袁崢，楊錦波，劉俊偉

(寧波市測(cè)繪設(shè)計(jì)研究院，浙江寧波 315042)

1 常洪隧道概況

寧波市常洪隧道過(guò)江段為雙孔矩形箱式結(jié)構(gòu)，采用沉管法施工，長(zhǎng)395 m，由4節(jié)管段組成。其中一節(jié)長(zhǎng)95 m，另三節(jié)長(zhǎng)100 m。工程線路縱剖面呈V形。隧道管段間使用柔性接頭，采用了施工中具有管段止退與使用中具有抗震功能的預(yù)應(yīng)力鋼拉索連接形式。該工程于2002年3月建成通車。2010年元月實(shí)施免費(fèi)通行后，隧道車流增量巨大，尤其是重型的工程車、集卡車的數(shù)量極多，對(duì)隧道的結(jié)構(gòu)安全造成了一定的影響。為此，隧道管理單位要求對(duì)隧道實(shí)施沉降監(jiān)測(cè)和沉管接縫位移監(jiān)測(cè)，沉降和位移的監(jiān)測(cè)精度均不低于2 mm。

2 位移監(jiān)測(cè)實(shí)施

2.1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)

平面位移監(jiān)測(cè)目標(biāo)為隧道中間2段沉管的前后3條接縫的相對(duì)位移情況。接縫位移監(jiān)測(cè)成果須表現(xiàn)接縫位移變化的特征，即在隧道軸線方向和垂直軸線方向的平面位移。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)踏勘后，將隧道按上、下行線路分為東、西兩線，并在兩線的接縫處各設(shè)置1個(gè)監(jiān)測(cè)組。東線隧道中的3組自南向北分別為:東1、東2和東3。西線隧道中的3組自南向北分別為:西1、西2和西3?？紤]到監(jiān)測(cè)實(shí)施過(guò)程中不能封閉隧道，且根據(jù)隧道接縫的特征以及點(diǎn)位穩(wěn)定性的需求，將監(jiān)測(cè)組布設(shè)于隧道的外側(cè)，即東側(cè)隧道布設(shè)于隧道東側(cè)，西側(cè)隧道布設(shè)于隧道西側(cè)。監(jiān)測(cè)組的具體分布情況如圖1所示。

每個(gè)監(jiān)測(cè)組均布設(shè)成一個(gè)微型的大地四邊形形式，四邊形結(jié)構(gòu)接近矩形。鑒于對(duì)作業(yè)人員的安全和齒形接縫結(jié)構(gòu)特征的考慮，將南北(隧道軸線方向)長(zhǎng)度設(shè)置在1 m左右，東西長(zhǎng)度0.7 m左右，并將每組的4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)按相同規(guī)則分別編號(hào)為A、B、C、D，如圖2所示。其中A、B點(diǎn)位于接縫北側(cè)，C、D點(diǎn)位于接縫南側(cè)，A－C、B－D方向?yàn)樗淼垒S線方向。

圖1 隧道結(jié)構(gòu)及監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)示意圖

圖2 監(jiān)測(cè)組內(nèi)監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布示意圖

監(jiān)測(cè)點(diǎn)為長(zhǎng)度20 cm，直徑2.5 cm的不銹鋼標(biāo)志，標(biāo)志頂部中心有0.5 mm直徑的中孔作為測(cè)量標(biāo)志點(diǎn)。監(jiān)測(cè)點(diǎn)直接在隧道地面上進(jìn)行鉆孔埋設(shè)，埋設(shè)深度為20 cm，確保穿透瀝青層與沉管結(jié)構(gòu)牢固結(jié)合，同時(shí)僅余標(biāo)志頂部出露地面，減少過(guò)往車輛影響。

2.2 實(shí)測(cè)方法

每個(gè)大地四邊形監(jiān)測(cè)組中的監(jiān)測(cè)點(diǎn)基本位于同一平面，監(jiān)測(cè)點(diǎn)間的斜距與平距相差極小，因此僅觀測(cè)四邊形6條邊的斜距，采用經(jīng)檢定的鋼尺丈量，觀測(cè)值估讀至0.1 mm。

實(shí)測(cè)工作從2010年6月9日開始，每周監(jiān)測(cè)1次，連續(xù)監(jiān)測(cè)8周。首次觀測(cè)時(shí)，為保證觀測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠，每條邊長(zhǎng)均在相隔2小時(shí)后獨(dú)立觀測(cè)1測(cè)回，1測(cè)回內(nèi)從不同方向各量測(cè)2次(如從A點(diǎn)開始測(cè)量AB邊長(zhǎng)2次，再?gòu)腂點(diǎn)開始測(cè)量BA邊長(zhǎng)2次，目的是控制鋼尺在一定拉力下與起始點(diǎn)的刻度對(duì)準(zhǔn)誤差)，每條邊1測(cè)回內(nèi)4個(gè)觀測(cè)值間的互差不超過(guò)1 mm。之后每期觀測(cè)均只測(cè)1測(cè)回，且觀測(cè)時(shí)間、人員、鋼尺、保持不變，確保系統(tǒng)誤差影響最小化。

