王　俊　姚志軍

( 1.武漢三禾思盛路橋健康科技有限公司　武漢　430063；　2.湖北長(zhǎng)江路橋股份有限公司　武漢　430200)

某過(guò)江通道工程始發(fā)井地表施工監(jiān)測(cè)分析

王俊1姚志軍2

( 1.武漢三禾思盛路橋健康科技有限公司武漢430063；2.湖北長(zhǎng)江路橋股份有限公司武漢430200)

摘要以南京市緯三路過(guò)江通道工程江北始發(fā)井為工程背景，介紹了盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)路線上方的施工監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、測(cè)點(diǎn)布設(shè)原則及情況，結(jié)合盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)位置分析地表及周邊建構(gòu)筑物的施工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，研究地表結(jié)構(gòu)的沉降變化規(guī)律。

關(guān)鍵詞始發(fā)井施工監(jiān)測(cè)沉降數(shù)據(jù)分析

盾構(gòu)始發(fā)井位置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，盾構(gòu)掘進(jìn)使開(kāi)挖面以下的土層發(fā)生卸載[1]，臨近土層發(fā)生不同程度的變位，從而會(huì)對(duì)臨近地表及建(構(gòu))筑物的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響[2]。為掌握隧道下穿施工過(guò)程中對(duì)既有結(jié)構(gòu)的影響，預(yù)防工程破壞事故和環(huán)境事故的發(fā)生，從而為既有結(jié)構(gòu)運(yùn)營(yíng)安全提供依據(jù)，需要對(duì)盾構(gòu)始發(fā)位置施工過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)[3]。

1工程概況

南京市緯三路過(guò)江通道工程位于南京市區(qū)，上游距緯七路過(guò)江隧道約4km，下游距老南京長(zhǎng)江大橋約5km，是南京城市快速路網(wǎng)的組成部分，盾構(gòu)隧道路線呈X形走向，沿線下穿長(zhǎng)江主航道、潛洲、梅中航道及梅子洲。南線盾構(gòu)自江北工作井起始平面軸線為R 2 000m的圓曲線，全長(zhǎng)約8km。

盾構(gòu)前200m掘進(jìn)主要穿越的地層為②2淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、③1粉質(zhì)粘土夾粉砂和④1粉細(xì)砂層。盾構(gòu)始發(fā)所在地層上部為②2淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，下部為③1層粉質(zhì)粘土夾粉砂，到SDK3+612(始發(fā)60 m)后下部進(jìn)入④1層粉細(xì)砂，到SDK3+766(始發(fā)213 m)后全斷面進(jìn)入④1層。始發(fā)豎向軸線：南線隧道出洞處位于坡度為-4.459%～-4.5%豎曲線。盾構(gòu)始發(fā)井附近地層分布情況見(jiàn)圖1，盾構(gòu)始發(fā)井整體布置見(jiàn)圖2。

圖1　盾構(gòu)始發(fā)井附近地層分布情況圖

圖2　盾構(gòu)始發(fā)井整體布置圖

2測(cè)點(diǎn)布置原則

(1) 每個(gè)獨(dú)立的監(jiān)測(cè)網(wǎng)應(yīng)設(shè)置不少于3個(gè)穩(wěn)固可靠的基準(zhǔn)點(diǎn)?；鶞?zhǔn)點(diǎn)應(yīng)選設(shè)在沉降變形影響范圍以外便于長(zhǎng)期保存的穩(wěn)定位置。

(2) 工作基點(diǎn)應(yīng)選在比較穩(wěn)定的位置。對(duì)觀測(cè)條件較好或觀測(cè)項(xiàng)目較少的項(xiàng)目，可不設(shè)立工作基點(diǎn)，在基準(zhǔn)點(diǎn)上直接測(cè)量沉降變形觀測(cè)點(diǎn)。

