汪順喜

（天津市市政工程設(shè)計研究院，天津市 300201）

地鐵盾構(gòu)下穿鐵路監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

汪順喜

（天津市市政工程設(shè)計研究院，天津市 300201）

結(jié)合工程實例，介紹了地鐵盾構(gòu)下穿鐵路的監(jiān)測項目及監(jiān)測方法，對穿越過程的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析總結(jié)，為今后類似的地鐵盾構(gòu)工程積累了數(shù)據(jù)和經(jīng)驗。

地鐵盾構(gòu)；地表沉降；路基豎向位移

0　引言

近年來，隨著大中城市對城市軌道交通工程的不斷投入，全國軌道交通在建和運營里程實現(xiàn)重大突破，為百姓的出行提供了極大便利。軌道交通工程往往設(shè)計在市區(qū)交通壓力較大和人流密集的區(qū)域，像城市商業(yè)中心、火車站、汽車站等繁華地段，為了減少對地上建筑的影響，車站和線路大都是敷設(shè)在地下，因此軌道交通工程會打破原有的水土壓力平衡，直接影響線路上方的地面建筑物的安全。所以在工程施工過程中必須利用可靠的監(jiān)測方法掌握地上建筑物的安全狀況，預(yù)防發(fā)生工程事故。按照國家規(guī)范要求，地鐵施工過程中施工影響范圍內(nèi)的地上建（構(gòu)）筑物都需要進行監(jiān)測，這其中最重要的莫過于國家的經(jīng)濟命脈——鐵路。鐵路在當今的經(jīng)濟社會發(fā)展中具有特殊重要的地位和作用，過大的變形會對鐵路車輛的安全運營造成不利影響。因此在施工過程中應(yīng)對鐵路線路變形進行監(jiān)測，及時將監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋產(chǎn)權(quán)及參建單位，通過調(diào)整方案降低施工對鐵路變形的影響［1，2］。

1　工程概況

天津地鐵6號線某區(qū)間采用盾構(gòu)法施工，盾構(gòu)直徑為6 410 mm，管片厚度為350 mm，環(huán)寬1 500 mm。該區(qū)間下穿一條普速鐵路路基段，現(xiàn)狀為雙線，線間距約4.45 m。該段線路采用碎石道床，鋼筋混凝土軌枕，下穿范圍內(nèi)無道岔，軌道類型為60 kg/m，為電氣化鐵路，采用接觸網(wǎng)供電。下穿鐵路起點距始發(fā)段約750 m，下穿段實際長度約24 m。隧道與鐵路交角86°。區(qū)間主要穿越⑤1、⑥1粉質(zhì)黏土層，位于⑥4粉砂層頂部，周邊地層水量豐富。穿越鐵路前采用扣軌方法對鐵軌進行加固，以防止縱向發(fā)生不均勻沉降。盾構(gòu)區(qū)間與下穿鐵路的位置關(guān)系見表1。

2　監(jiān)測方案設(shè)計

根據(jù)規(guī)范要求，為保證既有鐵路的行車安全和正常運營，在盾構(gòu)穿越鐵路期間，必須對既有線路實施監(jiān)控量測，配備計算機及相關(guān)軟件以便及以及其他特殊因素，都會影響地層沉降。該模型在結(jié)合已有的成熟理論公式，合理推算，得出適合砂性土地層的盾構(gòu)施工引起的地表沉降模型。該模型具有一定的局限性，但是對于相似的施工環(huán)境具有一定的指導意義和參考價值。

［1］葉飛.盾構(gòu)隧道同步注漿引起的地表變形分析［J］.巖土工程學報，2014.

［2］呂乾乾.地鐵盾構(gòu)隧道同步注漿施工對地層沉降影響的預(yù)測分析［D］.天津：天津大學，2012.

［3］Peck，R.B.（1969）Deep excavation and tunneling in soft ground，State of the art report.Proceedings of the 7th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering，Mexico City.1969，225-290.

［4］王金明.地鐵隧道施工引起的地表沉降及變形研究［D］.長沙：中南大學，2009.

［5］楊小禮.考慮間隙參數(shù)和地層影響的隧道地表沉降預(yù)測［J］.湖南：湖南大學學報，2008.時處理量測數(shù)據(jù)，并在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中采用設(shè)置警戒值報警系統(tǒng)，以保證對線路的全程監(jiān)控［3，4］。

表1　區(qū)間隧道與鐵路交叉位置關(guān)系

2.1監(jiān)測范圍

根據(jù)設(shè)計文件以及現(xiàn)場的具體情況，對施工影響范圍內(nèi)的鐵路，長度約70 m、寬度約為鐵路路基兩側(cè)各25 m進行監(jiān)測。

2.2監(jiān)測項目及布點數(shù)量

（1）地表沉降監(jiān)測

地面沉降測點沿鐵路軌道平行布置，共布置6排，每排19個測點，共計114個。

（2）路基豎向位移監(jiān)測

路基沉降測點沿鐵路軌道平行布置，共布置2排，兩股軌道之間各布設(shè)1排，每排19個，共計38個。

（3）接觸網(wǎng)桿監(jiān)測

盾構(gòu)區(qū)間下穿鐵路會影響到6根接觸網(wǎng)桿，需對其傾斜進行監(jiān)測，在接觸網(wǎng)桿的底部和頂部粘貼反光片，共需布設(shè)12個。

