詹龍喜，唐繼民，孫志勇

（1.國(guó)土資源部地面沉降監(jiān)測(cè)與防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海200072；2.上海地面沉降控制工程技術(shù)中心，上海200072；3.上海市地質(zhì)調(diào)查研究院，上海200072）

1 工程概述

上海市復(fù)興東路隧道西起復(fù)興東路、光啟路，東至浦東張楊路、嶗山西路以東，隧道長(zhǎng)2 785m，其中越江段長(zhǎng)1 214m，岸邊暗埋段、敞開(kāi)段長(zhǎng)1 571m。隧道上層凈高2.6m，為雙車道，供小型車輛通行，下層凈高4m，為單車道，供大型車輛行駛，另備一條緊急停車道。于2004年9月建成通車，是世界上首條投入運(yùn)行的雙層雙管6車道地下越江隧道。

在軟弱地質(zhì)環(huán)境和周邊工程活動(dòng)等諸多因素的共同作用下，盾構(gòu)隧道易產(chǎn)生變形，除表現(xiàn)為隧道沉降外，還表現(xiàn)為管片橫向和豎向的壓縮或拉伸，俗稱隧道橫徑和豎徑收斂變化。隧道沉降監(jiān)測(cè)較為方便，但復(fù)興東路隧道雙層結(jié)構(gòu)，管頂和管底不通視，隧道內(nèi)進(jìn)行裝飾，如何測(cè)量隧道的豎徑；如何既方便監(jiān)測(cè)點(diǎn)的埋設(shè)，又滿足對(duì)隧道關(guān)鍵位置的監(jiān)測(cè)，這兩個(gè)問(wèn)題是本文探討的重點(diǎn)。

2 隧道橫徑監(jiān)測(cè)

2.1 基本原理

采用測(cè)線法技術(shù)，利用全站儀實(shí)施監(jiān)測(cè)，主要通過(guò)測(cè)量圖1中1、2點(diǎn)位置（即橫徑位置）的坐標(biāo)反算1、2點(diǎn)間距離。

圖1 收斂監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)示意

2.2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)

由于隧道橫徑位置位于下層頂部牛腿位置，而牛腿與隧道結(jié)構(gòu)直接相連，棱鏡布設(shè)在牛腿上能夠較準(zhǔn)確反應(yīng)出隧道管片收斂變形的情況。圖中1號(hào)點(diǎn)和2號(hào)點(diǎn)分別為布設(shè)在牛腿上的橫向監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)目標(biāo)物采用徠卡專用固定式小棱鏡，見(jiàn)圖1，用膨脹螺栓可以直接固定在隧道牛腿上。隧道內(nèi)側(cè)的棱鏡（2號(hào)點(diǎn)位置）可直接布設(shè)在露出的牛腿位置；隧道外側(cè)的牛腿位于裝飾板內(nèi)，因此安裝在外側(cè)牛腿上的棱鏡（1號(hào)點(diǎn)位置）無(wú)法直接通視測(cè)量。棱鏡安裝在牛腿上，每次測(cè)量時(shí)，由隧道養(yǎng)護(hù)單位配合將裝飾板卸下。

隧道橫向形變監(jiān)測(cè)南北2條隧道各布設(shè)5個(gè)斷面，分別布設(shè)黃浦江中心位置、2個(gè)旁通道位置以及圓形隧道的兩端位置，總共10個(gè)斷面。

2.3 監(jiān)測(cè)方法

橫向形變監(jiān)測(cè)時(shí)，將全站儀安置在儀器置站點(diǎn)上，準(zhǔn)確對(duì)中、整平后測(cè)定兩棱鏡在同一坐標(biāo)系中，通過(guò)坐標(biāo)反算得到兩直徑端點(diǎn)的直線距離，見(jiàn)圖2。全站儀測(cè)量1、2處棱鏡的三維坐標(biāo)，每次測(cè)量3測(cè)回，取平均值作為最終坐標(biāo)（X1，Y1，Z1），（X2，Y2，Z2）。根據(jù)1、2點(diǎn)坐標(biāo)平均值反算1、2的距離

