某下穿電力隧道地鐵車站異形蓋板監(jiān)測方案設(shè)計

周智鵬 盧姍青 郭地 張亞磊 何文

摘要：文章以某下穿電力隧道地鐵車站工程為例，設(shè)計了車站施工過程中異形蓋板及電力隧道變形監(jiān)測方案，確定了監(jiān)測目標(biāo)、監(jiān)測項目，闡述了具體的監(jiān)測方法、監(jiān)測點數(shù)量分布、監(jiān)測周期及頻率等，為今后類似工程的監(jiān)測提供了參考。

[作者簡介]周智鵬（1980—），男，本科，工程師，主要從事城市軌道交通工程、道橋工程全面管理工作;盧姍青（1987—），男，本科，工程師，主要從事城市軌道交通工程盾構(gòu)施工管理工作;郭地（1990—），男，本科，工程師，主要從事城市軌道交通工程、道橋工程技術(shù)管理工作;張亞磊（1988—），男，本科，工程師，主要從事城市軌道交通工程技術(shù)管理工作。

隨著城市框架不斷拉大，構(gòu)建“結(jié)構(gòu)合理、高效便捷”的立體化、快速化道路系統(tǒng)，是滿足城市持續(xù)發(fā)展需求的重要舉措。充分利用道路地下空間，提高道路運(yùn)行能力，是節(jié)約城市土地、拓展城市空間的有效途徑[1-4]。近年來，明挖法施工具有安全、經(jīng)濟(jì)和工期短等顯著特點成為地鐵車站施工首選，半蓋挖法是結(jié)合傳統(tǒng)明挖法和蓋挖法2種方法的優(yōu)點而提出的一種適用于交通繁忙地段城市大斷面地下空間的施工方法。其主要施工流程一般是只封鎖擬建地下空間上方道路的半邊，采用明挖法施工，另外半邊正常交通，從明挖區(qū)域進(jìn)行蓋挖施工，逆作永久地下結(jié)構(gòu)環(huán)板作為基坑支撐體系，以克服傳統(tǒng)蓋挖施工出土困難、施工環(huán)境差的缺點，又節(jié)約了大量臨時混凝土支撐的制作與拆除施工。同時，以環(huán)板作為基坑支護(hù)體系加強(qiáng)了基坑穩(wěn)定性，以線帶點支撐，加強(qiáng)了基坑變形的控制能力[5]。

由于地鐵車站一般位于城市的繁華路段，車站附近建筑物密集，地鐵車站深基坑平面尺寸和開挖深度的增大帶來一系列復(fù)雜的問題，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形和穩(wěn)定，施工中對周邊環(huán)境、地下管線、地面交通所帶來的影響得到地鐵建設(shè)及設(shè)計單位的廣泛關(guān)注。

監(jiān)控量測已經(jīng)成為地鐵車站施工中重要一環(huán)，施工現(xiàn)場監(jiān)測的目的主要有：①為施工提供及時的反饋信息;②設(shè)計與施工的重要補(bǔ)充手段;③施工開挖方案修改的依據(jù);④積累經(jīng)驗，以提高基坑工程的設(shè)計和施工水平。隨著現(xiàn)代工程施工環(huán)境的不斷復(fù)雜化，地鐵車站有必要采用信息化施工。要實現(xiàn)信息化施工，首要的任務(wù)就是做好監(jiān)測工作，可為信息化施工提供重要依據(jù)。因此，開展復(fù)雜環(huán)境下地鐵車站施工現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)計與實踐研究對指導(dǎo)施工意義重大，合理的監(jiān)測方案設(shè)計更是至關(guān)重要的一環(huán)。

1 工程概況

該站是成都地鐵10號線三期工程的中間站，車站位于武侯祠大街與武侯祠橫街交叉口東北側(cè)，沿武侯祠大街南北向布置。地鐵車站為地下3層單柱兩跨框架結(jié)構(gòu)，局部為無柱段。采用縱向半蓋挖、局部全蓋挖及明挖法的施工方法，車站主體長度533 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬度20.7 m，頂板覆土5.0 m，基坑深度約25.81 m。經(jīng)勘察揭示，該地鐵車站由上到下主要穿越雜填土、素填土、粉質(zhì)黏土、中密卵石、強(qiáng)風(fēng)化泥巖及中等風(fēng)化泥巖。

