華林林 李純盼 王珩

中建七局安裝工程有限公司，中國(guó)·河南 鄭州 450000

矩形斷面地下綜合管廊施工；淺埋暗挖法施工；地表沉降監(jiān)測(cè)

1 工程概況

1.1 基本情況

此次研究的項(xiàng)目為暗挖段地下綜合管廊項(xiàng)目，總長(zhǎng)75m，結(jié)構(gòu)采用矩形箱涵斷面，布置2 個(gè)艙，結(jié)構(gòu)外斷面為6.35（寬）*3.7（高），自紅線(xiàn)向外分別為電力艙一、電力艙二，凈寬度分別為2.5m、2.6m，結(jié)構(gòu)埋深約7m。

由于管廊下穿已建成通車(chē)的城市主干路，地下管線(xiàn)復(fù)雜，包含雨污水、電力、熱力、給水、通訊、燃?xì)獾?。地面上主要通行小轎車(chē)、公交車(chē)以及區(qū)域內(nèi)施工車(chē)輛如鋼材運(yùn)輸車(chē)、混凝土罐車(chē)、土方清運(yùn)車(chē)等。施工中需特別注意在地面行車(chē)及地下暗挖雙重作用下對(duì)地表沉降的監(jiān)測(cè)和控制。

1.2 施工工藝流程

本項(xiàng)目基本工藝流程為：施工準(zhǔn)備→鉆孔灌注樁→超前大管棚→超前小導(dǎo)管→掌子面預(yù)注漿→首部開(kāi)挖→初期支護(hù)→后部開(kāi)挖及初支→循環(huán)開(kāi)挖及初支→施做防水層→二次模注混凝土→附屬工程。

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)工作貫穿始終，其監(jiān)測(cè)重點(diǎn)主要在于開(kāi)洞門(mén)階段監(jiān)測(cè)、暗挖隧道施工階段監(jiān)測(cè)和施工完成階段監(jiān)測(cè)。

1.2.1 開(kāi)洞門(mén)階段監(jiān)測(cè)

在隧道開(kāi)洞門(mén)階段為高風(fēng)險(xiǎn)施工階段，首先需加強(qiáng)開(kāi)洞門(mén)環(huán)境及隧道出水情況的巡查；其次需加強(qiáng)開(kāi)洞門(mén)正洞兩側(cè)隧道的臨近結(jié)構(gòu)的監(jiān)測(cè)；最后在加強(qiáng)洞內(nèi)巡查、監(jiān)測(cè)的同時(shí)，同步結(jié)合洞門(mén)上方地表沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析暗挖隧道施工風(fēng)險(xiǎn)概況[4]。

1.2.2 暗挖隧道施工階段監(jiān)測(cè)

采用淺埋暗挖法進(jìn)行施工的地鐵隧道，尤其是下穿高速公路，地表監(jiān)測(cè)是必不可少的工序，只有進(jìn)行地表監(jiān)測(cè)，才能保證隧道和圍巖的穩(wěn)定，確保施工安全。通過(guò)對(duì)監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)的分析處理和必要的計(jì)算與判斷，可以預(yù)測(cè)和確定隧道最終穩(wěn)定時(shí)間，指導(dǎo)施工工序和二襯的施作時(shí)間。在隧道施工階段為一般風(fēng)險(xiǎn)施工階段，首先需根據(jù)施工進(jìn)度合理安排監(jiān)測(cè)頻率，其次根據(jù)施工進(jìn)度結(jié)合施工面對(duì)應(yīng)地表沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析隧道施工風(fēng)險(xiǎn)概況。

1.2.3 施工完成階段（一定期限內(nèi)）監(jiān)測(cè)

該階段為較低風(fēng)險(xiǎn)階段，主要對(duì)工程完工后一定期限內(nèi)繼續(xù)監(jiān)測(cè)相應(yīng)數(shù)據(jù)，以達(dá)到對(duì)比分析、確保安全的目的。