(3) 沉降變形觀測(cè)測(cè)點(diǎn)應(yīng)設(shè)立在沉降變形體上能反映沉降變形特征的位置。

綜合考慮，自始發(fā)井沿隧道軸線每5m布設(shè)1個(gè)地表沉降點(diǎn)(DBS1～DBS9)，在DBS2，DBS6，DBS9處設(shè)置3個(gè)垂直于隧道軸線的監(jiān)測(cè)橫斷面，同時(shí)要監(jiān)測(cè)盾構(gòu)推進(jìn)路線上方的泥漿池[4]。盾構(gòu)始發(fā)井測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)圖3。

圖3　盾構(gòu)始發(fā)井監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)布置圖

3盾構(gòu)始發(fā)井監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

由于篇幅限制，現(xiàn)僅對(duì)2號(hào)橫斷面沉降數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。2號(hào)橫斷面距離始發(fā)井僅12m，處于加固區(qū)內(nèi)，故沉降較小。主要沉降發(fā)生在盾構(gòu)刀盤(pán)前及盾構(gòu)通過(guò)過(guò)程中，在盾構(gòu)通過(guò)后，沉降基本穩(wěn)定。在盾構(gòu)機(jī)到達(dá)及推進(jìn)過(guò)程中的沉降量，約占到整個(gè)沉降量的90%左右[5]。DBS2垂直軸線沉降斷面隨盾構(gòu)推進(jìn)沉降曲線見(jiàn)圖4，DBS2垂直于軸線地表沉降累計(jì)變化量曲線見(jiàn)圖5。

圖4　DBS2垂直軸線沉降斷面隨盾構(gòu)推進(jìn)沉降曲線

圖5　DBS2垂直于軸線地表沉降累計(jì)變量曲線圖

沿軸線地表沉降。根據(jù)監(jiān)測(cè)曲線圖可知，在8月13～21日期間，距離盾構(gòu)工作井25～30m的DBS4～DBS5沉降變化量大(盾構(gòu)刀盤(pán)約位于距離工作井30～40m處)，在8月21～30日期間，距離盾構(gòu)工作井38～46m的DBS6～DBS7沉降變化量大(盾構(gòu)刀盤(pán)約位于距離工作井40～85m處)，平均達(dá)20cm。根據(jù)監(jiān)測(cè)曲線可知，地表沉降在盾構(gòu)推進(jìn)至30m之前很小，在推進(jìn)至30m及58m時(shí)由于泥水壓力的變化，造成了較大的地表沉降，其中在58m時(shí)較為嚴(yán)重，影響較大。在9月2日，盾尾距泥漿池CJ10測(cè)點(diǎn)約25m后沉降基本穩(wěn)定。

8月27至9月2日期間，距離盾構(gòu)始發(fā)井84m處的DBS9(該段時(shí)間盾構(gòu)拼裝管片至30～43環(huán)，盾構(gòu)刀盤(pán)約處于距離工作井75～100m處)沉降變化較大，最大達(dá)50cm，地表沉降主要發(fā)生在盾構(gòu)刀盤(pán)推進(jìn)至測(cè)點(diǎn)附近[6]。沿軸線地表沉降累計(jì)變化量曲線見(jiàn)圖6，圖中方框內(nèi)數(shù)字表示的是盾構(gòu)機(jī)已拼裝管片的環(huán)數(shù)。

圖6　沿軸線地表沉降累計(jì)變化量曲線圖

沿軸線測(cè)點(diǎn)隨盾構(gòu)推進(jìn)沉降變化。根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)曲線圖可知，在距離盾構(gòu)工作井18m范圍內(nèi)由于該處加固，故沉降均較小，在8月16日盾構(gòu)刀盤(pán)推進(jìn)至30m左右至8月30日盾構(gòu)推進(jìn)至85m時(shí)，沉降較大，8月30日后，沉降基本穩(wěn)定，無(wú)繼續(xù)發(fā)展。該段沉降規(guī)律為在8月16日～20日，沉降最大值發(fā)生在距離始發(fā)井30m～38m處的DBS5和DBS6，在8月20日～30日，地表沉降最大值發(fā)生在距離始發(fā)井46m處的DBS7，變化值由DBS7至始發(fā)井變小。沿軸線測(cè)點(diǎn)隨盾構(gòu)推進(jìn)沉降曲線見(jiàn)圖7。

