盾构法修建隧道已经成为各城市修建地铁的首选工法, 其施工速度快、对环境影响小、工期易保障等特点已得到众多业内外人士的认可。盾构法施工对环境的影响与可靠的地表沉降监测是分不开的, 由于地铁沿线各个区域的地质状况不完全相同, 同一区域不同土层的土层参数也有较大差异, 做到完全掌握沿线各处各层的土质状况是不可能的, 也是不必要的。盾构掘进过程中是必然会造成对上覆土层的扰动, 进而引起地面及邻近建筑物的高程变化。因此在修建地铁过程中加强对地表高程的监测十分必要。本文以长沙市新建铁路长株潭城际铁路树木岭盾构隧道为工程背景, 介绍了该工程的监测方案, 及对监测过程中出现的问题及问题解决方案进行了简要探讨。
1 工程概况
树木岭隧道进-香区间为双线隧道, 采用Ф9.33m的土压平衡盾构机掘进。盾构管环外径9.0m, 内径8.1m, 管环厚度45cm。隧道穿越多种地层, 始发段主要穿越第四系粉质黏土、圆砾、泥质粉砂岩。地下水位埋深0.05~10.7m, 无侵蚀性。始发段起点隧道轴线间距为14.545m, 隧道起点埋深6.5m, 下坡坡度2.5%。
隧道起始段穿越地区地表建构筑物较为密集, 多为上世纪遗留建筑, 且多为砖混结构民宅, 人口较为密集。隧道上方树木岭路为该地区的主要交通干道, 平时车流量较大且易发生交通拥堵。此外隧道上方还埋设多条综合管线及下水管道。
2 监测方案分析
为掌握盾构施工过程中地表隆陷情况及其变化规律性, 确保既有建筑物、地下管线的安全, 本工程特制订了详细的监测方案。其监测项目如下表所示。
在盾构进行推进作业时, 我方安排一名专业人员在盾构刀盘上方地表进行巡视, 一旦发现地表冒浆或者地面突然隆起、沉陷等状况立即向盾构操作人员报告, 工作人员立即停工并采取相应整改措施。
2.1 地表隆陷与建筑物、地下管线变形的监测
针对地表精准测量监控, 我们采用精准电子水平仪进行监测, 徕卡DNA03电子水准仪的精度是每公里偶然中误差为0.3mm, 同时考虑本工程监测点是按照三等垂直位移监测精度进行观测, 其视线长度小于50m, 附合路线线路长约1km。
沉降监测是根据监测基准点高程进行的, 因此牢固地基准点是精准监测的关键。基准点的形式和埋设按照二等水准点的要求进行, 其结构图如图2-1所示。
基准点数目不少于3个, 组成水准控制网。对基准点定期进行校核, 防止其本身发生变化, 以保证沉降监测结果的准确性。
由于监测工作重要性和复杂性等特点, 在盾构隧道推进的监测工程中, 选具有丰富施工经验及监测经验并有受力计算、分析能力的技术人员担任监控量测的工作, 并聘请专家与顾问, 对监测数据进行分析、研究;对监测组内部进行详细分工, 使其各负其责, 人员安排24小时2班作业监测数据分析。
在监测过程中如果监测数据出现异常情况, 并且经二次核实后确认无误, 立即出预警报告, 第一时间电话通知施工方和监理方。如果数据变化持续增加, 则加大监测频率并将监测结果及时提交给监理方和施工方, 以便采取紧急有效措施。
建筑物与地下管线变形监测与地表隆陷监测方法相同, 在每次进行水准观测时, 地表隆陷、建筑物与地下管线变形灵活穿插。一般建筑物监测点布设在房屋四角, 并确保监测点上方无异物遮挡。对于大型建筑物应加大监测点布设密度。
2.2 地层位移监测
地层位移监测是为了解盾构掘进过程中地层不同深度的垂直变位与水平变位情况, 判断盾构掘进过程中隧道开挖外轮廓土体的稳定性。我方采用CX-806D型测斜仪、配套PVC测斜管以及沉降仪、沉降磁环或者多点位移计对地层位移进行监测, 监测精度可达到±0.01mm/500mm, 探头抗震性达到50000g。地层水平位移测量采用测斜的方式, 在具有代表性的地段布设1个断面, 设置2个测孔。垂直位移监测在每一代表性的地段布设1个断面, 设置1个测孔。地层垂直位移选用土体分层沉降仪观测。地层位移由测量小组人员定期观测, 每次监测, 重复量测两次, 两次误差绝对值不大于1.0mm。数据根据水准测量结果修正后, 计算各土层沉降情况并绘制水平位移~埋设深度关系曲线和垂直位移-埋设深度关系曲线, 将监测结果附于日报中报于施工方和监理方。
3 监测结果分析
我方对每个地表监测点进行持续一个月的观测, 取得了能够准确的反应地表实际高程的变化的结果, 现将部分数据绘制曲线图, 地表高程变化曲线图如图3-1所示
从曲线图中可以明显看出盾构在各同时间的掘进位置。并且由曲线图可知, 在盾构刚刚进行推进时, 由于上覆土层较为松散, 埋深较浅及对盾构进行调试等原因, 地表沉降值较大, 已经超出预警值, 我方根据监测结果及时调整施工方案, 并对前方土层及各建筑物下方土体进行注浆加固, 并在管片拼装完成后及时进行二次注浆, 最终使每日的变化量稳定在正负两毫米之间, 有效的制止了地表变形的进一步发展, 保证了表建、构筑物的安全。
4 监测存在的问题及解决意见。
1、地下铁路建设是一项长期而艰巨的工作, 从项目动工到完工往往需要几年的时间, 在这期间难免会有工作人员的交替, 这就对要求严格的监测工作提出了一个不可忽略的挑战。我方从项目一开始就指派一名专业人员亲临现场开展工作, 每次测量小组成员变动都由该成员指导, 直到测量结果符合要求。我方这一措施使整个工程过程中工作人员素质的差异对监测结果的影响降到了最低, 保证了数据的真实性。
2、在城市地下铁路修建过程中, 由于地表建筑物布置非常杂乱, 往往会出现异物遮挡视线的情况, 为了得到全面的数据不得不频繁的进行转站工作, 这就对结果的准确性造成了一定的影响。我方在监测过程中, 在建筑物密集区域加大基准点的密度, 并对每个基准点定期进行复核, 使每次测量的中转次数降到最低, 从而保证了监测数据的可靠性。
5 结论
监控量测是各种工程施工过程中必不可少的工作, 详细的监测方案及有效的执行是这项细致工作的必要条件, 我方根据相关规范制定的监测方案及在实际监测过程中的对各种突发情况的应对措施即保证了工程的顺利进行, 又使得沿线附近的群众的人身财产按全得到了保障。
摘要：介绍了城市地铁修建过程中地表隆馅、地表建构筑物变形、地层位移的监测方案, 并对监测结果进行了简要分析, 对实际工作中存在的问题进行了简要探讨并提出了相应的解决方案。
关键词：盾构,地表隆陷,地层位移,基准点
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