港珠澳大橋拱北隧道施工期變形監(jiān)測(cè)探究

周龍

（廣東置信勘測(cè)規(guī)劃信息工程有限公司，廣東 中山 528400）

拱北隧道項(xiàng)目在施工的過程中需要對(duì)施工期的項(xiàng)目變形進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，從而保障拱北隧道項(xiàng)目的建設(shè)質(zhì)量與安全。就港珠澳大橋拱北隧道施工時(shí)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)總體變化情況進(jìn)行分析和判斷，探究變形監(jiān)測(cè)工作對(duì)于隧道施工期間的重大意義。

1 港珠澳大橋拱北隧道工程概述

1.1 項(xiàng)目規(guī)劃方案

隧道工作井位于明挖與暗挖施工分界處，用于暗挖段的頂管、開挖和洞身施工之用，為本項(xiàng)目先行實(shí)施的工作。東側(cè)工作井、西側(cè)工作井互為接收、始發(fā)。東側(cè)工作井基坑深度為31.46m，西側(cè)工作井基坑深度29.25m；圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用1.2m 厚地下連續(xù)墻，最深達(dá)52.4m，東側(cè)工作井外圍尺寸為27.9×15.1m，西側(cè)工作井外圍尺寸28.3×15.1m；地連墻外側(cè)采用水泥高壓旋噴樁加固。井內(nèi)邊開挖，邊作各層水平支撐，開挖至井底施工底板，逐段施工井身復(fù)合墻身，逐段拆除水平支撐，至完成井身。暗挖段設(shè)計(jì)范圍為YK2+390～YK+645，ZK2+397.148 ～ZK2+649.201， 采 用36 根 直 徑φ1620mm 管幕均勻布置在隧道開挖輪廓周圍，形成超前支護(hù)帷幕。奇數(shù)管幕在頂管完成之后采用微膨脹自密實(shí)混凝土進(jìn)行填充，偶數(shù)管幕用于鋪設(shè)冷凍管道，隧道開挖前使用冷凍技術(shù)形成“管幕+凍土”復(fù)合止水結(jié)構(gòu)，分五層臺(tái)階開挖。

1.2 變形監(jiān)測(cè)的儀器種類

監(jiān)測(cè)儀器：水準(zhǔn)儀2 臺(tái)，測(cè)量機(jī)器人3 臺(tái)、全站儀1 臺(tái)、測(cè)斜儀2 臺(tái)、頻率計(jì)4 臺(tái)、各類傳感器若干等。

1.3 儀器安裝

當(dāng)月東工作井：布設(shè)第八道鋼支撐軸力2 組。西工作井：布設(shè)第七道鋼筋砼支撐埋設(shè)鋼筋應(yīng)變計(jì)2 組；第八道鋼支撐軸力2 組。暗挖段：補(bǔ)設(shè)周圍地表豎向位移測(cè)點(diǎn)41 點(diǎn)，地下管線49 組。

2 拱北隧道施工期變形監(jiān)測(cè)的研究

2.1 東工作井的變形監(jiān)測(cè)研究

當(dāng)月在東工作井施工監(jiān)測(cè)的過程中獲得了關(guān)于結(jié)構(gòu)狀態(tài)、墻頂位移、坑外水位等數(shù)據(jù)信息，具體的施工內(nèi)容及變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如下。

（1）結(jié)構(gòu)狀態(tài)。當(dāng)月東工作井的結(jié)構(gòu)狀態(tài)：已開始頂管施工。周邊動(dòng)荷載主要有龍門吊車、腳手架。

（2）墻頂位移。當(dāng)月觀測(cè)到的墻頂豎向位移累計(jì)值在-8.7 ～-3.4mm 之間，平均-5.1mm。當(dāng)月沉降基本呈隆起狀態(tài)，總體趨勢(shì)平穩(wěn)。

（3）圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向位移。當(dāng)月觀測(cè)到靠暗挖段測(cè)斜 CX95累計(jì)位移最大值為-7.15mm，未超過警戒值，處于安全狀態(tài)。

