1 工程概况
甘家口110kV送电工程由一条双孔隧道和一条单孔 (支线) 隧道组成。工程位于北京市海淀区甘家口;双孔隧道起点为阜成路南侧现状2.0m×2.05m电力隧道;向北横穿阜成路至甘家口变电站南侧预留口;全长192.5m;隧道净空尺寸为2.0×2.3m (宽×高) ;支线隧道起点为甘家口变电站北侧预留口;先向东北;再向东穿过新建实验楼;到阜成路北一街西侧支线竖井为止;支线隧道长33m;净空尺寸为2.0×2.3m。
隧道为复合式衬砌结构;采用暗挖法施工。隧道穿越地层主要为粉质粘土、细砂、卵石层;地质情况较差;穿越主要建 (构) 筑物有阜成路、阜成路北侧绿化带下Φ1300污水管、甘家口煤气加压站、甘家口变电站等;地面道路两侧建筑物较多;地下管网密布。
为确保隧道暗挖施工中做到有效地控制地面沉降;沿线管网线路做到不断裂、不渗漏;保证地面交通和各种社会活动的正常进行;因而在施工中如何加强围岩量测、获取支护结构的受力状态和环境影响信息;以便及时调整施工参数;为安全施工服务;就显得尤为突出和重要。
2 施工监测设计
2.1 监测内容
根据该工程的特征;在施工中对以下项目进行了监测: (1) 围岩及支护状态的观察描述; (2) 地表沉降; (3) 隧道拱顶沉降; (4) 隧道收敛监测; (5) 格栅受力状况监测; (6) 建筑物倾斜监测; (7) 支护土压力监测; (8) 土体垂直位移监测; (9) 土体水平位移监测。
2.2 量测断面与测点布置
(1) 围岩及支护状态的观察描述:每开挖、支护循环作业;均需对掌子面工程地质、水文地质及支护厚度与质量进行观察、记录和描述。
(2) 地表沉降:各施工竖井井口周边、隧道每10m设置一个量测断面。竖井井口地面沉降测点在矩形井四角及各边中点各设一个。隧道每一地表沉降量测断面设10个测点 (支线隧道每断面设6个测点) ;共24个量测断面;224个测点。
(3) 隧道拱顶沉降监测:隧道内每隔10m设置一个监测断面;与地表沉降监测断面重合。每一个监测断面在隧道拱顶设置一个监测点;共44个量测断面;44个监测点。
(4) 隧道净空收敛量测量测断面布置同拱顶沉降量测;并与拱顶量测断面重合。每一个量测断面布置2对测线;分别布置在拱脚以上0.5m和墙中处;共44个量测断面;176个收敛埋设点。
(5) 格栅钢架受力状况监测:分别在隧道进出洞口、过阜成路、过煤气加压站处各设一个量测断面;共6个量测断面。每一量测断面;分别在拱顶、拱部向下5 0 0 m m、1000mm、墙脚及底部设测点;每一量测断面设8个测点;共48个测点。
(6) 建筑物倾斜监测:根据实际地面建筑物;特别是高大建筑物、特殊建筑物 (如煤气加压站) 等;距隧道外缘25m以内时;每栋建筑物观测点的数量≥6个;观测标志点设在地墙 (柱) 或基础上。
(7) 支护土体压力监测:设5个量测断面。每一量测断面;分别在拱顶、墙中和底部各设一个测点;每一量测断面设4个测点;共16个测点。
(8) 土体垂直、水平位移监测:土体垂直、水平位移监测断面选择与支护土体压力监测同断面;共5个量测断面。垂直位移监测每一个量测断面在坑道拱顶设置一个孔内多点位移计;孔内每隔1m设测点一个;水平位移监测在每一个量测断面分别在开挖轮廓外侧左右0.5m处各设一个土体水平位移测孔;孔内每隔1深设测点一个。
2.3 量测方法和频率
(1) 围岩及支护状态的观察描述采用地质罗盘、皮尺等仪器工具进行观察描述;每开挖、支护循环观察一次;直至模筑砼后结束。
(2) 地面沉降采用精密水准仪和铟钢尺等精密水准测量方式。测点用16~20钢筋头长25cm~30cm;端头磨圆。对已硬化地面用冲击钻钻孔;水泥砂浆锚固;端头露出地面0.5cm~0.8cm;对未硬化地面;用挖孔、水泥砂浆锚固;端头露出地面0.8cm~2.0cm。
监测频率:在开挖面距监测断面前5倍洞径与埋深之和开始监测;在开挖面通过量测断面1倍洞径与埋深之和范围内;每开挖循环测量1次 (或每天1次) ;5倍洞径范围内每2天1次;5倍洞径范围外每周1次;直至变形稳定或全部施工完成。
(3) 拱顶下沉和净空收敛监测拱顶下沉采用精密水准仪和倒挂钢尺形式的精密水准测量方式。带测球的测杆预埋在隧道初期支护内。隧道净空收敛量测采用收敛计量测;带测球的测杆预埋在隧道初期支护内。