當(dāng)次測(cè)量計(jì)算距離與初始距離差即為橫向收斂變形量

2.4 測(cè)量精度

全站儀測(cè)量點(diǎn)點(diǎn)位中誤差±1mm（L型小棱鏡），兩點(diǎn)間距離中誤差估算值為±1.4mm，則橫向測(cè)線精度為±1.4mm。

3 隧道豎徑監(jiān)測(cè)

3.1 基本原理

由于隧道采用雙層設(shè)計(jì)，上下層間不通視，故將豎向形變測(cè)量分為上、下層兩部分進(jìn)行測(cè)量。豎向形變監(jiān)測(cè)同樣采用測(cè)線法利用全站儀進(jìn)行測(cè)量，主要通過(guò)測(cè)量圖3中3、4、5、6點(diǎn)位置的坐標(biāo)并反算3、4間的距離及5、6間的高差，通過(guò)比較兩段距離之和的變化量達(dá)到豎向收斂監(jiān)測(cè)的目的。

圖2 隧道橫向變形監(jiān)測(cè)方法示意

圖3 隧道豎向變形監(jiān)測(cè)布點(diǎn)示意

3.2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)

豎向直徑安裝要點(diǎn)是需要保持3、4、5點(diǎn)能基本處于同一鉛垂線上。實(shí)際布點(diǎn)時(shí)先布設(shè)下層隧道的監(jiān)測(cè)點(diǎn)5、6。然后將5號(hào)點(diǎn)位置放樣至上層隧道車道板上，既4號(hào)點(diǎn)位置，最后放樣出3號(hào)點(diǎn)位置，完成監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)。

下層隧道監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè):首先在下層監(jiān)測(cè)斷面處放出下層車道板中心輔助點(diǎn)6′，見(jiàn)圖3，并在6′位置貼上金屬反射貼片。將全站儀架于反射片處對(duì)中，并將儀器垂直角轉(zhuǎn)動(dòng)至0°，打開(kāi)激光指示，指導(dǎo)棱鏡（5號(hào)點(diǎn)）安裝完成。6號(hào)點(diǎn)則安裝在下層車道板內(nèi)部與隧道相連接的結(jié)構(gòu)處。先用吊車打開(kāi)蓋板，在下方地勢(shì)稍高處（圖3）安裝棱鏡，以防止測(cè)點(diǎn)被水淹沒(méi)。棱鏡的位置與6′以及5號(hào)點(diǎn)處于同一個(gè)斷面上。

上層隧道監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè):通過(guò)上下層聯(lián)系測(cè)量定出4號(hào)點(diǎn)位置后，將4號(hào)點(diǎn)位置處路面磨平，再用強(qiáng)力膠水將帶有十字標(biāo)記的金屬貼片（40mm×40 mm）固定在該位置。然后將全站儀架站于反射片處對(duì)中，并將儀器垂直角轉(zhuǎn)至0°，打開(kāi)激光指示，指導(dǎo)棱鏡（3號(hào)點(diǎn)）安裝完成。

上下層聯(lián)系測(cè)量:為保證下層隧道的6′點(diǎn)和上層隧道的4號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)處于同一鉛垂線上，需要保證4、6′號(hào)點(diǎn)在平面位置上重合。為達(dá)到這個(gè)目的，采用全站儀進(jìn)行上下平面聯(lián)測(cè)。上下平面聯(lián)測(cè)是在上下層隧道構(gòu)成一條三等閉合導(dǎo)線進(jìn)行測(cè)量，并將位于隧道下層的6′號(hào)點(diǎn)平面位置放樣至隧道上層，即4號(hào)點(diǎn)的位置。

隧道縱向形變監(jiān)測(cè)南北線各布設(shè)10個(gè)斷面，分別布設(shè)于上層隧道江中心位置、2個(gè)旁通道位置以及圓形隧道的兩端位置，及下層隧道江中心位置、2個(gè)旁通道位置以及圓形隧道的兩端位置，總共20個(gè)斷面。