110 kV電力隧道內(nèi)截面凈尺寸2.2 m（寬）×2 m（高），壁厚為0.3 m的鋼筋混凝土矩形框架結(jié)構(gòu)，與220 kV電力隧道T型交叉，在車站內(nèi)長度為4.1 m。220 kV電力隧道內(nèi)截面凈尺寸2.2 m（寬）×2 m（高），壁厚為0.3 m的鋼筋混凝土矩形框架結(jié)構(gòu)，縱向跨越車站，其中495.6 m敷設(shè)有電纜，31.6 m為空管。220 kV電力隧道盡頭由隧道變?yōu)榕殴?，排管?×4共16孔，截面尺寸為1.6 m×1.6 m的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。電力隧道與車站結(jié)構(gòu)的斷平面關(guān)系如圖1所示。

電力隧道與車站結(jié)構(gòu)的斷面關(guān)系如圖2所示。

2 監(jiān)測方案設(shè)計

2.1 監(jiān)測項目

依據(jù)GB 50490-2009《城市軌道交通技術(shù)規(guī)范》及成都市相關(guān)條例，下穿電力隧道地鐵車站蓋挖頂板監(jiān)測項目如表1所示。

主要設(shè)備儀器如表2所示。

2.2 測點布置

結(jié)構(gòu)頂板長533 m，監(jiān)測斷面每隔30 m均勻布置，共布置17個監(jiān)測斷面。結(jié)構(gòu)頂板沉降監(jiān)測測點布置于板中，縱向采取每隔20 m均勻布置，測點編號為JGDB1-JGDB25，電力排管的沉降監(jiān)測測點編號為DLGX1-DLGX26，如圖3所示。

在各監(jiān)測斷面結(jié)構(gòu)頂板內(nèi)布置鋼筋計。元件編號第一個字母表示測點位置，第二個字母表示元件類型，數(shù)字表示元件數(shù)量編號，其中鋼筋計單號為內(nèi)側(cè)，雙號為外側(cè)。監(jiān)測斷面1元件布置如圖4（a）所示，監(jiān)測斷面2～11元件布置如圖4（b）所示，監(jiān)測斷面12～14元件布置如圖4（c）所示，監(jiān)測斷面15～17元件布置如圖4（d）所示。

2.3 監(jiān)測方法

各監(jiān)測項目的初始值應(yīng)當(dāng)在相關(guān)施工工序之前測定，至少連續(xù)觀測3次，取其觀測結(jié)果排除異常情況后穩(wěn)定值的平均值作為初始值。比如基準(zhǔn)點、監(jiān)測點的坐標(biāo)、高程，各鉆孔的各點深層水平位移、各錨桿的應(yīng)力，均應(yīng)提前量測出其初始值，后期進(jìn)行變形觀測對照分析，發(fā)現(xiàn)其變化量。

2.3.1 測點布設(shè)原則

測點布設(shè)原則：

（1）電力隧道測點布設(shè)。當(dāng)隧道頂部土方清理完成后，及時布設(shè)監(jiān)測點，在頂板上利用電鉆鉆眼，鉆頭直徑不小于1 cm，鉆眼深度不大于10 cm，利用直徑10 mm的盤條，打入，作為初始點，并及時采取初始值。

（2）地表沉降測點布設(shè)。基坑周邊地表沉降測點布置的基本原則為：沿基坑縱向20 m一個，橫向間距4 m布設(shè)監(jiān)測點。

2.3.2 觀測方法及數(shù)據(jù)采集

觀測方法及數(shù)據(jù)采集：

（1）觀測方法及儀器。沉降監(jiān)測采用幾何水準(zhǔn)測量方法，使用電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行觀測。圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工前，測得穩(wěn)定值作為計算沉降變化的初始值。

（2）數(shù)據(jù)觀測技術(shù)要求。沉降點按照GB 50308-2017《城市軌道交通工程測量規(guī)范》中二等垂直沉降監(jiān)測要求觀測，主要技術(shù)指標(biāo)與樁頂垂直位移監(jiān)測要求相同。

2.3.3 元件安裝

元件安裝步驟：

（1）將測點位置結(jié)構(gòu)鋼筋按傳感器（加上兩端鋼筋）相應(yīng)長度截斷，將傳感器放入被截斷的位置，在傳感器鋼筋和待測鋼筋的連接處對應(yīng)的兩側(cè)使用鋼筋，將兩部分鋼筋焊接在一起保證鋼筋應(yīng)力計與待測鋼筋在同一軸線上。在焊接時要注意傳感體部分的溫升不得超過70 ℃，過熱會損壞環(huán)氧防潮層，破壞絕緣性能。為此焊接過程中必須對鋼筋計焊接端邊焊接邊淋水冷卻，以免儀器過熱損壞。安裝如圖5所示。

