jìn)地層的實(shí)際情況，如地層顆粒情況的變化、黏土地質(zhì)的凝結(jié)程度等應(yīng)隨時(shí)調(diào)整添加劑或者采取其他相關(guān)措施，保證在變化的土質(zhì)中穿越段整體受影響區(qū)域的穩(wěn)定。根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的變化情況采取相應(yīng)措施，有選擇有針對(duì)性的進(jìn)行二次注漿或使用其他措施，保證既有線路的結(jié)構(gòu)安全和運(yùn)營(yíng)安全。本次穿越段整個(gè)過(guò)程既有線路的沉降量控制在6mm以內(nèi)。隧道情況均以先上抬、后下沉為主要特征。穿越過(guò)程控制良好，整體穿越段基本穩(wěn)定，符合實(shí)際工作需要。

三、結(jié)語(yǔ)

城市的高速發(fā)展必然會(huì)導(dǎo)致交通設(shè)施出現(xiàn)新的形式，地鐵穿越段的施工也數(shù)見(jiàn)不鮮。本次穿越工程僅僅是豎向位移變化較大，實(shí)際其他穿越施工過(guò)程中，地鐵隧道的收斂也可能發(fā)生相應(yīng)的變化。穿越段在施工過(guò)程中，周圍土體環(huán)境復(fù)雜，對(duì)于上海的黏土地質(zhì)施工難度增加，穿越段施工過(guò)程連續(xù)不能間斷，實(shí)時(shí)關(guān)注周圍環(huán)境變化，并且不能對(duì)臨近線路造成較大影響，不僅要求使用先進(jìn)的施工設(shè)備，而且對(duì)施工人員的素質(zhì)要求高。監(jiān)護(hù)測(cè)量是工程施工的“眼睛”，必須予以高度重視，特別是在一些重要的穿越工程中，監(jiān)測(cè)工作實(shí)時(shí)反映著工程的形變狀態(tài)，對(duì)于地下穿越施工具有獨(dú)一無(wú)二的指導(dǎo)作用。穿越段的監(jiān)測(cè)不僅僅是對(duì)于既有線路，對(duì)于新建線路也應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。同時(shí)穿越段地下地面情況應(yīng)當(dāng)在穿越前中后期也應(yīng)實(shí)時(shí)加以監(jiān)控，綜合分析，保證穿越段的處于安全的穩(wěn)態(tài)?？傊┰蕉蔚某掷m(xù)監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)極為重要的工作，在運(yùn)行的軌道交通的維護(hù)工作中是一項(xiàng)必不可少的工作，保證地鐵的安全運(yùn)營(yíng)，保證人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，是軌交運(yùn)營(yíng)方必需承擔(dān)的社會(huì)責(zé)任。

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（作者單位：上海地鐵維護(hù)保障有限公司）