郭 穩(wěn)，李鵬飛，鮑 艷，張明聚，高 陽(yáng)，王國(guó)權(quán)，李 瑞，段憲鋒

(1.北京工業(yè)大學(xué)城市與工程安全減災(zāi)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100124；2.石家莊鐵道大學(xué)大型結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)與控制研究所，石家莊 050043；3.休斯頓大學(xué)，休斯頓 77204；4.中鐵十七局集團(tuán)第六工程有限公司，福州 350014；5.中國(guó)鐵建華北投資發(fā)展有限公司，石家莊 050051)

隨著我國(guó)地下軌道交通建設(shè)的快速發(fā)展，涌現(xiàn)出大量越江跨海盾構(gòu)隧道工程，如上海長(zhǎng)江隧道、武漢長(zhǎng)江隧道、南京長(zhǎng)江隧道、杭州慶春路過(guò)江隧道、杭州運(yùn)河隧道、海寧錢(qián)江隧道等. 盾構(gòu)下穿河道時(shí)，隧道覆土深度變薄，不利于頂部土層成拱，可能導(dǎo)致隧道上浮、河底冒頂、河底大面積坍塌等重大工程事故[1-3]. 因此在盾構(gòu)施工過(guò)程尤其是跨越河流過(guò)程中，對(duì)其頂部土層的變形監(jiān)測(cè)與分析尤為重要.

在盾構(gòu)穿越河流、湖泊等工程施工過(guò)程中，地表不具備排水、注漿等條件，也不具備采用水準(zhǔn)儀、全站儀等傳統(tǒng)測(cè)量手段的條件，對(duì)施工期間河床土層變形監(jiān)測(cè)和控制提出嚴(yán)峻考驗(yàn). 目前，廣大學(xué)者對(duì)盾構(gòu)施工參數(shù)與地表沉降關(guān)系的理論研究和數(shù)值模擬較多[4-7]，對(duì)地表尤其是河床變形的連續(xù)監(jiān)測(cè)則未見(jiàn)報(bào)道. 在盾構(gòu)下穿水域施工過(guò)程中，一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或設(shè)置掘進(jìn)試驗(yàn)段等手段，通過(guò)調(diào)整盾構(gòu)參數(shù)[8]或加固河床[9-10]等方法來(lái)保證下穿施工的安全. 近年來(lái)，高精度全球定位系統(tǒng)(global positioning system，GPS)在地層變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛[11-13]，張拯等[14]采用高精度GPS對(duì)某山嶺隧道施工過(guò)程中的小范圍地面沉降進(jìn)行監(jiān)測(cè)，將GPS監(jiān)測(cè)結(jié)果與精密水準(zhǔn)測(cè)量相比較，證明GPS監(jiān)測(cè)結(jié)果精確、可靠. 吳玉苗等[15]探討全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(global navigation satellite system，GNSS)變形監(jiān)測(cè)方案及數(shù)據(jù)處理方法，結(jié)合鹽水溝隧道工程實(shí)例驗(yàn)證了GNSS能滿(mǎn)足變形監(jiān)測(cè)的精度要求.

針對(duì)采用傳統(tǒng)測(cè)量方法難以實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)河床變形的問(wèn)題，作者以石家莊地鐵1號(hào)線(xiàn)會(huì)展中心—東莊站區(qū)間盾構(gòu)隧道下穿滹沱河工程為例，介紹基于高精度GPS靜態(tài)觀測(cè)技術(shù)的河床變形監(jiān)測(cè)方法. 首先，建立目標(biāo)區(qū)域的GPS觀測(cè)網(wǎng)，包括1臺(tái)基站和6臺(tái)監(jiān)測(cè)站；然后，采用基于區(qū)域參考框架(NChina16)的精密單點(diǎn)定位技術(shù)評(píng)估基站穩(wěn)定性；最后，采用載波相位差分技術(shù)，分別計(jì)算6臺(tái)監(jiān)測(cè)站相對(duì)于基站的三維位移時(shí)間序列. 根據(jù)盾構(gòu)隧道施工期間對(duì)河床的沉降以及橫向、縱向變形監(jiān)測(cè)，分析雙線(xiàn)盾構(gòu)隧道先行線(xiàn)與后行線(xiàn)的相互影響.