2 監(jiān)測(cè)前準(zhǔn)備

2.1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布置

淺埋暗挖隧道在施工過(guò)程中不可避免地對(duì)地層產(chǎn)生擾動(dòng)，通過(guò)采取預(yù)加固和強(qiáng)支護(hù)施工措施，并對(duì)通道開(kāi)挖過(guò)程中的沉降進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)測(cè)，嚴(yán)格控制沉降值，有效保證了通道施工的安全。施工前依據(jù)施工方案編制監(jiān)測(cè)方案。暗挖工程監(jiān)測(cè)內(nèi)容主要包括地表沉降監(jiān)測(cè)、地下管線(xiàn)沉降監(jiān)測(cè)、初期支護(hù)結(jié)構(gòu)拱頂沉降監(jiān)測(cè)、初期支護(hù)凈空收斂監(jiān)測(cè)、周邊建筑物沉降變形監(jiān)測(cè)等。其中地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)根據(jù)施工方案每20m 設(shè)置一個(gè)斷面，在洞口處及管棚交接處加密設(shè)置。每斷面布置11 個(gè)點(diǎn)。

2.2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)

地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)的埋設(shè)應(yīng)符合下列規(guī)定：

（1）地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)宜采用鉆孔方式埋設(shè)，鉆孔深度應(yīng)到原狀土層，鉆孔直徑不宜小于80mm，螺紋鋼標(biāo)志點(diǎn)直徑宜為18mm～22mm，底部將螺紋鋼標(biāo)志點(diǎn)用混凝土與周邊原狀土體固定，底端混凝土固結(jié)長(zhǎng)度宜為50mm，孔內(nèi)可用細(xì)砂回填。

（2）保護(hù)井壁宜采用鋼質(zhì)材料，井壁厚度宜為10mm，井底墊圈寬度宜為50mm，井深宜為200mm～300mm；井蓋宜采用鋼質(zhì)材料，井蓋直徑宜為150mm，井口標(biāo)高宜與道路地表標(biāo)高相同。

（3）井底墊圈面距監(jiān)測(cè)點(diǎn)頂高度不宜小于井深長(zhǎng)度的1/2，且不宜小于預(yù)計(jì)的路基最大沉降量[1]。

2.3 監(jiān)測(cè)方法

本項(xiàng)目監(jiān)測(cè)儀器采用天寶電子水準(zhǔn)儀Trimble DiNi 0.3監(jiān)測(cè)。觀測(cè)時(shí)應(yīng)注意事項(xiàng)如下：

（1）對(duì)使用的電子水準(zhǔn)儀、條碼水準(zhǔn)尺應(yīng)定期檢驗(yàn)。當(dāng)觀測(cè)成果異常，經(jīng)分析與儀器有關(guān)時(shí)，應(yīng)及時(shí)對(duì)儀器進(jìn)行檢驗(yàn)與校正。

（2）觀測(cè)應(yīng)做到三固定，即固定人員、固定儀器、固定測(cè)站。

（3）觀測(cè)前應(yīng)正確設(shè)定記錄文件的存儲(chǔ)位置、方式，對(duì)電子水準(zhǔn)儀的各項(xiàng)控制限差參數(shù)進(jìn)行檢查設(shè)定，確保符合觀測(cè)要求。

（4）應(yīng)在標(biāo)尺分劃線(xiàn)成像穩(wěn)定的條件下進(jìn)行觀測(cè)。

（5）儀器溫度與外界溫度一致時(shí)方能開(kāi)始觀測(cè)。

（6）數(shù)字水準(zhǔn)儀應(yīng)避免望遠(yuǎn)鏡直對(duì)太陽(yáng)，避免視線(xiàn)被遮擋，儀器應(yīng)在符合規(guī)定的震動(dòng)范圍內(nèi)工作，當(dāng)行車(chē)震動(dòng)較大時(shí)應(yīng)在震動(dòng)源消失后觀測(cè)，在有地面震動(dòng)時(shí)觀測(cè)，應(yīng)增加觀測(cè)次數(shù)，提高觀測(cè)精度。