3.3 監(jiān)測(cè)方法

豎向變形測(cè)量分為兩部分。

第一部分為上層隧道豎向變形測(cè)量（圖3中II（1）部分），主要是通過(guò)測(cè)量3號(hào)點(diǎn)處棱鏡的坐標(biāo)以及4號(hào)點(diǎn)處金屬貼片的坐標(biāo)，反算出3、4間的距離。測(cè)量時(shí)共測(cè)3個(gè)測(cè)回，取平均值作為最終坐標(biāo)。得到3、4號(hào)點(diǎn)間的距離為

第二部分為下層隧道豎向變形測(cè)量（圖3中II（2）部分），主要是通過(guò)測(cè)量5號(hào)點(diǎn)處棱鏡的坐標(biāo)以及6號(hào)點(diǎn)處棱鏡的坐標(biāo)，反算出5、6間的高差。測(cè)量時(shí)共測(cè)3個(gè)測(cè)回，取平均值作為最終坐標(biāo)。得到5、6號(hào)點(diǎn)間的高差為

考慮到形變監(jiān)測(cè)需要的是相對(duì)的變化量，并且豎向的主要變形都包含在II（1）和II（2）部分中，因此用DII＝DII（1）＋DII（2）代表豎徑值。

當(dāng)次測(cè)量計(jì)算豎徑與初始豎徑之差即為豎向收斂變形量。

3.4 測(cè)量精度

全站儀測(cè)量采用L型小棱鏡時(shí)點(diǎn)位中誤差為±1mm，采用反射貼片時(shí)點(diǎn)位中誤差為±2mm。隧道上層部分精度估算值為±2.2mm。隧道下層部分精度估算值為±1.4mm。根據(jù)誤差傳播定理垂直方向收斂測(cè)線的精度為±2.6mm。

4 成果分析

對(duì)復(fù)興東路隧道共進(jìn)行4次收斂測(cè)量，每次測(cè)量10個(gè)斷面，南線5個(gè)斷面，北線5個(gè)斷面，分別位于浦東圓隧道口、浦東聯(lián)絡(luò)通道、江中心、浦西聯(lián)絡(luò)通道和浦西圓隧道口處。復(fù)興東路隧道收斂變形量均比較小，沒(méi)有出現(xiàn)異常變化量。復(fù)興東路隧道收斂最大位移方向?yàn)槟暇€浦西圓形隧道口處N5斷面的豎直方向，縮短6.24mm，年度累計(jì)變量為縮短6.13mm；總體收斂變形量均比較小，沒(méi)有出現(xiàn)異常變化量。

5 結(jié)論與建議

1）在雙層越江隧道中采用全站儀自由設(shè)站法進(jìn)行“測(cè)線法”進(jìn)行收斂測(cè)量，可解決傳統(tǒng)的接觸量測(cè)中量測(cè)數(shù)據(jù)無(wú)法正確反映隧道的偏壓變形、整體下沉的狀態(tài)，并且設(shè)站靈活、施工干擾小，量測(cè)精度高。

2）“測(cè)線法”采用的全站儀與其他測(cè)量可共用一套測(cè)量設(shè)備，節(jié)省人力、物力。

3）通過(guò)試驗(yàn)可以看出全站儀自由設(shè)站測(cè)量精度完全可以滿足雙層隧道收斂精度的要求。

4）從隧道布點(diǎn)情況來(lái)看，分別考慮雙層隧道的特點(diǎn)和特殊性進(jìn)行斷面內(nèi)點(diǎn)位布設(shè)。復(fù)興路隧道采用導(dǎo)線測(cè)量的方法使上下層監(jiān)測(cè)斷面重合度達(dá)到最高，從而對(duì)收斂的精度影響最小。同時(shí)在一個(gè)斷面內(nèi)布設(shè)了水平測(cè)線和垂直測(cè)線，從而更佳的反應(yīng)隧道的收斂狀況。

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