1 工程簡(jiǎn)介

石家莊地鐵1號(hào)線(xiàn)東莊站至?xí)怪行恼緟^(qū)間在K28+290 ～K28+760處下穿滹沱河主河槽，穿越段長(zhǎng)度達(dá)470.0 m(見(jiàn)圖1、2). 滹沱河是人工景觀河，水深1.6～3.5 m，河水被下游堤壩攔住，盾構(gòu)下穿河道區(qū)域水體為靜水. 區(qū)間線(xiàn)路與滹沱河道中軸線(xiàn)夾角約61°，盾構(gòu)下穿河道區(qū)間縱向坡度0.4%，滹沱河河床與隧道頂之間最小距離約14.0 m. 隧道外徑6.0 m，內(nèi)徑5.4 m，左右線(xiàn)軸間距15.2 m. 管片采用通用契型環(huán)，由3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)塊、2個(gè)鄰接塊和1個(gè)封頂塊組成，錯(cuò)縫拼裝，標(biāo)準(zhǔn)環(huán)寬度為1.2 m，管片混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C50，防水等級(jí)P10. 右線(xiàn)隧道為先行線(xiàn)，開(kāi)挖位置領(lǐng)先左線(xiàn)約400.0 m.

穿越區(qū)間位于地下水位以上. 區(qū)間穿越滹沱河段隧道拱頂?shù)貙訌纳现料轮饕獮椋?①2素填土、 ②1粉細(xì)砂、④1粉質(zhì)黏土、④3粉土、④4粉質(zhì)黏土. 盾構(gòu)開(kāi)挖范圍內(nèi)主要地層為：④1粉細(xì)砂、④4粉質(zhì)黏土、⑤1粉質(zhì)黏土. 如圖1所示.

2 GPS河床監(jiān)測(cè)方案

2.1 GPS監(jiān)測(cè)原理與數(shù)據(jù)處理方法

GPS技術(shù)是通過(guò)測(cè)量用戶(hù)與至少4顆衛(wèi)星之間的距離解算用戶(hù)的三維坐標(biāo)，用戶(hù)坐標(biāo)隨時(shí)間的變化量即為用戶(hù)位移時(shí)程. 近年來(lái)，隨著GPS接收機(jī)的不斷更新和數(shù)據(jù)處理算法的進(jìn)步，GPS定位精度逐漸提高，已能夠滿(mǎn)足大多數(shù)工程結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)的精度要求，因此，GPS技術(shù)已逐漸被用于工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)[16-18]. 與傳統(tǒng)的變形監(jiān)測(cè)方法相比，GPS具有自動(dòng)化程度高，測(cè)點(diǎn)之間無(wú)須通視，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)和靜態(tài)的實(shí)時(shí)變形監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn). 然而，由于高精度的GPS長(zhǎng)期觀測(cè)研究需要進(jìn)行繁雜的數(shù)據(jù)處理，GPS技術(shù)在工程結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用并不多見(jiàn).