（7）每測(cè)段往測(cè)和返測(cè)的測(cè)站數(shù)均應(yīng)為偶數(shù)，否則應(yīng)加入標(biāo)尺零點(diǎn)差改正。

（8）由往測(cè)轉(zhuǎn)為返測(cè)時(shí)，兩標(biāo)尺應(yīng)互換位置，并應(yīng)重新整置儀器。

（9）完成閉合或附和路線(xiàn)時(shí)，應(yīng)注意電子記錄的閉合差或附和差，確認(rèn)合格后方可完成測(cè)量工作，否則應(yīng)查找原因并重新測(cè)量直至合格。

3 數(shù)據(jù)分析

3.1 數(shù)據(jù)處理

觀測(cè)記錄采用電子水準(zhǔn)儀自帶記錄程序進(jìn)行，觀測(cè)完成后形成原始電子觀測(cè)文件，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸處理軟件傳輸至計(jì)算機(jī)，檢查合格后進(jìn)行平差，得出各點(diǎn)高程值[2]。

觀測(cè)點(diǎn)穩(wěn)定性分析應(yīng)符合以下要求：

（1）觀測(cè)點(diǎn)的穩(wěn)定性分析基于穩(wěn)定的基準(zhǔn)點(diǎn)而進(jìn)行的平差計(jì)算成果。

（2）相鄰的兩期觀測(cè)點(diǎn)的變動(dòng)分析通過(guò)比較相鄰兩期的最大變形量與最大測(cè)量誤差（兩倍中誤差）來(lái)進(jìn)行，當(dāng)變形量小于最大誤差時(shí)，可認(rèn)為該觀測(cè)點(diǎn)在這兩個(gè)周期內(nèi)沒(méi)有變動(dòng)或者變動(dòng)不顯著。

（3）對(duì)多期變形觀測(cè)成果，當(dāng)相鄰周期變形量小，但多期呈現(xiàn)出明顯的變化趨勢(shì)時(shí)，應(yīng)視為有變動(dòng)。

3.2 監(jiān)測(cè)控制

監(jiān)測(cè)頻率控制如表1所示。

表1 監(jiān)測(cè)頻率

監(jiān)測(cè)臨界控制值如表2所示。

表2 監(jiān)測(cè)臨界控制值

當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，應(yīng)提高監(jiān)測(cè)頻率：

（1）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)達(dá)到控制值。

（2）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變化較大或速率加快。

（3）開(kāi)挖時(shí)發(fā)現(xiàn)勘察未發(fā)現(xiàn)的不良地質(zhì)。

（4）周邊地面突發(fā)較大沉降或者出現(xiàn)嚴(yán)重開(kāi)裂。

（5）工程發(fā)生事故后重新組織施工。

（6）出現(xiàn)其他影響周邊環(huán)境安全的異常情況。

（7）當(dāng)出現(xiàn)危險(xiǎn)事故征兆時(shí)，將實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)[4]。

3.3 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析

初次采集數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)距監(jiān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)時(shí)間保證有足夠間隔，以保證監(jiān)測(cè)點(diǎn)穩(wěn)定，一般在埋設(shè)觀測(cè)點(diǎn)15 天后進(jìn)行初次采集。采集數(shù)據(jù)時(shí)注意埋設(shè)點(diǎn)穩(wěn)定性，對(duì)失穩(wěn)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行處理，處理完成后另行采集初始數(shù)據(jù)。以本項(xiàng)目為例，當(dāng)檢測(cè)到第55 期時(shí)出現(xiàn)第九排6 號(hào)點(diǎn)位和第十排1 號(hào)點(diǎn)位累計(jì)沉降量達(dá)到28.9mm，26.97mm，如表3所示。