（4）坑外土體側(cè)向位移。當(dāng)月觀測(cè)到的坑外土體側(cè)向位移累計(jì)最大值已達(dá)-8.51mm，未出現(xiàn)超出警戒值的情況。

（5）圍護(hù)周邊孔隙水壓力。當(dāng)月觀測(cè)到的圍護(hù)周邊孔隙水壓力累計(jì)最大值已達(dá)52.3kPa，平均-2.2kPa，變化量較小。

（6）坑外水位。當(dāng)月觀測(cè)到的坑外水位的變化值在-330.8 ～342.1mm 之間，平均28.1mm，WS93 累計(jì)值已達(dá)-330.8mm，呈上升狀態(tài)；WS94 累計(jì)值已達(dá)342.1mm，呈下降狀態(tài)；WS95 累計(jì)值已達(dá)73mm，呈下降狀態(tài)。

（7）圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向土壓力。當(dāng)月觀測(cè)到的圍護(hù)結(jié)構(gòu)土壓力累計(jì)值在-339.0 ～88.0kPa 之間，平均-19.1kPa，變化量不大。

（8）圍護(hù)墻支撐軸力。第一道支撐，軸力增加1475.7kN，實(shí)測(cè)值為-18334.1kN；第二道支撐，沒有出現(xiàn)明顯變化，DZ24 支撐軸力當(dāng)月增加64kN，已超設(shè)計(jì)值，但已趨于穩(wěn)定；第三道支撐兩根軸力，分別減小了409.9kN和增加了330.7kN，兩根軸力分別為設(shè)計(jì)值的 90.3% 和106.7%，已超橙色預(yù)警值；第四道支撐兩根軸力，分別減小了19.8kN 和增加了131.8kN，變化量較?。坏谖宓乐蝺筛S力，分別減小了385.8kN 和947.9kN，分別為設(shè)計(jì)值的107.8%和 91%，已達(dá)紅色預(yù)警值；第六道支撐兩根軸力，分別增加了1123.3 kN 和1421.4 kN，分別為設(shè)計(jì)值的178.6%和169.6%，已超紅色預(yù)警值；第七道支撐四根軸力，穩(wěn)定增加，分別為設(shè)計(jì)值的119%、122.9%、130.9%和137%；第八道支撐，沒有出現(xiàn)明顯變化。支撐軸力總體情況：基坑已開挖至底部，第一道至第五道支撐的軸力基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，第七道支撐軸力穩(wěn)定增加，第六道支撐軸力則略有下降，第八道支撐軸力變化不大。

（9）圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力。當(dāng)月觀測(cè)到的圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力，累計(jì)變化量在-339.0 ～88.0με 之間，平均-19.1με，變化量較小。

2.2 西工作井的變形監(jiān)測(cè)研究

（1）結(jié)構(gòu)狀態(tài)。當(dāng)月西工作井的結(jié)構(gòu)狀態(tài)：開始頂管施工。周邊動(dòng)荷載主要有：龍門吊車、腳手架、模板。

（2）墻頂位移。當(dāng)月觀測(cè)到的墻頂豎向位移在-34.9 ～-23.3mm 之間，平均-26.5mm。當(dāng)月豎向位移變化平穩(wěn)。

（3）圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向位移。當(dāng)月觀測(cè)到的圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向位移累計(jì)最大值已達(dá)-54.34mm，但位移速率較小。

（4）坑外土體側(cè)向位移。當(dāng)月觀測(cè)到的坑外土體側(cè)向位移累計(jì)最大值已達(dá)13.45mm，未出現(xiàn)超出警戒值的情況。

（5）圍護(hù)周邊孔隙水壓力。當(dāng)月觀測(cè)到的圍護(hù)周邊孔隙水壓力累計(jì)值在-84.8 ～-14.0kPa 之間，平均-37.8kPa，均變化較小。

（6）坑外水位。當(dāng)月觀測(cè)到的坑外水位的變化值在-679 ～310mm 之 間， 平 均-46.3mm，WS96 累 計(jì) 值 已 達(dá)-679mm，呈上升狀態(tài)；WS97 累計(jì)值已達(dá) 230mm，呈下降狀態(tài)；WS98 累計(jì)值已達(dá)310mm，呈下降狀態(tài)。