GPS數(shù)據(jù)處理有兩大類(lèi)方法，絕對(duì)定位和相對(duì)定位. 絕對(duì)定位采用單個(gè)GNSS設(shè)備，根據(jù)單臺(tái)GPS接收機(jī)所記錄的觀測(cè)信號(hào)、高精度衛(wèi)星軌道和鐘差以及誤差修正模型來(lái)解算GPS天線(xiàn)相位中心的準(zhǔn)確位置[19]. 精密單點(diǎn)定位(precise point positioning, PPP)是工程結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)中應(yīng)用最廣泛的絕對(duì)定位方法之一. 相對(duì)定位采用2臺(tái)或多臺(tái)GPS設(shè)備同步觀測(cè)，其中一臺(tái)作為基站，另一臺(tái)作為觀測(cè)站. 通過(guò)衛(wèi)星和接收機(jī)之間單次或多次差分來(lái)消除衛(wèi)星鐘差和大氣誤差等共同的誤差，從而計(jì)算出觀測(cè)站相對(duì)于基站的位置時(shí)間序列. 載波相位雙差法(carrier phase double difference，CPDD)，是相對(duì)定位方法中最常用的一種. 這2種方法的詳細(xì)對(duì)比可以參考Rizos等[20]，Liu等[21]、何明憲等[22]、代桃高[23]的研究. 與絕對(duì)定位方法相比，相對(duì)定位法在GPS結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中使用較多[24-26]，這主要是因?yàn)椴罘痔幚矸椒ê?jiǎn)單，不涉及精確的絕對(duì)位置，也不涉及參考框架和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等復(fù)雜處理環(huán)節(jié)，并且能夠獲得毫米級(jí)甚至亞毫米級(jí)的相對(duì)位置精度[27-28]. 在相對(duì)定位過(guò)程中，移動(dòng)站的精度在很大程度上依賴(lài)于基站的穩(wěn)定性，所以對(duì)基站的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)至關(guān)重要.

2.2 基站及監(jiān)測(cè)站的布置

本觀測(cè)項(xiàng)目建立由1臺(tái)基站和6臺(tái)監(jiān)測(cè)站組成的永久GPS觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)，用基于穩(wěn)定局域參考框架的PPP技術(shù)評(píng)價(jià)基站的穩(wěn)定性，用載波相位差分技術(shù)解算觀測(cè)臺(tái)站相對(duì)于基站的相對(duì)位移. 在盾構(gòu)隧道下穿滹沱河區(qū)間內(nèi)選取3個(gè)斷面監(jiān)測(cè)河床變形，每個(gè)斷面內(nèi)左、右線(xiàn)上分別安裝1個(gè)監(jiān)測(cè)站，并按照掘進(jìn)方向依次編號(hào)為左線(xiàn)GPS1、GPS3、GPS5，右線(xiàn)GPS2、GPS4、GPS6，見(jiàn)圖1、2.

各監(jiān)測(cè)站GPS天線(xiàn)均安裝在φ100×3的鋼管頂端，鋼管高出水面約2 m，鋼管底部澆筑于800 mm×800 mm×600 mm的鋼筋混凝土基座中，基座在盾構(gòu)進(jìn)入穿河區(qū)間之前2個(gè)月被沉入河底. 為增強(qiáng)鋼管和基座的穩(wěn)定性，在鋼管上焊接4個(gè)斜撐，直接插入河床底部. 太陽(yáng)能電池板和配電箱安裝在獨(dú)立的支架上，每塊太陽(yáng)能電池板為同斷面上2臺(tái)GPS接收機(jī)提供電源，見(jiàn)圖3.

3 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理

3.1 基站穩(wěn)定性分析

本觀測(cè)方案擬用短基線(xiàn)的載波相位差分技術(shù)解算各監(jiān)測(cè)站的變形，因此基站的穩(wěn)定性直接影響河床變形監(jiān)測(cè)精度. 為評(píng)估基站的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，本文采用PPP技術(shù)解算基站在全球參考框架(IGS14)中24 h連續(xù)觀測(cè)的平均位置，然后將相對(duì)于全球參考框架的位置轉(zhuǎn)換到一個(gè)穩(wěn)定的局域參考框架[29]，以避免長(zhǎng)期靜態(tài)觀測(cè)中地球板塊運(yùn)動(dòng)造成的影響. 本文選用Wang等[30]建立的華北穩(wěn)定參考框架(NChina16)為局域參考框架. 該參考框架在水平方向的穩(wěn)定性(精度)約為1.0 mm/a，在垂直方向約為 1.5 mm/a. 穩(wěn)定臺(tái)站相對(duì)于該參考框架的3個(gè)方向(東西、南北、垂直方向)位移時(shí)間序列將保持水平，即場(chǎng)地速度接近零.

