市政橋梁工程涉地鐵隧道時(shí)的沉降及位移監(jiān)測(cè)研究

田永輝 強(qiáng)濤

摘 要：在地鐵隧道附近施工區(qū)域新施工會(huì)引起隧道的附加沉降及位移，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起地鐵隧道開裂。文章根據(jù)成都市三環(huán)路擴(kuò)能提升工程主體工程六標(biāo)段中羊犀立交擴(kuò)能改造中對(duì)成都地鐵2號(hào)線的監(jiān)控實(shí)例，對(duì)施工中涉地鐵隧道沉降及位移的監(jiān)控方法進(jìn)行研究，從而確保在涉地鐵各施工節(jié)點(diǎn)工程中所采取的措施是切實(shí)可行并安全可靠的。

關(guān)鍵詞：隧道沉降 位移監(jiān)控 監(jiān)測(cè)網(wǎng)

1.工程概況

四川省成都市羊犀立交是成都市三環(huán)路的重要節(jié)點(diǎn)，2017年6月，三環(huán)路開始主體工程的全面擴(kuò)能提升。原有羊犀立交建成于2002年，是僅設(shè)有兩條右轉(zhuǎn)匝道的一座部分互通式立交。羊犀立交的擴(kuò)能提升改造將新增4條右轉(zhuǎn)匝道、2條左轉(zhuǎn)匝道及1條集散車道，形成全互通式立交，匝道標(biāo)準(zhǔn)寬度為9m，標(biāo)準(zhǔn)跨徑為25m和30m，部分跨越地面輔道的跨徑適當(dāng)增加，跨越地鐵段最大跨徑為51m。新建立交匝道的下部結(jié)構(gòu)采用旋挖灌注樁+承臺(tái)+預(yù)制立柱，上部結(jié)構(gòu)均為鋼結(jié)構(gòu)箱梁，其中樁基218根，承臺(tái)105個(gè)，預(yù)制立柱100根，鋼梁97跨。立柱全部采用預(yù)制拼裝技術(shù)，在西南地區(qū)為首次采用；鋼梁全部采用連續(xù)鋼梁，形成2～5跨一聯(lián)的連續(xù)梁體系，總用鋼量約為1萬t。

現(xiàn)狀地鐵2號(hào)線路線經(jīng)過羊犀立交施工區(qū)域，隧道頂覆土約14～16m，相交區(qū)域涉及立交樁基、承臺(tái)、新排管線、預(yù)制立柱吊裝、鋼梁吊裝、新建道路施工等，A區(qū)域距離地鐵2號(hào)線最小距離約5m，B區(qū)域新建匝道橋墩位于地鐵2號(hào)線左右線之間，具體位置關(guān)系見圖1。

2.各施工節(jié)點(diǎn)對(duì)地鐵隧道的影響等級(jí)劃分

外部活動(dòng)對(duì)軌道交通的影響程度根據(jù)兩者之間的空間關(guān)系、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件、外部活動(dòng)的規(guī)模、實(shí)施方法等因素劃分，分為重大影響和一般影響兩個(gè)等級(jí)，見表1。

根據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)，套用地下結(jié)構(gòu)，根據(jù)打樁、基礎(chǔ)、深基坑、大型機(jī)械設(shè)備等外部活動(dòng)與既有軌道交通的近距，本工程對(duì)地鐵2號(hào)線的影響，均屬于重大影響。因此，在施工過程中，要非常重視對(duì)地鐵軌道的保護(hù)。在保護(hù)措施下，精密的儀器監(jiān)測(cè)是必備的手段。

3.地鐵隧道沉降及位移監(jiān)測(cè)

3.1監(jiān)測(cè)工作組織

羊犀立交施工期間影響地鐵2號(hào)線A區(qū)域（ES匝道）約140m，由于A區(qū)域施工位于地鐵2號(hào)線左側(cè)，每10m布置一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，所以1臺(tái)儀器（編號(hào)為1#）即可滿足監(jiān)測(cè)要求，監(jiān)測(cè)斷面為DM1～DM14；B區(qū)域（JS、EN匝道）施工位于地鐵2號(hào)線左、右線之間，相交處為加密斷面，每5m布設(shè)一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，正常線路每10m布設(shè)一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，需2臺(tái)儀器（編號(hào)為2#、3#）才能滿足監(jiān)測(cè)要求，監(jiān)測(cè)斷面為DM15～DM71。

3.2監(jiān)測(cè)內(nèi)容、周期及頻率、控制值

（1）監(jiān)測(cè)內(nèi)容：按照規(guī)范及成都地鐵相關(guān)管理辦法要求，羊犀立交施工期間，地鐵2號(hào)線結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及測(cè)點(diǎn)布置要求如表2所示。