监测频率:测点断面喷射砼支护后开始第一次量测;2倍洞径范围内每开挖循环测量1次 (或每天1次) ;5倍洞径范围内每2天1次;5倍洞径范围外每周1次;直至变形稳定或模筑砼后。
(4) 格栅钢架受力、支护土体压力监测:格栅钢架采用焊接JXG-1型钢弦式钢筋计和SINC052型频率仪进行量测;土体压力监测采用G D Y-2型钢弦式土压盒和频率仪进行监测。监测频率:在各量测元件埋设后进行第一次量测;以后监测频率同净空收敛监测。上述各项监测可视变化情况;适当加密监测频率。
(5) 土体垂直、水平位移监测:土体垂直位移监测采用钻孔直径1 0 0 m m;采用D W-3A型钢弦式双线圈连续激振型多点位移计和频率接收仪监测地中垂直位移;土体水平位移通过地面钻孔;用BC-5型倾斜仪量测钻孔各测点的倾斜度方式来量测。
因土中垂直位移和水平位移监测可从地面钻孔监测;因而如同地面沉降监测一样;在开挖面距量测断面前1倍洞径与埋深之和前开始量测。监测频率同地表沉降监测。
(6) 地表建筑物倾斜监测:通过在待测建筑物的墙 (或柱、基础) 上设置标志点;通过精密水准仪、铟钢尺等精密水准测量方式进行监测。监测频率:在开挖面距建筑物前5倍洞径与埋深之和开始监测;在开挖面通过建筑物1倍洞径与埋深之和范围内;每开挖循环测量1次 (或每天1次) ;5倍洞径范围内每2天1次;5倍洞径范围外每周1次;直至全部施工完成。
2.4 隧道施工中的信息反馈基本判断准则
监控量测的控制标准: (1) 地表下沉量不允许>30mm; (2) 地表沉降槽曲线最大坡度≤1/300; (3) 初期支护结构相对水平收敛值≤15mm~30mm; (4) 初期支护结构趋于基本稳定。
施工中出现下列情况之一时;立即停工;采取措施进行处理: (1) 初期支护结构喷射砼出现裂缝;且不断发展; (2) 开挖一个月后洞内水平位移不能收敛;实测位移达到危险状态的70%; (3) 位移时间曲线出现反弯突变的急剧增长现象。
2.5 监测数据处理方法
(1) 对围岩及支护状态观测;详细记录洞内各项作业、时间与进尺;描绘每一开挖断面的工程地质断面;记录描述支护厚度、质量等情况。每周绘制工程地质纵向剖面图。
(2) 对洞内变形和支护格栅应力;记录填写日变化量和累计量的日报表;绘制累计变化量与时间、累计变化量与进尺关系散点图;按下述函数关系:
σ=AT2+B T+C式中:
σ为变形值或应力值;
T为量测时间或开挖进尺;
A、B、C为回归常数。
分别对各变形值和应力值进行回归分析;根据回归曲线的拟合好坏程度;即选择相关系数或方差最小的函数为该量测数据的回归拟合曲线;并求得回归趋势;对隧道稳定和支护状态进行预测和判断。
(3) 对于地表沉降观测;除对各断面最大沉降点进行如同洞内变形观测点一样绘制沉降与时间、沉降与进尺关系散点和回归分析外;尚需绘制各量测断面各测点的沉降关系即沉降槽曲线;绘制最大沉降点沿隧道纵向的沉降关系曲线。
(4) 对孔隙水压力和结构振动测试;记录填写日报表;绘制量测值与开挖进尺的关系曲线。
3 施工监测管理
(1) 工程施工前;根据现场的实际情况 (尤其特殊建筑) 及工程的施工进度;编制详细的监测实施作业计划及其相应的保证措施。纳入施工生产计划中的一项重要内容;同时报请监理工程师和业主批准。
(2) 成立专门的监测小组;保证监测人员有确定的时间、空间和相应的监测工具;确保监测成果及时准确。
(3) 施工监测紧密结合施工步骤;测出每一施工步骤时的变形影响;同时计算出各测点的累计变形。
(4) 监测人员及时整理分析监测数据;绘制各种变形和时间的关系曲线;预测变形发展趋向;及时向总工程师、监理和业主汇报;若发现异常情况;随时与监理、业主联系;采取有效措施;做好预防。同时根据监测结果及时调整施工步骤及采取相应的技术措施;确保施工及周围环境的安全。
4 施工体会
(1) 隧道施工监测是一项繁琐而细致的工作;施工能否在安全的前提下顺利进行;施工监测起到了很重要的作用。
(2) 我国城市化进程迅速;市政工程面临较大发展;从企业的前途和命运出发;我们要下大力气培养一批过得硬的市政施工队伍;同时加强隧道施工监测专业人员的培养;使本企业在城市市政施工的领域里能够大有作为。
摘要：介绍浅埋暗挖隧道施工监测的设计与施工管理等。
关键词：暗挖隧道,施工监测,施工管理
参考文献
[1] 夏明耀, 曾进轮.地下工程设计施工手册[M].中国建筑工业出版社, 2002