PPP技術(shù)的變形測(cè)量精度通常用長(zhǎng)期穩(wěn)定GPS臺(tái)站的位移時(shí)間序列的均方根誤差(root mean square of errors，RMSE)來(lái)評(píng)估[31-32]. 圖4為采用PPP技術(shù)解算的基站和監(jiān)測(cè)站GPS1相對(duì)于華北穩(wěn)定參考框架(NChina16)從2018年4月到12月的位移時(shí)程，其中每天的位移由24 h的觀測(cè)結(jié)果解算得到. 選取基站從4月18日到12月7日的位移時(shí)程來(lái)評(píng)價(jià)PPP技術(shù)24 h平均測(cè)量的精度. 在豎直、南北、東西3個(gè)方向上的RMSE分別為9.6、2.8、2.9 mm. 觀測(cè)點(diǎn)GPS1的位移時(shí)程表明該臺(tái)站在5月26日經(jīng)歷了比較明顯的豎向位移(沉降)，在水平方向的位移不明顯. 盾構(gòu)在5月26日10時(shí)下穿GPS1的位置，24 h單點(diǎn)絕對(duì)定位的精度不足以精確辨別GPS1在盾構(gòu)通過(guò)前后的微小位移，因此本文用載波相位差分方法解算觀測(cè)點(diǎn)相對(duì)于基站的相對(duì)位移時(shí)程. 根據(jù)Wang[33]的研究，載波相位差分法在基線(xiàn)小于約2 km的情況下，24 h連續(xù)觀測(cè)能夠達(dá)到亞毫米級(jí)的變形觀測(cè)精度.

3.2 觀測(cè)點(diǎn)的位移時(shí)程

為了更加方便研究掘進(jìn)過(guò)程中，測(cè)點(diǎn)位移與開(kāi)挖方向之間的關(guān)系以及2條隧道開(kāi)挖時(shí)的相互影響，作者將載波相位雙差法解算結(jié)果在水平面內(nèi)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)63.7°，建立以掘進(jìn)方向?yàn)閄軸(縱向)，以垂直隧道軸線(xiàn)為Y軸(橫向，從左線(xiàn)到右線(xiàn)方向?yàn)檎?的平面坐標(biāo)系，如圖5所示.

由各監(jiān)測(cè)站位置可得到各監(jiān)測(cè)站對(duì)應(yīng)的里程及環(huán)號(hào)，根據(jù)盾構(gòu)施工監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)可判斷出盾構(gòu)開(kāi)挖面經(jīng)過(guò)監(jiān)測(cè)站的時(shí)間，見(jiàn)表1. 采用載波相位雙差法分別解算其在觀測(cè)間隔為24 h和1 h的平均位置，從而獲得觀測(cè)臺(tái)站GPS1從4月10日到12月16日的觀測(cè)結(jié)果，見(jiàn)圖6. 在24 h連續(xù)觀測(cè)情況下，對(duì)GPS1位移時(shí)程去除盾構(gòu)施工影響后計(jì)算在豎直方向、水平橫向和水平縱向的RMSE分別為0.7、0.4、0.5 mm，觀測(cè)精度可達(dá)到亞毫米級(jí). 觀測(cè)間隔為1 h的情況下，GPS1位移時(shí)程去除盾構(gòu)施工影響后在豎直方向、水平橫向和水平縱向的均方根誤差分別為8.7、5.6、9.6 mm，觀測(cè)精度達(dá)到毫米級(jí).