（2）在安裝傳感器時要注意保護(hù)傳感器上的凸出部分，應(yīng)將它旋轉(zhuǎn)到不易損壞的位置。

（3）將測試導(dǎo)線沿結(jié)構(gòu)鋼筋引出，在布置導(dǎo)線的過程中，使用波紋管對導(dǎo)線進(jìn)行保護(hù)，以免導(dǎo)線損壞。布置導(dǎo)線時，間隔1 m左右使用尼龍扎帶綁扎，綁扎不宜過緊，導(dǎo)線也要略為松弛。記錄好每個測試點的安裝的應(yīng)力計編號，并保存好記錄資料。注意：應(yīng)力計與測試導(dǎo)線應(yīng)避開混凝土導(dǎo)振力方向，以免導(dǎo)振時破壞儀器。

（4）由于鋼筋計是埋設(shè)在結(jié)構(gòu)里面，布設(shè)好后連接測量儀器，讀取初值并確認(rèn)鋼筋計安裝過程中是否有損壞。

（5）測量完成后，使用箱子將導(dǎo)線接頭保護(hù)好，以免接頭孔中進(jìn)沙子和水，影響測量。完成后將箱子固定在不易破壞的地方。

2.3.4 數(shù)據(jù)處理及分析方法

2.3.4.1 數(shù)據(jù)傳輸及平差計算

沉降觀測數(shù)據(jù)傳輸及平差計算方法與樁頂垂直位移監(jiān)測要求相同，最后得到電力隧道測點的高程值。

通過變形觀測點各期高程值計算各期階段沉降量、階段變形速率、累計沉降量、相鄰管線點差異沉降量等數(shù)據(jù)。

2.3.4.2 變形數(shù)據(jù)分析

（1）觀測點穩(wěn)定性分析原則：①觀測點的穩(wěn)定性分析基于穩(wěn)定的基準(zhǔn)點作為基準(zhǔn)點而進(jìn)行的平差計算成果;②相鄰兩期觀測點的變動分析通過比較相鄰兩期的最大變形量與最大測量誤差（取兩倍中誤差）來進(jìn)行，當(dāng)變形量小于最大誤差時，可認(rèn)為該觀測點在這2個周期內(nèi)沒有變動或變動不顯著;③對多期變形觀測成果，當(dāng)相鄰周期變形量小，但多期呈現(xiàn)出明顯的變化趨勢時，應(yīng)視為有變動。

（2）監(jiān)測點預(yù)警判斷分析原則：①將階段變形速率、差異沉降量及累計變形量與控制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，判斷警戒狀態(tài)情況;②如數(shù)據(jù)顯示達(dá)到警戒標(biāo)準(zhǔn)時，應(yīng)結(jié)合巡視信息，綜合分析施工進(jìn)度、施工措施情況，查看所監(jiān)測管線的自身狀態(tài)，進(jìn)行綜合判斷;③當(dāng)分析確認(rèn)有異常情況時，應(yīng)立即通知有關(guān)各方采取措施。

2.4 監(jiān)測頻次

各項目監(jiān)測點位的監(jiān)測周期：地表沉降、電力隧道沉降從圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工開始至主體封頂且監(jiān)測數(shù)據(jù)穩(wěn)定后結(jié)束;變形觀測周期以系統(tǒng)反映所測變形的變化過程且不遺漏其變化時刻為原則，根據(jù)單位時間內(nèi)變形量的大小及外界因素影響確定。當(dāng)觀測中發(fā)現(xiàn)變形異常時，應(yīng)及時增加觀測次數(shù)。監(jiān)測頻率如表3所示。

3 結(jié)束語

復(fù)雜環(huán)境下城市地鐵車站施工監(jiān)測方案設(shè)計研究是一項非常重要的工作，根據(jù)巖土工程監(jiān)測設(shè)計理論，結(jié)合工程實際情況，完成了包括地表沉降、結(jié)構(gòu)頂板內(nèi)力電力排管沉降項目的監(jiān)測方案總體設(shè)計，給出了監(jiān)測數(shù)據(jù)用于信息化施工的方法，并用于指導(dǎo)施工。

參考文獻(xiàn)

[1] 張朋杰.新加坡地鐵光明山站施工監(jiān)測方案設(shè)計[J].河南建材，2019（4）：334-335.

[2] 劉浩然，杜明芳，徐捷.鄭州地鐵車站深基坑監(jiān)測方案設(shè)計[J].山西筑，2015，41（24）：67-68.

[3] 肖堯，劉士洋.隧道監(jiān)控量測方案設(shè)計[J].韶關(guān)學(xué)院學(xué)報，2014，35（6）：47-50.

[4] 馮龍飛，楊小平，劉庭金.緊鄰地鐵隧道深基坑支護(hù)技術(shù)及監(jiān)測分析[J].隧道建設(shè)，2013，33（6）：515-520.

[5] 周文，唐雄，張飛，等.超大斷面地鐵車站半蓋挖施工穩(wěn)定性分析[J].江西建材，2021（1）：203-204.