鄭小艷，趙東平,李 奎,譚信榮

(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川成都610031)

地鐵隧道修建中，因盾構(gòu)法施工的特點(diǎn)，在軟土層中掘進(jìn)隧道時(shí)會引起隧道開挖附近地層和鄰近建筑物不同程度的位移和沉降[1]。因此，在盾構(gòu)開挖過程中加強(qiáng)周邊地表和建筑物的監(jiān)控量測，通過將監(jiān)測數(shù)據(jù)與預(yù)測值作比較，判斷上一步施工工藝和施工參數(shù)是否符合或達(dá)到預(yù)期要求，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對下一步的施工工藝和施工進(jìn)度控制，從而切實(shí)實(shí)現(xiàn)信息化施工；通過監(jiān)測確保地下室樁基拔除及鄰近盾構(gòu)施工期間周邊地下管線及建(構(gòu))筑物正常運(yùn)行；通過監(jiān)測及時(shí)發(fā)現(xiàn)工程樁拔除過程中的環(huán)境變形發(fā)展趨勢，及時(shí)反饋信息，達(dá)到有效控制施工對周邊地下管線及建(構(gòu))筑物影響的目的；將現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果反饋設(shè)計(jì)單位，使設(shè)計(jì)能根據(jù)現(xiàn)場工況發(fā)展，進(jìn)一步優(yōu)化方案，達(dá)到優(yōu)質(zhì)安全、經(jīng)濟(jì)合理、施工快捷的目的。

1 工程概況

上海軌道交通13號線隆德路站～武寧路站區(qū)間全長655.607 m，埋深8.7～21.7 m。本段區(qū)間左線隧道穿越土層主要為黏質(zhì)粉土層、淤泥質(zhì)黏土層，右線隧道穿越土層主要為粉質(zhì)黏土層，采用盾構(gòu)法施工。線路出隆德路站后，受吳淞江河床標(biāo)高及長壽路兩側(cè)密集高層建筑物樁基控制，隧道采用上下行重疊方案布置，右線走下，左線走上，重疊段長227.545m，二者凈距約5.5～5.7m。

經(jīng)過線路多次優(yōu)化和比選，區(qū)間隧道須下穿天福大廈，穿越部位為東側(cè)主樓東北角部分地下室及車庫出入口。天福大廈北側(cè)(盾構(gòu)穿越側(cè))及東側(cè)與兩棟分別為7層和10層的住宅相鄰。穿越范圍內(nèi)有10根φ800mm、長31m的鉆孔灌注樁侵入隧道內(nèi)，需進(jìn)行拆除處理。

2 盾構(gòu)施工監(jiān)控量測

2.1 監(jiān)測項(xiàng)目

本次盾構(gòu)隧道施工監(jiān)測主要包括：建筑物沉降與傾斜、地表沉降和隆起[2]。各個(gè)測量參數(shù)的布置參見表1。

表1 監(jiān)控量測匯總表

在監(jiān)測過程中根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)改變觀測頻率。在建筑物沉降與傾斜這一監(jiān)測項(xiàng)目中，隧道下穿房屋前后20 m范圍時(shí)頻率應(yīng)調(diào)整為3 次/d，隧道近距離穿越前后50 m范圍時(shí)頻率調(diào)整為2 次/d，當(dāng)監(jiān)測值變化速率大于2 mm/d時(shí)，頻率調(diào)整為2 次/d。在特殊天氣情況下的監(jiān)測頻率適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整達(dá)到加強(qiáng)監(jiān)測的目的。對降水影響較大的施工場地影響范圍內(nèi)的周邊環(huán)境根據(jù)現(xiàn)場情況監(jiān)測頻率調(diào)整為2次/d。在監(jiān)測結(jié)果穩(wěn)定時(shí)可適當(dāng)降低監(jiān)測頻率。