采用載波相位雙差法解算6臺(tái)監(jiān)測(cè)站在24 h連續(xù)觀測(cè)下的位移時(shí)間序列，見(jiàn)圖7. 圖7(a)(b)(c)分別表示GPS1和GPS2、GPS3和GPS4、GPS5和GPS6在豎直方向以及水平橫向、水平縱向的位移時(shí)程，圖中黑色虛線(xiàn)表示盾構(gòu)經(jīng)過(guò)右線(xiàn)各監(jiān)測(cè)站的時(shí)間，紅色虛線(xiàn)表示盾構(gòu)經(jīng)過(guò)左線(xiàn)各監(jiān)測(cè)站的時(shí)間. 由圖7可見(jiàn)，在豎直方向上，GPS1和GPS2在盾構(gòu)通過(guò)過(guò)程中產(chǎn)生明顯的永久沉降，累計(jì)約23 mm和20 mm；GPS3和GPS6觀測(cè)到比較輕微的永久沉降，累計(jì)約10 mm；GPS4和GPS5未觀測(cè)到明顯的地面沉降. 在沿隧道軸線(xiàn)方向(水平縱向)上，各監(jiān)測(cè)站中只有GPS1位移較大，其他均較??；在垂直隧道軸線(xiàn)方向(水平橫向)上，各監(jiān)測(cè)站位移主要表現(xiàn)為在盾構(gòu)經(jīng)過(guò)時(shí)向著相鄰線(xiàn)路靠攏，其中，在先行線(xiàn)影響下，各監(jiān)測(cè)站水平橫向位移相對(duì)較小，在后行線(xiàn)影響下，各監(jiān)測(cè)站水平橫向位移較大，且先行線(xiàn)上監(jiān)測(cè)站的水平橫向位移比后行線(xiàn)上監(jiān)測(cè)站的水平橫向位移更大.

表1 各監(jiān)測(cè)站對(duì)應(yīng)環(huán)號(hào)及盾構(gòu)經(jīng)過(guò)時(shí)間

先行線(xiàn)對(duì)后行線(xiàn)上方各監(jiān)測(cè)站的影響在豎直方向上較明顯，水平方向引起的河床變形則很輕微(小于5 mm)，而后行線(xiàn)對(duì)先行線(xiàn)上方監(jiān)測(cè)站的影響主要表現(xiàn)在水平橫向上，在垂直方向幾乎沒(méi)有影響. 在后行線(xiàn)的影響下，先行線(xiàn)上的GPS2向后行線(xiàn)靠攏約1.0 cm，先行線(xiàn)上GPS6向后行線(xiàn)靠攏約1.5 cm.

4 河床變形分析

4.1 河床沉降

由圖2可見(jiàn)，GPS1、GPS2所在位置隧道埋深相對(duì)其他4個(gè)監(jiān)測(cè)站稍淺(約2.0 m),且GPS1、GPS2所在河床地層中雜填土土層相對(duì)較厚，根據(jù)地質(zhì)勘查報(bào)告，該土層相對(duì)松散，故而GPS1、GPS2測(cè)站在盾構(gòu)施工過(guò)程中沉降量明顯大于其他4個(gè)監(jiān)測(cè)站.

圖8、9所示為采用相對(duì)定位法獲取的GPS1和GPS2的每小時(shí)縱向沉降曲線(xiàn). 由圖8、9可見(jiàn)，GPS1處沉降約開(kāi)始于5月25日12時(shí)，GPS2處沉降約開(kāi)始于4月27日6時(shí)，根據(jù)盾構(gòu)施工記錄，GPS1沉降開(kāi)始于刀盤(pán)距離測(cè)點(diǎn)約18.0 m時(shí)，GPS2沉降開(kāi)始于刀盤(pán)距離測(cè)點(diǎn)約25.0 m時(shí)，即沉降在掌子面前方3～4倍盾構(gòu)直徑的地方開(kāi)始出現(xiàn). GPS1在開(kāi)始沉降之前存在輕微隆起，最大沉降速率約為5 mm/d.