表3 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

累計(jì)沉降量接近臨界值30mm。介于此種情況應(yīng)采用以下措施：

（1）及時(shí)觀察周?chē)乇砬闆r，檢查是否出現(xiàn)突然沉降坑、裂縫等現(xiàn)象。

（2）在隧道掘進(jìn)時(shí)嚴(yán)格控制施工參數(shù)及技術(shù)措施保持開(kāi)挖面土體穩(wěn)定性，防止土體坍塌。

（3）嚴(yán)格控制開(kāi)挖推進(jìn)速度，保持各工序的連續(xù)性、及時(shí)性。

（4）對(duì)于該部分區(qū)域進(jìn)行二次補(bǔ)漿、或采取支撐措施。

（5）提高監(jiān)測(cè)頻率，監(jiān)測(cè)結(jié)果及時(shí)反饋，嚴(yán)禁在地表沉降變化量穩(wěn)定前施工。

4 最終監(jiān)測(cè)成果分析

本工程一共采集地表沉降數(shù)據(jù)70 次，各觀測(cè)點(diǎn)沉降量均未超過(guò)控制值30mm，其中最大沉降量29.75mm，變化速率均未超過(guò)控制值2mm/d。監(jiān)測(cè)后期各觀測(cè)點(diǎn)變化幅度非常小，通過(guò)地表沉降數(shù)據(jù)表明該項(xiàng)目達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，以累計(jì)變化值最大的第九排06 號(hào)點(diǎn)為例，其70 次變化曲線(xiàn)為：平直線(xiàn)-拋物曲線(xiàn)-平直線(xiàn)。

通過(guò)沉降曲線(xiàn)能看出整個(gè)施工過(guò)程：

（1）第0-20 次平直線(xiàn)段：累計(jì)沉降量變化非常小，表明尚未開(kāi)挖到第九排區(qū)域。

（2）第20-40 次拋物曲線(xiàn)：累計(jì)變化量增加，表明施工期間為：開(kāi)挖第九排區(qū)域至初村完成前階段，此階段是監(jiān)測(cè)控制重點(diǎn)時(shí)期，監(jiān)測(cè)結(jié)果應(yīng)及時(shí)反饋施工保證該階段順利完成。

（3）第40-70 次平直線(xiàn)段：累計(jì)沉降量增加變化很小，表明施工期間為初襯和二襯完成以后階段。

該變化曲線(xiàn)符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況，符合設(shè)計(jì)要求，符合地面沉降點(diǎn)沉降量變化的正常狀態(tài)[3]。

5 結(jié)語(yǔ)

為避免地下暗挖工程施工對(duì)周邊環(huán)境及支撐圍護(hù)本身的危害，采用可靠的儀器及有效的監(jiān)測(cè)方法，對(duì)暗挖段地表沉降進(jìn)行系統(tǒng)性的監(jiān)測(cè)，為工程動(dòng)態(tài)化設(shè)計(jì)和信息化施工提供所需的數(shù)據(jù)，從而使整個(gè)暗挖工程處于受控狀態(tài)，確保隧道及周邊環(huán)境的安全。具體還需滿(mǎn)足以下原則和要求：

（1）監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)和資料必須完全客觀真實(shí)的反應(yīng)工程的安全狀態(tài)和質(zhì)量程度，以便掌握工程各施工階段的安全性和質(zhì)量指標(biāo)，確保工程按照預(yù)定的要求順利完成。

（2）通過(guò)監(jiān)測(cè)，掌握施工對(duì)周?chē)馏w的影響程度，用以修改設(shè)計(jì)參數(shù)，達(dá)到信息化施工的目的。

（3）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和資料按照預(yù)警位置發(fā)出報(bào)警信息，以便對(duì)安全和質(zhì)量事故做到防患于未然。

總而言之，通過(guò)暗挖施工期間對(duì)地面沉降的實(shí)時(shí)監(jiān)控量測(cè)，可以為施工提供及時(shí)、可靠的信息用以評(píng)定暗挖結(jié)構(gòu)工程在施工期間的安全性及對(duì)圍邊環(huán)境的不利影響，對(duì)可能發(fā)生的危及施工安全的隱患或事故提供及時(shí)、準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，從而有效采取措施，避免事故的發(fā)生。