1、2009年12月總第174期󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁陜西建筑55西安地鐵盾構(gòu)施工中地表沉降監(jiān)測技術(shù)的研究朱紅坤󰀁郭師虹(西安建筑科技大學(xué)󰀁710055󰀁西安)摘󰀁要:引例西安市地鐵二號線,分析盾構(gòu)隧道施工引起地表沉降的機理,研究施工現(xiàn)場地表沉降的監(jiān)測技術(shù),以及盾構(gòu)施工的監(jiān)測注意事項和數(shù)據(jù)分析的方法,最終形成監(jiān)測成果報告,以達到及時為施工提供時時指導(dǎo)的目的,并為

2、積極改進設(shè)計和施工方法提供依據(jù)。關(guān)鍵詞:地鐵隧道;盾構(gòu)施工;地表沉降;監(jiān)測󰀁󰀁盾構(gòu)法施工有機械化程度高,掘進速度快,對環(huán)境影響時間短、程度低,施工管理容易等特點。但國內(nèi)外實踐表明,盾構(gòu)施工多少都會擾動地層而導(dǎo)致不同程度對環(huán)境的影響,即使采用當前較先進的盾構(gòu)技術(shù),也難以完全防止地面隆陷及水平位移的發(fā)生。尤其是在城市修建地鐵,埋深較淺,會波及地表而產(chǎn)生地表沉降。因此,對盾構(gòu)施工中的地表沉降進行監(jiān)測,并研究其發(fā)展規(guī)律及影響的主要因素,對保護周圍環(huán)境具有重要的意義。引例西安市地鐵二號線一期工程尤家莊󰀂󰀂󰀂長延堡段TJSG&

3、#983042;18標段,工程概況如下:會展中心站后配線暗挖段區(qū)間隧道位于長延堡站和后配線明挖段之間,走向為南北走向,其北側(cè)為長安南路,西側(cè)為陜西電視塔群建筑。會展中心站后配線暗挖段右線長97.1m,里程為YDK20+390.085󰀂YDK20+487.185;左線長98.239m,里程為ZDK20+390.085󰀂ZDK20+488.324。暗挖段采用中洞法+CRD法進行施工,暗挖段車站端斷面寬22.5m,高10.628m;區(qū)間端斷面寬24m,高11.778m。1󰀁盾構(gòu)施工引起的地表沉降的原因盾構(gòu)推進過程中產(chǎn)生的地表沉降由五個階段的沉降組成,如

4、表1所示。表1󰀁盾構(gòu)施工引起的地表沉降原因及機理盾構(gòu)通過后的瞬時地表沉降地表后期固結(jié)沉降土體失去盾構(gòu)支撐,管片背后注漿不及時應(yīng)力釋放彈塑性變形土體后續(xù)時效變形應(yīng)力松弛蠕變壓縮󰀁󰀁分析盾構(gòu)施工段地表沉降規(guī)律知:盾構(gòu)掘進所引起的地層損失和隧道周圍地層受到擾動或剪切破壞的再固結(jié)是產(chǎn)生沉降的主要原因。對于本標段盾構(gòu)區(qū)間,由于區(qū)間隧道穿越的主要為黃土地層,并且隧道埋深相對較淺,因此大部分地表沉降以盾構(gòu)通過時的沉降和盾尾空隙沉降為主,且由于隧道埋深淺,地層較軟弱,地表沉降相對會較大,五種沉降都會產(chǎn)生。2󰀁盾構(gòu)施工中地表沉降的監(jiān)測2.1b

5、3041;監(jiān)測方法采用NA2精密水準儀(配銦鋼尺),測量精度為 1mm。沉降觀測首先應(yīng)根據(jù)設(shè)計文件等有關(guān)資料和現(xiàn)場情況,在施工前布設(shè)基準點。利用已經(jīng)布設(shè)的GPS點和導(dǎo)線點在隧道進出口附近各設(shè)一個基準點,形成較系統(tǒng)的水平、垂直位移觀測網(wǎng)。基準點布置在遠離隧道施工沉降區(qū)大于30m施工影響范圍外的穩(wěn)定面上,且保證相鄰點位的通視。沉降觀測一般采用閉合路線或附和路線進行,便于往返較差,也利于基準點穩(wěn)定性檢測。一般在基準點無破壞、移動的狀況下,每35個月作一次以保證量測數(shù)據(jù)的精度要求。利用基準點布設(shè)測洞室中線每1020m且垂直中線布置沉每個觀測斷面布置21個測點(圖1),測點間距根,橫向間距范圍為25m,