GPS1在開(kāi)挖刀盤(pán)到達(dá)前約18 m時(shí)，沉降速率迅速增大，從刀盤(pán)即將到達(dá)測(cè)點(diǎn)下方直至盾尾脫出，沉降速率基本維持不變，盾尾脫出后沉降速率略有增大，然后逐漸減小. GPS2在開(kāi)挖刀盤(pán)到達(dá)前約15.0 m時(shí)，沉降速率逐漸增大，直至盾尾脫出，盾尾脫出后，沉降速率逐漸減小. GPS監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，GPS1和GPS2沉降速率都是在盾尾脫出前后達(dá)到最大值.

4.2 縱向水平位移

GPS1每小時(shí)觀測(cè)到的河床縱向水平位移與到掌子面距離的關(guān)系見(jiàn)圖10. GPS1在掌子面到達(dá)之前約60.0 m時(shí)開(kāi)始向前移動(dòng)約10.0 mm，在掌子面到達(dá)之前約5.0 m時(shí)，逐漸向后回彈，前后移動(dòng)范圍達(dá)15.0 mm左右.

在盾構(gòu)施工過(guò)程中，地表縱向(沿隧道軸線(xiàn)方向)水平位移的研究較少. 陳仁朋等[34]認(rèn)為土壓平衡盾構(gòu)推進(jìn)過(guò)程中的總推力由刀盤(pán)面板阻力、刀盤(pán)開(kāi)口阻力和盾殼四周摩阻力三部分組成，并給出總推力計(jì)算的理論公式. 根據(jù)文獻(xiàn)[29]提供的理論計(jì)算公式，本工程中盾構(gòu)總推力估計(jì)值約為20.5 MN. 左線(xiàn)盾構(gòu)推進(jìn)過(guò)程中千斤頂實(shí)際總推力隨環(huán)號(hào)的變化見(jiàn)圖11. 左線(xiàn)推進(jìn)至GPS1所在環(huán)號(hào)之前，總推力均明顯大于理論計(jì)算值，而在經(jīng)過(guò)GPS3、GPS5以及右線(xiàn)各監(jiān)測(cè)站(GPS2、GPS4、GPS6)時(shí)，總推力均維持在22 MN左右，分析認(rèn)為這正是GPS1在縱向水平位移明顯的原因.

在掌子面到達(dá)GPS1下方之前約5.0 m(0.8D)時(shí)，地表縱向水平位移開(kāi)始向后回彈，掌子面逐漸遠(yuǎn)離后，縱向水平位移逐漸恢復(fù)為0. 由于孔隙水壓力不透水邊界為1D范圍[35]，因此在掌子面距離監(jiān)測(cè)站約5.0 m時(shí)，GPS1位于刀盤(pán)開(kāi)挖所產(chǎn)生的滲透邊界以?xún)?nèi)，測(cè)站下方土體產(chǎn)生應(yīng)力釋放，從而導(dǎo)致GPS1水平縱向位移向后回彈.

4.3 橫向水平位移

目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)雙線(xiàn)盾構(gòu)隧道先行線(xiàn)與后行線(xiàn)在施工過(guò)程中的相互影響問(wèn)題進(jìn)行了大量研究，但主要以理論分析、數(shù)值模擬和模型試驗(yàn)為主. 丁智等[36]對(duì)軟土地區(qū)雙線(xiàn)盾構(gòu)施工過(guò)程中先行線(xiàn)與后行線(xiàn)在地表沉降變形中的相互影響進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)后行線(xiàn)對(duì)地表沉降的影響更大，但沒(méi)有涉及先行線(xiàn)與后行線(xiàn)在地表水平位移中的相互影響. 劉瑋等[37]以廣佛城際鐵路隧道為例，通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，分析了后行線(xiàn)施工對(duì)先行線(xiàn)管片水平附加位移量的影響，但沒(méi)有監(jiān)測(cè)地表變形. 本文根據(jù)GPS實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)雙線(xiàn)盾構(gòu)施工過(guò)程中先行線(xiàn)和后行線(xiàn)在地表水平位移中的相互影響進(jìn)行分析.