2.2 監(jiān)測點(diǎn)布置

周邊建筑物垂直位移監(jiān)測和天福大廈立柱位移監(jiān)測的監(jiān)測點(diǎn)布置如圖1。盾構(gòu)掘進(jìn)穿越天福大廈時(shí)的地表沉降監(jiān)測點(diǎn)布置如圖2。為監(jiān)測工程施工對周邊建筑物的影響程度，擬在場地周邊建筑物上共布置36個(gè)垂直位移監(jiān)測點(diǎn)，編號F1～F36；在施工開始前，對場地周邊的建(構(gòu))筑物進(jìn)行現(xiàn)場觀察并拍照進(jìn)行描述，對周邊的建(構(gòu))筑物上已有的裂縫設(shè)點(diǎn)并編號。施工期間加強(qiáng)對場地周邊建(構(gòu))筑物的巡視，如果有新裂縫產(chǎn)生，及時(shí)設(shè)置測點(diǎn)，以觀測裂縫的發(fā)展變化趨勢；布點(diǎn)時(shí)盡可能利用建(構(gòu))筑物上原有的測量標(biāo)志，如果沒有測量標(biāo)志采用在離墻角50cm處的墻面鉆孔，埋入彎成“L”型的φ14圓鋼筋，用混凝土澆筑固定；或用射釘槍直接打入鋼釘于相應(yīng)部位；為了解工程施工對天福大廈地下車庫的影響程度，擬在地下車庫內(nèi)選擇14根立柱布設(shè)垂直位移監(jiān)測點(diǎn)，以測定立柱間差異沉降，編號L1～L14；為了測定縱、橫沉降槽曲線及最大沉降坡度、最小曲率半徑和沉降速率等，施工中按量測反饋資料，合理調(diào)整盾構(gòu)正面壓力、出土量、壓漿時(shí)間和壓力、推進(jìn)速度等施工參數(shù)，以達(dá)到控制沉降的最優(yōu)效果。

圖1 周邊建筑監(jiān)測點(diǎn)和立柱垂直位移監(jiān)測點(diǎn)布置

圖2 天福大廈附近地表沉降監(jiān)測點(diǎn)布置

3 盾構(gòu)開挖監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

3.1 天福大廈監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

3.1.1 天福大廈垂直位移

圖3為盾構(gòu)下穿天福大廈周邊監(jiān)測點(diǎn)沉降曲線，從圖中可看出，盾構(gòu)掘進(jìn)天福大廈各監(jiān)測點(diǎn)沉降不明顯，鄰近線路的監(jiān)測點(diǎn)沉降量略微較遠(yuǎn)離線路監(jiān)測點(diǎn)沉降值大，盾構(gòu)施工引起的差異沉降很小，經(jīng)過9個(gè)月的長期監(jiān)測盾構(gòu)施工引起各監(jiān)測點(diǎn)表現(xiàn)為整體均勻下沉，累積沉降值均在9 mm內(nèi)，且趨于穩(wěn)定。

圖3 盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)天福大廈周邊監(jiān)測點(diǎn)沉降曲線

3.1.2 天福大廈地下室立柱垂直位移

圖4為盾構(gòu)下穿天福大廈地下室立柱垂直位移曲線圖，可見第一次盾構(gòu)下穿施工對立柱垂直位移影響不大，2013年10月3日隨著盾構(gòu)第二次下穿天福大廈各監(jiān)測點(diǎn)位置值突然增大，之后基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。經(jīng)長期觀測，盾構(gòu)通過后地下室立柱各沉降點(diǎn)豎直位移基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，且盾構(gòu)引起的累積沉降值較小，各監(jiān)測點(diǎn)累積最大沉降均小于7 mm，最大差異沉降小于5 mm。

圖4 盾構(gòu)下穿天福大廈地下室立柱垂直位移曲線

可見，盾構(gòu)下穿天福大廈時(shí)，天福大廈的實(shí)際變形值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于建筑物變形控制值，大廈處于安全狀態(tài)。這與數(shù)值模擬分析的結(jié)果相吻合。

3.2 對其他周邊建筑監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

圖5～圖7分別為盾構(gòu)下穿天福大廈引起上海知音住宅樓(7層)、上海知音住宅樓(10層)、上海知音租售中心的沉降曲線。從圖5可發(fā)現(xiàn)，盾構(gòu)掘進(jìn)穿越天福大廈時(shí)引起上海知音住宅樓(7層)各監(jiān)測點(diǎn)的豎向位移值在0坐標(biāo)附近小幅上下波動，沉降不明顯，盾構(gòu)穿越后各監(jiān)測點(diǎn)均勻下沉，并最終趨于穩(wěn)定，最終沉降值在-5.48～-1.42 mm之間。

