孫衍建
(山東省魯南地質(zhì)工程勘察院,山東兗州272100)
·巖土工程·
人行過街地道施工沉降監(jiān)測研究
孫衍建*
(山東省魯南地質(zhì)工程勘察院,山東兗州272100)
城市淺埋地下工程地質(zhì)條件差、自穩(wěn)能力差、承載力小、變形快,施工過程中極易發(fā)生坍塌或大的沉降,必須進(jìn)行沉降監(jiān)測。介紹了城市人行過街地道施工中沉降監(jiān)測點的布設(shè)方法、沉降觀測的步驟及數(shù)據(jù)處理方法,并介紹了沉降監(jiān)測中應(yīng)該注意的問題,為以后類似工程的沉降監(jiān)測提供了借鑒。
沉降監(jiān)測;人行過街地道;淺埋暗挖法;數(shù)據(jù)處理
為了不影響城市交通及周邊建筑物的使用,人行過街地道施工多采用淺埋暗挖法[1-2],施工流程是:先打設(shè)管棚或超前小導(dǎo)管并注漿加固地層;地層加固后,分臺階或分部短進(jìn)尺開挖,及時初期支護(hù);施作防水層;完成鋼筋混凝土二次初砌;為避免開挖引起的地層沉降危及道路、管線及周邊建筑物安全,進(jìn)行全面的沉降監(jiān)測。即“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測”的方針[3]。
人行過街地道開挖時,地表沉降大,且沉降量與地道埋深、地層條件等關(guān)系密切;由于地道埋深淺,拱頂粘土層較薄,且與雜填土等結(jié)合為軟弱結(jié)構(gòu)面,開挖后圍巖土體自穩(wěn)性及成拱效應(yīng)差,由地層損失引起的地表沉降明顯,易發(fā)生冒頂事故,可能造成地面塌陷,對周邊建(構(gòu))筑物及地下管線產(chǎn)生嚴(yán)重威脅,因此必須進(jìn)行沉降監(jiān)測。
2.1 項目概況
該人行過街地道工程位于城市中心繁華地帶,交通繁忙,周邊建筑密集。主通道長72m,寬10m,垂直穿越道路。路面下管線繁多,有通訊、電力、給水、熱力等,管頂埋深0.5m至1.8m不等。主通道采用淺埋暗挖法施工,由兩側(cè)豎井雙向掘進(jìn),采用控制沉降效果較好的CRD工法分6部開挖。
2.2 工程地質(zhì)條件
該項目場地土層自上而下分述如下:
①-1雜填土:灰褐色,稍濕—濕,土質(zhì)松散不均,含碎石、砂礫、建筑垃圾;該層分布于整個場地,層厚0.6~2.6m。
②-1砂質(zhì)粉土:灰—灰黃色,濕—飽和,稍密—中密,含大量云母屑和氧化物,土層稍具層理結(jié)構(gòu),局部為粘質(zhì)砂土,該層搖震反應(yīng)迅速—中等,切面粗糙,干強(qiáng)度及韌性低,分布于全場,層頂埋深0.6~3.9m,層厚1.2~4.6m。
②-2砂質(zhì)粉土:灰—灰黃色,飽和,中密局部稍密。富含云母屑和氧化物渲染紋網(wǎng),局部夾雜粘質(zhì)粉土,土層具微層理結(jié)構(gòu),該層搖震反應(yīng)迅速—中等,切面粗糙,干強(qiáng)度及韌性低,分布于全場,層頂埋深2.8~6.2m,層厚3.8~8.2m。
②-3砂質(zhì)粉土夾粉砂:淺灰—青灰色,飽和,中密局部密實狀。富含云母屑和氧化物渲染紋網(wǎng),局部夾雜粉砂,土層具微層理結(jié)構(gòu),該層搖震反應(yīng)迅速—中等,切面粗糙,干強(qiáng)度及韌性低,分布于全場,層頂埋深7.8~12.2m,層厚4.8~9.6m。
③淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土:飽和,軟塑。切面光滑,干強(qiáng)度及韌性低,局部夾薄層狀粉土,薄層厚度約1~6mm。具腐臭味,含有機(jī)腐殖質(zhì)、貝殼碎屑及云母。全場分布,層厚8.8~15.1m。
該人行地道暗洞頂部埋深為4.5~4.8m,開挖高度約5.6m,主要穿越于②-2、②-3的砂質(zhì)粉土層中??辈鞎r測得場地地下水埋深為1.3m,由于地下水埋深較淺,穿越土層均為飽和砂質(zhì)粉土,滲透系數(shù)大,工程地質(zhì)條件一般,擾動后性質(zhì)變化大,施工難度較大。
3.1 沉降觀測點的布設(shè)
該項目共布設(shè)3個基準(zhǔn)點?;鶞?zhǔn)點布設(shè)在工程影響范圍之外且地質(zhì)環(huán)境穩(wěn)定的地方。路面上的沉降監(jiān)測點垂直與開挖方向成橫斷面狀布設(shè),每隔8m布設(shè)一個監(jiān)測斷面,監(jiān)測斷面分別編號為A、B、C-I。每隔3m布設(shè)一個沉降監(jiān)測點,每條監(jiān)測斷面布設(shè)11個沉降監(jiān)測點,沉降監(jiān)測點編號采用斷面號加序號方式,監(jiān)測斷面的中點位于通道中軸線上。地道拱頂監(jiān)測點隨著開挖及時布設(shè),與地表沉降監(jiān)測斷面布設(shè)在同一位置上。
3.2 沉降觀測
在沉降觀測前聯(lián)測3個基準(zhǔn)點,隨著沉降監(jiān)測的進(jìn)行每隔10d復(fù)測1次,已檢驗基準(zhǔn)點的穩(wěn)定性?;鶞?zhǔn)點聯(lián)測嚴(yán)格按照一等水準(zhǔn)測量要求進(jìn)行。沉降監(jiān)測點測量采用二等水準(zhǔn),自暗洞開挖前10d開始監(jiān)測,到襯砌封閉,沉降穩(wěn)定時結(jié)束;拱頂沉降監(jiān)測應(yīng)在開挖到樁號且安裝好點元器件后及時進(jìn)行,至二次襯砌施工沉降觀測點被隱蔽破壞為止。沉降監(jiān)測正常情況下1~2d觀測一次,特殊情況下每天觀測1~2次。沉降監(jiān)測要堅持“五定”的原則[4],即基準(zhǔn)點和沉降監(jiān)測點點位要穩(wěn)定;觀測使用的儀器設(shè)備要固定;測量人員要固定;觀測時周邊環(huán)境要基本一致;觀測路線、鏡位、程序要固定。以上措施可以使所測結(jié)果具有統(tǒng)一的趨向性,保證各次監(jiān)測結(jié)果與首次觀測結(jié)果更具可比性,使觀測得到的沉降量更加真實準(zhǔn)確。
拱頂沉降監(jiān)測時使用倒尺法將高程傳遞至豎井中,然后再進(jìn)行監(jiān)測,方法見圖1。
圖1 拱頂?shù)钩叻ǔ两涤^測示意圖
若A尺讀數(shù)為a,B尺讀數(shù)為b,C尺讀數(shù)為c,D尺讀數(shù)為d,O處鋼釘直徑為o,則A、D兩點間的高差h=b-a+o+c-d,由此即可將地面高程傳遞到地道拱頂?shù)某两涤^測點上。
3.3 數(shù)據(jù)處理及分析
3.3.1 觀測精度
可以看出,該工程沉降監(jiān)測方法為傳統(tǒng)的一、二等水準(zhǔn)測量,只要嚴(yán)格執(zhí)行GB/T12897-2006《國家一、二等水準(zhǔn)測量規(guī)范》、JGJ8-2007《建筑變形測量規(guī)范》,即可滿足精度要求。
經(jīng)精度統(tǒng)計,該工程各期沉降監(jiān)測的環(huán)閉合差、每千米水準(zhǔn)測量的偶然中誤差、每千米水準(zhǔn)測量的全中誤差均小于限差的1/2,精度較高。