在本觀測(cè)項(xiàng)目中，各監(jiān)測(cè)站橫向(垂直隧道軸線(xiàn)方向)水平位移主要發(fā)生于左線(xiàn)(后行線(xiàn))盾構(gòu)經(jīng)過(guò)各監(jiān)測(cè)站時(shí)，見(jiàn)圖7. 在右線(xiàn)(先行線(xiàn))施工影響下，河床水平橫向變形較小，只有GPS1和GPS2記錄到約5.0 mm的水平橫向位移. 在后行線(xiàn)施工影響下，先行線(xiàn)上各監(jiān)測(cè)站橫向水平位移相對(duì)較大. 后行線(xiàn)對(duì)水平橫向位移的影響見(jiàn)圖12. 在后行線(xiàn)盾構(gòu)通過(guò)時(shí)，位于先行線(xiàn)上的各監(jiān)測(cè)站(GPS2、GPS4、GPS6)橫向水平均為負(fù)(即向后行隧道軸線(xiàn)方向靠攏)；位于后行線(xiàn)上的各監(jiān)測(cè)站中，GPS1和GPS3距離后行隧道軸線(xiàn)較近，水平橫向位移幾乎為0，GPS5位于后行隧道右側(cè)，橫向水平為正(向后行隧道軸線(xiàn)方向靠攏). 在后行線(xiàn)施工影響下，線(xiàn)路中心兩側(cè)河床均向后行隧道軸線(xiàn)方向靠攏. 對(duì)后行隧道軸線(xiàn)左側(cè)各監(jiān)測(cè)站(GPS1、GPS2、GPS3、GPS4、GPS6)水平橫向位移進(jìn)行擬合可見(jiàn)，在后行線(xiàn)左側(cè)，河床水平橫向位移與到后行線(xiàn)軸線(xiàn)之間的橫向距離呈線(xiàn)性關(guān)系，后行線(xiàn)施工在其左側(cè)的影響范圍約為23 m (3.5D). 由于后行線(xiàn)右側(cè)只有GPS5一個(gè)測(cè)站，故本文暫不對(duì)線(xiàn)路右側(cè)水平橫向位移影響范圍進(jìn)行討論.

5 結(jié)論

1) 基于高精度GPS技術(shù)的地鐵隧道下穿河道引起河床變形的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)方法具有精度高、自動(dòng)化、全天候監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn). 該方法可根據(jù)工程需要解算不同時(shí)間間隔的河床平均變形(相對(duì)位移)時(shí)間序列，由24 h連續(xù)觀測(cè)值解算的平均變形可達(dá)到亞毫米級(jí)的精度，由1 h連續(xù)觀測(cè)值解算的平均變形可達(dá)到毫米級(jí)的精度. GPS相對(duì)定位方法在盾構(gòu)施工影響下的河床變形監(jiān)測(cè)中可行.

2) 在掌子面到達(dá)測(cè)站之前，河床表現(xiàn)為先隆起后沉降，沉降開(kāi)始于掌子面到達(dá)前3～4D. 沉降開(kāi)始后，速率逐漸增大，至盾尾脫出前后，沉降速率達(dá)到最大值，繼而沉降速率逐漸減小.

3) 在水平方向上，地表縱向水平位移受盾構(gòu)總推力影響比較明顯，在較大總推力影響下，地表縱向水平位移表現(xiàn)為先向前移動(dòng)，在掌子面到達(dá)測(cè)站前約0.8D時(shí)，地表縱向水平位移向后回彈，最終地表縱向水平位移在盾構(gòu)經(jīng)過(guò)后逐漸恢復(fù)為0.

4) 后行線(xiàn)對(duì)地表橫向水平位移的影響比先行線(xiàn)的影響大，且后行線(xiàn)對(duì)先行線(xiàn)上各測(cè)站的影響比對(duì)后行線(xiàn)上各測(cè)站的影響更大. 在后行線(xiàn)影響下，隧道兩側(cè)河床在水平方向上均向隧道軸線(xiàn)靠攏，后行線(xiàn)對(duì)左側(cè)河床在水平橫向上的影響范圍約為3.5D.