圖1為監(jiān)測布點的橫剖面圖。

圖1　監(jiān)測布點的橫剖面圖（單位：m）

2.3監(jiān)測頻率

監(jiān)測頻率以能反映監(jiān)測對象所測項目的重要變化過程，而又不遺漏其變化時刻為原則。該工程的監(jiān)測頻率按表2執(zhí)行。

表2　現(xiàn)場監(jiān)測頻率

2.4監(jiān)測控制指標

結(jié)合規(guī)范和設(shè)計文件，該工程各監(jiān)測項目的控制指標見表3。各控制值的70%作為預(yù)警值。

表3　變形控制指標

3　監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

地鐵盾構(gòu)穿越鐵路期間，通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集分析，各監(jiān)測項目的最大變化量及點位見表4。

表4　最大變化量匯總

通過上面的統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以看出，地鐵左右線穿越鐵路期間，各監(jiān)測項目的最大變化量均未超過設(shè)計控制值，最大變化量出現(xiàn)在地鐵右線穿過鐵路之后。

3.1地表沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)

地表沉降監(jiān)測點在盾構(gòu)到達前預(yù)先埋設(shè)沉降點，根據(jù)現(xiàn)場情況埋入100～120 cm圓頭鋼筋，并做好標識，待測點穩(wěn)定后，采集初始值，盾構(gòu)穿越期間按照既定的監(jiān)測頻率進行數(shù)據(jù)采集。左右線穿越期間，地表沉降監(jiān)測第2監(jiān)測斷面的時程變化曲線如圖2所示。

圖2　地表沉降監(jiān)測點變化時程圖

從圖2中的曲線可以看出，隨著盾構(gòu)往前掘進，地表沉降的變化規(guī)律為：盾構(gòu)機到達之前地表出現(xiàn)上抬，左線盾構(gòu)機穿過之后地表開始下沉，右線盾構(gòu)穿過也出現(xiàn)了下沉，但沉降速率比左線穿過時要小，后期隨著同步注漿和二次注漿的完成，地表沉降趨勢逐漸穩(wěn)定。累計沉降最大變化量出現(xiàn)在盾構(gòu)右線穿過鐵路之后累計變化量為-5.1 mm（DBC2-9），該點位在地鐵盾構(gòu)右線的上方。

3.2路基豎向位移監(jiān)測數(shù)據(jù)

路基豎向位移監(jiān)測共布設(shè)2排，埋設(shè)在鐵道兩股之間的級配碎石內(nèi)。路基豎向位移的變化趨勢與地表沉降的變化趨勢相同，見圖3。

圖3　路基豎向位移監(jiān)測時程圖

由上面的數(shù)據(jù)可以看出，最大沉降量為-5.2 mm（LJC3-11），出現(xiàn)在4月5日左右線均已穿過鐵路之后。

3.3接觸網(wǎng)桿傾斜監(jiān)測數(shù)據(jù)

地鐵穿越鐵路期間，對鐵路兩側(cè)的接觸網(wǎng)桿進行傾斜監(jiān)測。穿越期內(nèi)接觸網(wǎng)桿傾斜的最大變化量為-2.43‰，未超過規(guī)定的控制值，各接觸網(wǎng)桿在盾構(gòu)推進過程中的變化如圖4所示。

結(jié)合圖4的數(shù)據(jù)和現(xiàn)場監(jiān)測點位置發(fā)現(xiàn)，距離盾構(gòu)左右線中心線附近的測點傾斜變化明顯，距離中心線越遠，變化量越小。

圖4　接觸網(wǎng)桿傾斜

4　結(jié)論

通過對工程案例中的數(shù)據(jù)總結(jié)分析可以得出以下結(jié)論：

（1）工程現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)與設(shè)計數(shù)值模擬結(jié)果吻合；

（2）實施合理可行的變形監(jiān)測能夠反映出盾構(gòu)穿越期間鐵路的變形情況；

（3）通過實測數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，地鐵盾構(gòu)穿越鐵路過程中，地表沉降和路基豎向位移累計變化最大的點出現(xiàn)在盾構(gòu)左右線的中線處。

盡管地鐵盾構(gòu)施工技術(shù)已經(jīng)比較成熟，但在施工過程中仍會對上方運營鐵路造成一定的影響，因此在工程施工過程中必須加強監(jiān)測，保證鐵路安全運營。

參考文獻：

［1］程雄志.地鐵盾構(gòu)隧道下穿既有鐵路變形控制研究［J］.現(xiàn)代城市軌道交通，2012（6）:46-49.

［2］鄭明新，吳勇，黃文君，等，盾構(gòu)下穿鐵路框架橋中路面沉降變形規(guī)律分析［J］.西安理工大學學報，2015，3（1）:78-81.

［3］馬文.天津地鐵盾構(gòu)區(qū)間下穿鐵路情況及保護措施［J］.山西建筑，2012，38（27）：196-198.

［4］劉杰.施工監(jiān)測技術(shù)在下穿鐵路工程中的應(yīng)用［J］.天津建設(shè)科技，2014，（24）:39-40.

U455

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1009-7716（2016）06-0322-03

2016-02-22

汪順喜（1986-），男，山東肥城人，工程師，主要從事地鐵、深基坑監(jiān)測工作。