3.3.2 沉降量分析
(1)典型沉降監(jiān)測點沉降情況。選擇斷面中點作為典型沉降監(jiān)測點進(jìn)行分析。在斷面位置開挖前,受到施工影響,有輕微沉降,但不明顯;開挖后,沉降速度加快,最大沉降量可達(dá)30~40mm,約占總沉降量的60%;初支閉合后,沉降較緩慢,并逐步趨于穩(wěn)定;二次襯砌后,沉降處于穩(wěn)定狀態(tài)。
(2)典型監(jiān)測斷面沉降情況。根據(jù)多條沉降斷面監(jiān)測結(jié)果,沉降量最大的監(jiān)測點均位于地道中線附近,沉降量隨著到地道中線距離的增大而降低,遠(yuǎn)離地道施工范圍10m后,沉降不明顯??梢哉J(rèn)為,地道施工對地面沉降的影響范圍約10m。
(3)拱頂監(jiān)測點。與地面典型沉降監(jiān)測點沉降情況類似,初期支護(hù)結(jié)構(gòu)閉合成環(huán)前,拱頂中部沉降急劇下降,沉降量占總沉降量的70%~80%;初支結(jié)構(gòu)閉合成環(huán)后,位于中部的測點沉降稍有增加,兩邊分部的拱頂沉降基本穩(wěn)定。
(1)城市人行過街地道施工中一般工程地質(zhì)條件較差,地質(zhì)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,必須及時進(jìn)行沉降監(jiān)測工作,防患于未然。發(fā)現(xiàn)沉降異常及時匯報,與甲方、施工方、監(jiān)理方共同分析發(fā)生沉降的原因,并采取必要的措施。
(2)城市人行過街地道多處于鬧市區(qū)繁華地帶,交通繁忙,車輛通行產(chǎn)生的震動極大,影響測量成果精度。應(yīng)該盡量選擇車輛較少時進(jìn)行觀測,減少外界因素對沉降監(jiān)測結(jié)果的影響。
(3)使用倒尺法進(jìn)行拱頂沉降監(jiān)測計算時,應(yīng)注意倒尺讀數(shù),且從地面往地道進(jìn)行高程傳遞時要考慮O點處鋼釘?shù)闹睆?。同時,為方便扶尺,保證倒尺觀測時水準(zhǔn)尺豎直,應(yīng)在水準(zhǔn)尺上部反向加裝一個圓水平氣泡。
在城市人行過街地道施工中,為了保證施工的安全進(jìn)行,必須進(jìn)行沉降觀測。由于地道施工的特殊性,為了反映真實沉降情況,沉降觀測點應(yīng)該按照斷面形式布設(shè),同時布設(shè)地道拱頂監(jiān)測點。地面往地道中高程傳遞時,可以選用倒尺法,同時計算時需要注意倒尺讀數(shù)及鋼釘直徑。若想更加詳細(xì)地了解變形情況,可以采用深層土體水平位移、深層分層沉降等監(jiān)測方法。
[1]劉波,曹波,劉芳,等.北京地鐵暗挖隧道變形監(jiān)測與穩(wěn)定性數(shù)值分析[J].地下空間與工程學(xué)報,2011,7(3):518-525.
[2] 羅燕華.用淺埋暗挖法在軟土地層中施工人行過街地道[J].中國市政工程,2009(3):78-80.
[3]周志峰,繆永華,徐敏.城市人行地道淺埋暗挖法施工的沉降監(jiān)測分析[J].城市勘測,2009(1):147-150.
[4]韓正,杜海霞,龍飛,等.高層建筑沉降觀測及數(shù)據(jù)分析[J].城市勘測,2009(1):108-110.
TU478
A
1004-5716(2015)09-0001-03
2014-09-16
孫衍建(1982-),男(漢族),山東肥城人,工程師,現(xiàn)從事地質(zhì)測繪、工程測量、地籍測繪工作。