6、隧道中線附近密些,。布設(shè)點統(tǒng)一編號,并作初始觀測值的測定。對每一工程按既定觀測頻率,用同一編號的觀。處理以及成果報告進行聯(lián)測,整理數(shù)據(jù),計算閉H0,確定為原始值。合差楋h等于該線路上各點間h,即楋h=h。符合水準路線的高差閉合差56陜西建筑󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁2009年12月總第174期󰀁󰀁(2)妥善協(xié)調(diào)好施工和監(jiān)測的關(guān)系,將觀測設(shè)備的埋設(shè)計劃列入工程施工進度控制計劃中。及時為監(jiān)測工作提

7、供工作面。在施工過程中采取有效措施,防止一切觀測設(shè)備、觀測點和其它相關(guān)部件受到機械或人為的破壞,如有損失,應(yīng)及時采取補救措施,并作詳細記錄。(3)保護和保存好監(jiān)測范圍內(nèi)全部三角網(wǎng)點、水準網(wǎng)點和自己布設(shè)的網(wǎng)點,使之容易進入和通視,防止網(wǎng)點的移動和破壞。圖1󰀁暗挖區(qū)間地表沉降觀測點橫向布置示意圖楋h等于所測各點間高差的代數(shù)和高程之差,即楋h=!h減去終點與起點已知(4)當隧道施工中出現(xiàn)下列情況之一時,立即停止施工,采取措施處理2。開挖面坍塌、破裂及滑坡;#監(jiān)測數(shù)據(jù)趨勢不斷增大;支護結(jié)構(gòu)出現(xiàn)明顯的受力裂縫或變形過大并有不斷發(fā)展的趨勢;%時態(tài)曲線長時間沒有變緩的趨勢。4󰀁

8、;結(jié)論由于盾構(gòu)法已成為我國地鐵隧道施工中一種重要的施工方法,在建的上海、北京、廣州地鐵中都大量的采用。但其施工過程中所帶來的地表沉降是不可避免的。在盾構(gòu)施工過程中采取相應(yīng)的監(jiān)控量測是為了保證盾構(gòu)施工的安全和地鐵線路的正常運營。通過監(jiān)測不但可以有效的預(yù)測和控制沉降變形,還可以為研究地下水、地表與土體變形的關(guān)系積累數(shù)據(jù),同時為研究盾構(gòu)法施工對土體變形的分析預(yù)測方法積累資料3。參考文獻:1晏遠見(城市地鐵施工中的變形監(jiān)測J.測繪技術(shù)裝備)2007,9(1):35-36.2陳景平,胡鋒,劉明鋼(盾構(gòu)法地鐵隧道施工中的形變監(jiān)測J).江西測繪,2007,(增刊):100-10.3宋宜容,陳廣峰,桂軼雄,張

9、文平.(地鐵盾構(gòu)施工中監(jiān)測技術(shù)的研究J).青海大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2009,27(1):20-24.4杜建華,王玉林,沈仁強.(淺談盾構(gòu)隧道施工引起的地表沉降J).山西建筑,2006,32(3):115-117.!h-(H終-H起)。往返測水準路線的高差閉合差楋h等于往返測高差代數(shù)和楋h=|!h往-!h返|。(3)平差計算:將高差閉合差按測站數(shù)進行分配,即Vi=-fh/Nn;式中:ni為某測段的測站數(shù);N為水準路線的總測站數(shù);fh為水準路線高差閉合差;Vi為個觀測點所分配的改正數(shù)。(4)各沉降觀測點的沉降量󰀁H=H0-Hi;式中:H0為觀測點高程原始值;Hi為每次計算后的觀

10、測值。(5)對比現(xiàn)場實測數(shù)值與初始數(shù)值,繪制各種地表隆降曲線,運用回歸分析法(一元線性回歸、非線性回歸)進行分析并根據(jù)位移、應(yīng)力變化趨勢推算后續(xù)沉降并與控制值比較。(6)確定土體及支護結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性,提出分析意見和采取必要的措施,及時反饋以調(diào)整施工參數(shù),提交監(jiān)測成果報告,報告的內(nèi)容包括3:點位布置圖;#測量方法及精度要求;本次觀測值及累計值;%觀測成果匯總表及各種時態(tài)曲線圖;&有關(guān)工程進度和荷載變化;分析意見及相關(guān)處理措施。3󰀁盾構(gòu)施工監(jiān)測的注意事項(1)制定詳細的監(jiān)測計劃,包括監(jiān)測程序、方法、使用的儀器、監(jiān)測點布置、監(jiān)測頻率和周期、監(jiān)測人員的組織和安排,監(jiān)測質(zhì)量保證措施等。(上接第71頁)3.3.11󰀁檢驗批資料有追溯性項目未注明追溯資料編號。3.3.12󰀁監(jiān)理單位、設(shè)計單位、勘察單位簽字蓋章不全等問題。3.3.13󰀁資料分類、編目不清。3.3.14󰀁節(jié)能分部未單獨驗收。4󰀁驗收前把關(guān):4.1󰀁