3 數(shù)據(jù)處理與分析

3.1 數(shù)據(jù)處理方法

為保證監(jiān)測(cè)成果能直接反映隧道沉管接縫的變形特征，對(duì)每個(gè)監(jiān)測(cè)組定義了一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的坐標(biāo)系統(tǒng)，將垂直于隧道軸線方向定義為X方向，正向指東，隧道軸線方向設(shè)為Y方向，正向指北。則監(jiān)測(cè)點(diǎn)在X方向上的變化量直接反映接縫兩側(cè)沉管在垂直隧道軸線方向的錯(cuò)動(dòng)情況，監(jiān)測(cè)點(diǎn)在Y方向上的變化量直接反映接縫兩側(cè)沉管在隧道軸線方向的離合情況。

數(shù)據(jù)處理時(shí)，將每組觀測(cè)成果視作為一個(gè)微型的大地四邊形測(cè)邊網(wǎng)，采用武漢大學(xué)編制的“科傻”平差軟件進(jìn)行擬穩(wěn)平差計(jì)算，計(jì)算出各邊的邊長(zhǎng)和各點(diǎn)的坐標(biāo)。東線隧道的監(jiān)測(cè)組將D點(diǎn)作為擬穩(wěn)點(diǎn)，西線隧道的監(jiān)測(cè)組將C點(diǎn)作為擬穩(wěn)點(diǎn)，并假設(shè)擬穩(wěn)點(diǎn)的坐標(biāo)為(5，5)。每組監(jiān)測(cè)點(diǎn)中A與B、C與D均埋設(shè)于同一沉管段上，相對(duì)關(guān)系穩(wěn)定，因此將A－B、C－D邊長(zhǎng)也作為擬穩(wěn)數(shù)據(jù)參與平差計(jì)算，同時(shí)將C－D方向假設(shè)為零方向。

3.2 監(jiān)測(cè)精度評(píng)定

各次觀測(cè)數(shù)據(jù)的平差處理結(jié)果顯示:所有監(jiān)測(cè)組的邊長(zhǎng)觀測(cè)精度均優(yōu)于1 mm(最大誤差0.9 mm)、監(jiān)測(cè)點(diǎn)的X方向坐標(biāo)的觀測(cè)精度均優(yōu)于2 mm(最大誤差1.81 mm)、監(jiān)測(cè)點(diǎn)Y方向坐標(biāo)觀測(cè)精度均優(yōu)于1 mm(最大誤差 0.94 mm)。以上各項(xiàng)指標(biāo)均滿足2 mm的精度要求。

3.3 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

根據(jù)沉管接縫各期位移監(jiān)測(cè)情況，可以得出如下結(jié)論:

(1)同一沉管接縫東、西兩側(cè)監(jiān)測(cè)組的監(jiān)測(cè)結(jié)果基本一致，與沉管作為剛體結(jié)構(gòu)的變形特征相符;

(2)3條沉管接縫各期的X、Y方向位移量均在零位上下波動(dòng)，單期觀測(cè)的位移現(xiàn)象均不明顯;

(3)根據(jù)累計(jì)位移量分析，3條沉管接縫的X、Y方向位移現(xiàn)象也均不顯著，但Y方向上有變小趨勢(shì)，即各接縫有相對(duì)變窄趨勢(shì)，與沉降監(jiān)測(cè)結(jié)論一致。

圖3 沉管接縫X方向累計(jì)位移量變化折線圖

圖4 沉管接縫Y方向累計(jì)位移量變化折線圖

4 結(jié)語(yǔ)

隧道工程運(yùn)營(yíng)期的變形監(jiān)測(cè)，已經(jīng)成為隧道管理的一項(xiàng)重要工作。本文通過(guò)對(duì)寧波市常洪隧道沉管接縫位移特點(diǎn)的把握，結(jié)合測(cè)邊網(wǎng)的成熟技術(shù)方法和數(shù)據(jù)處理經(jīng)驗(yàn)，成功地將微型測(cè)邊網(wǎng)引入該隧道沉管接縫位移監(jiān)測(cè)工作中，方便快捷且低成本地完成了該項(xiàng)監(jiān)測(cè)任務(wù)，在滿足監(jiān)測(cè)精度要求的同時(shí)，較好地實(shí)現(xiàn)了為隧道管理者提供及時(shí)服務(wù)的目的。

［1］JGJ8－2007.建筑變形測(cè)量規(guī)范［S］.

［2］GB50026－2007.工程測(cè)量規(guī)范［S］.

［3］華錫生，黃騰.精密工程測(cè)量技術(shù)及應(yīng)用［M］.南京:河海大學(xué)出版社，2006.

［4］張正祿.工程測(cè)量學(xué)［M］.武漢:武漢大學(xué)出版社，2005.

［5］劉正根，黃宏偉，趙永輝等.沉管隧道實(shí)時(shí)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)［J］.地下空間與工程學(xué)報(bào)，2008(6).

［6］張華.軟土地基沉管隧道變形觀測(cè)的實(shí)踐.中國(guó)港灣建設(shè)，2007(5).