（2）監(jiān)測(cè)頻率：根據(jù)本工程的施工特點(diǎn)，施工前期，將測(cè)點(diǎn)布置完成并采取初始值，初始值觀測(cè)3次，重復(fù)觀測(cè)結(jié)果沒有錯(cuò)誤時(shí)取平均值作為初始值；施工期間，具體監(jiān)測(cè)頻率如下：①樁基施工前：3次完成初始值采集；②樁基施工至鋼梁吊裝施工完成：1～2次/1d。

（3）監(jiān)測(cè)項(xiàng)目控制值：根據(jù)設(shè)計(jì)資料、城市軌道交通的結(jié)構(gòu)安全保護(hù)技術(shù)要求及現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50157-2013）、《城市軌道交通結(jié)構(gòu)安全保護(hù)技術(shù)規(guī)范》（CJJ/T 202-2013）確定。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目具體如下：①結(jié)構(gòu)豎向位移：控制值為沉降10mm、上浮10mmm，速率為沉降2mm/d、上浮2mm/d；②結(jié)構(gòu)水平位移：控制值為10mm，速率為2mm/d；③道床左右差異沉降：控制值為4mm，速率為1mm/ d；④道床縱向差異沉降：控制值為 4mm，或?yàn)?.04%Li（Li-沿隧道軸向兩測(cè)點(diǎn)間距）。

3.3監(jiān)測(cè)的實(shí)施

3.3.1自動(dòng)化監(jiān)測(cè)網(wǎng)的布設(shè)

本工程的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要包含豎向位移（沉降）與水平位移監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)布置在地鐵2號(hào)線左右線隧道每10m布設(shè)1個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，加密斷面每5m布設(shè)一個(gè)斷面。每個(gè)斷面布設(shè)5個(gè)棱鏡，分別為隧道道床2個(gè)（在布設(shè)道床沉降自動(dòng)化監(jiān)測(cè)點(diǎn)旁，同時(shí)布設(shè)人工監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并定期對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢校）、側(cè)墻2個(gè)、拱頂1個(gè)，沿隧道洞身環(huán)向布置。監(jiān)測(cè)設(shè)備采用3臺(tái)（A區(qū)域1臺(tái)、B區(qū)域2臺(tái)）TM30監(jiān)測(cè)機(jī)器人，主要包含GeoMoS軟件、徠卡、無線數(shù)據(jù)傳輸。無線數(shù)據(jù)傳輸，主要使用4G網(wǎng)絡(luò)的無線數(shù)據(jù)終端（DTU）進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。圖2為監(jiān)測(cè)點(diǎn)位平面布置示意圖。

3.3.2監(jiān)測(cè)成果

本項(xiàng)目工程監(jiān)測(cè)工作于2017年12月20日開始，截止于2018年6月25日。按方案，隧道共埋設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)232個(gè)，基準(zhǔn)點(diǎn)24個(gè)；期間隧道15～36斷面每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)340次；37～58斷面每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)330次，1～14斷面每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)76次，全部點(diǎn)位總計(jì)監(jiān)測(cè)63216次；其中第15～58斷面于2017年12月20日采取初始值，第1～14斷面于2018年5月14日采取初始值。各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)匯總后的累計(jì)值具體如下：

（1）結(jié)構(gòu)豎向位移：累計(jì)值最大為-1.10mm（監(jiān)測(cè)點(diǎn)DM52-3）。

（2）結(jié)構(gòu)水平位移：累計(jì)最大為-1.28mm（測(cè)點(diǎn)DM19-1）。

（3）道床左右差異沉降：累計(jì)最大為-1.03mm（DM52-2-DM52-3）。

（4）道床縱向差異沉降：累計(jì)最大為0.96mm（DM20-2-DM21-2）。

由監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可知：羊犀立交橋梁施工過程中對(duì)臨近地鐵結(jié)構(gòu)影響較小，地鐵隧道結(jié)構(gòu)各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均未超出控制值。

4.結(jié)束語

綜上所述，成都三環(huán)路羊犀立交提升改造，涉地鐵2號(hào)線隧道結(jié)構(gòu)各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均無超限及突變情況。根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)說明，在涉地鐵各施工節(jié)點(diǎn)工程中所采取的措施是切實(shí)可行并安全可靠的。結(jié)合實(shí)際情況，上述措施和監(jiān)控方法也可為其他市政工程橋梁施工中涉地鐵施工時(shí)提供參考依據(jù)。

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