（7）圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向土壓力。當(dāng)月觀測(cè)到的圍護(hù)結(jié)構(gòu)土壓力累計(jì)值在-25.1 ～-1.6kPa 之間，平均-12.8kPa，變化量較小。

（8）圍護(hù)墻支撐軸力。西工作井已全部拆卸完畢。

（9）圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力。當(dāng)月觀測(cè)到的圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力累計(jì)值在-232..7με 和132.1με 之間，平均-17.6Με，變化量較小。

2.3 暗挖的變形監(jiān)測(cè)分析

（1）結(jié)構(gòu)狀態(tài)。當(dāng)月暗挖段的結(jié)構(gòu)狀態(tài)：8#管頂管施工。

（2）周邊地表豎向位移。暗挖區(qū)地表豎向位移變化基本平穩(wěn)。

（3）建筑物豎向位移。建筑物豎向位移累計(jì)最大隆起60.1mm，累計(jì)最大沉降68.3mm，當(dāng)月建筑物豎向位移變化平穩(wěn)，其中，本次頂管對(duì)拱北口岸風(fēng)雨廊沒有造成較大的影響，均發(fā)生較小變化，且無異常情況發(fā)生。

（4）建筑物水平位移。當(dāng)月觀測(cè)到的建筑物水平位移在 6.8 ～34.4mm 之間，平均19.5mm。

（5）孔隙水壓力。當(dāng)月觀測(cè)到的孔隙水壓力累計(jì)值在-58.1 ～3.3kPa 之間，平均-5.5kPa，均變化較小。

（6）坑外水位。當(dāng)月觀測(cè)到的坑外水位累計(jì)變化量在-718 ～348mm 之間，平均-83.8mm，變化速率較小。

（7）坑外土體深層側(cè)向位移。當(dāng)月觀測(cè)到的坑外土體深層側(cè)向位移累計(jì)位移最大值為16.48mm，向開挖方向位移，施工擾動(dòng)較小。

（8）裂縫監(jiān)測(cè)。當(dāng)月監(jiān)測(cè)基本無異常，其中拱北口岸廣場(chǎng)東圍墻 L-W09 累計(jì)變化值已增加至 6.24mm，拱北口岸廣場(chǎng)西圍墻 L-W05 累計(jì)變化值已增加至 3.96mm。

3 拱北隧道施工變形的監(jiān)測(cè)結(jié)論

（1）當(dāng)月東、西工作井開始頂管施工。

（2）東工作井圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向位移靠暗挖偏向開挖方向的累計(jì)最大位移已達(dá)-7.15mm。其余監(jiān)測(cè)項(xiàng)目無明顯變化。綜合判斷：東工作井處于穩(wěn)定狀態(tài)。

（3）西工作井圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向位移偏向開挖方向的累計(jì)最大位移已達(dá)-54.34m；其余監(jiān)測(cè)項(xiàng)目沒有明顯的變化。綜合判斷：西工作井處于穩(wěn)定狀態(tài)。

（4）暗挖區(qū)坑外水位 WS02 的累計(jì)變化量已超設(shè)計(jì)值，但速率較小，繼續(xù)關(guān)注；地下管線測(cè)點(diǎn)已有70%已超設(shè)計(jì)值10mm，其中 J1043、Y1010、Y1039、Y1112 及 Y1115 的最大累計(jì)沉降分別已達(dá) 51.7mm、55.1mm、44.2mm、34.2mm 及43.3mm，但近期變化平穩(wěn)，繼續(xù)關(guān)注。其余監(jiān)測(cè)項(xiàng)目無明顯的變化。

（5）8#管已成功在西工作井接收，期間監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)無異常情況發(fā)生。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，港珠澳大橋拱北隧道東西工作井和暗挖施工的過程中項(xiàng)目變形量整體平穩(wěn)且波動(dòng)較小，說明東西工作井和暗挖施工處于穩(wěn)定的狀態(tài)下。在變形監(jiān)測(cè)下，港珠澳大橋拱北隧道的施工得到了很好的保證，充分的說明了施工變形監(jiān)測(cè)的重要性和必要性。