與上海知音住宅樓(7層)類似，如圖6所示，盾構(gòu)掘進(jìn)穿越天福大廈時(shí)，上海知音住宅樓(10層)各監(jiān)測點(diǎn)的豎向位移值在1.0坐標(biāo)附近小幅上下波動，沉降不明顯，盾構(gòu)穿越后各監(jiān)測點(diǎn)均勻下沉，并最終趨于穩(wěn)定，最終沉降值在-4.90～-2.90 mm之間。

圖5 上海知音住宅樓(7層)沉降曲線

圖6 上海知音住宅樓(10層)沉降曲線

圖7 上海知音租售中心沉降曲線

圖7是盾構(gòu)施工引起上海知音租售中心的沉降曲線，從圖中可看出，盾構(gòu)第一次下穿時(shí)，距離大廈較近的監(jiān)測點(diǎn)出現(xiàn)較明顯沉降，在此期間最大沉降值22 mm左右，較遠(yuǎn)的監(jiān)測點(diǎn)豎向位移變化不明顯。盾構(gòu)第二次下穿時(shí)，鄰近隧道線路的監(jiān)測點(diǎn)再次發(fā)生較明顯沉降，如F32、F33、F35及F36，離隧道線路的監(jiān)測點(diǎn)豎向位移變化不明顯，如F29、F30。盾構(gòu)兩次下穿該建筑時(shí)均對其產(chǎn)生明顯影響，最大位移為-47.34 mm，但下穿后很快達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

3.3 對地表沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

通過各點(diǎn)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，隧道橫向地表沉降規(guī)律性不明顯，說明盾構(gòu)下穿的樁基托換位置地層極為復(fù)雜，地層變形影響范圍較大。因此，施工中應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)控量測，并及時(shí)反饋給施工。圖8為上行線330環(huán)到355環(huán)盾構(gòu)下穿天福大廈沿隧道縱向地表沉降圖。從圖中可看出，盾構(gòu)兩次施工均對地層造成沉降，但影響不大，兩次累積沉降不到10 mm。長期監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，盾構(gòu)施工完成后該段地表繼續(xù)沉降，各監(jiān)測點(diǎn)沉降值均在20 mm內(nèi)，小于控制值。

圖8 上行線掘進(jìn)沿隧道縱向地表沉降曲線

4 結(jié)論

(1)通過施工期間監(jiān)控量測發(fā)現(xiàn)盾構(gòu)施工引起天福大廈各監(jiān)測點(diǎn)整體均勻下沉；通過施工后長期監(jiān)控觀測，天福大廈各監(jiān)測點(diǎn)累積沉降值均在9 mm內(nèi)，且基本穩(wěn)定。天福大廈的實(shí)際變形值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于建筑物變形控制值，大廈處于安全狀態(tài)。

(2)盾構(gòu)施工對上海知音兩棟住宅樓的影響較小，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，盾構(gòu)施工期間建筑物監(jiān)測點(diǎn)最大沉降量均不足1 cm，且迅速達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。盾構(gòu)兩次下穿上海知音租售中心時(shí)引起該建筑的沉降較大，最大值-47.34 mm，接近控制值50 mm，但隨著施工向前推進(jìn)，盾構(gòu)機(jī)遠(yuǎn)離該建筑，變形迅速達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，建筑的結(jié)構(gòu)安全未受明顯影響。

(3)盾構(gòu)下穿天福大廈期間，地表沉降未出現(xiàn)異常，沉降值遠(yuǎn)小于控制值。經(jīng)過長期觀測，隧道地表在逐漸下沉，但地表累積沉降量仍然遠(yuǎn)小于控制值。

綜上，盾構(gòu)下穿天福大廈施工未影響天福大廈本身及周邊建筑的結(jié)構(gòu)安全與正常使用，累積地表沉降量遠(yuǎn)小于控制值，優(yōu)質(zhì)地完成了本段盾構(gòu)施工。

[1] 龐旭卿. 監(jiān)控量測在地鐵區(qū)間隧道盾構(gòu)施工中應(yīng)用[J]. 低溫建筑技術(shù),2011,(9):107-108

[2] 張金菊. 盾構(gòu)隧道引起土體變形分析研究[D].浙江大學(xué),2006

[3] JGJ8-2007建筑變形測量規(guī)范[S]

[4] DG/TJ08-2001-2006基坑工程施工監(jiān)測規(guī)程[S]