圖7　沿軸線測(cè)點(diǎn)隨盾構(gòu)推進(jìn)沉降曲線圖

近軸線泥漿池沉降測(cè)點(diǎn)隨盾構(gòu)推進(jìn)沉降變化。根據(jù)監(jiān)測(cè)曲線圖可知，在8月23日～9月2日期間(盾構(gòu)刀盤(pán)處于約距離始發(fā)井58m處)，泥漿池近盾構(gòu)軸線一側(cè)測(cè)點(diǎn)發(fā)生較大沉降變化，變化規(guī)律為沿盾構(gòu)軸線從距離盾構(gòu)始發(fā)井最遠(yuǎn)的CJ10(約60m)至距離始發(fā)井最近的CJ1逐漸變小。由此可知，泥漿池沉降主要是因?yàn)樵诙軜?gòu)推進(jìn)至CJ10附近時(shí)掌子面失穩(wěn)造成的。在盾構(gòu)推進(jìn)至CJ10測(cè)點(diǎn)之前，泥漿池沉降量均較小，在9月2日，盾尾距泥漿池CJ10測(cè)點(diǎn)約25m后沉降基本穩(wěn)定。根據(jù)監(jiān)測(cè)曲線圖可知，在8月16日～27日期間(盾構(gòu)刀盤(pán)處于約距離始發(fā)井58m處)，泥漿分離設(shè)備近盾構(gòu)軸線一側(cè)測(cè)點(diǎn)發(fā)生較大沉降變化，變化規(guī)律為基本與沿軸線地表沉降測(cè)點(diǎn)相同。在8月27日，盾尾距泥漿池CJ23測(cè)點(diǎn)約25m后沉降基本穩(wěn)定[7]。近軸線泥漿池和泥漿分離設(shè)備沉降點(diǎn)隨隧道推進(jìn)沉降曲線見(jiàn)圖8。

圖8　近軸線泥漿池沉降點(diǎn)隨隧道推進(jìn)沉降曲線圖

4結(jié)論

(1) 對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析可知，盾構(gòu)推進(jìn)過(guò)程中各階段地表沉降所占比例為：先行沉降為0%～5%；盾構(gòu)推進(jìn)過(guò)程中沉降最大，為60%～30%；盾尾空隙+后續(xù)沉降為15%～30%。所以盾構(gòu)推進(jìn)過(guò)程中應(yīng)監(jiān)測(cè)關(guān)注重點(diǎn)。

(2) 在盾構(gòu)到達(dá)前并無(wú)隆起產(chǎn)生，表明盾構(gòu)泥水壓力設(shè)定偏小。

(3) 大部分沉降均發(fā)生在盾構(gòu)推進(jìn)過(guò)程中，故應(yīng)優(yōu)化推進(jìn)過(guò)程中各項(xiàng)推進(jìn)參數(shù)，保證盾構(gòu)機(jī)操作的穩(wěn)定性，減小推進(jìn)過(guò)程中的沉降。

(4) 后續(xù)沉降所占比例偏大，建議優(yōu)化同步注漿參數(shù)。

(5) 推進(jìn)過(guò)程中盾構(gòu)姿態(tài)良好，經(jīng)分析認(rèn)為沉降主要由泥水壓力變化引起。

(6) 由于盾構(gòu)推進(jìn)過(guò)程中造成了土層脫空，沉降非常大，故沉降規(guī)律并不符合正常情況下盾構(gòu)推進(jìn)引起的沉降規(guī)律。

(7) 根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可知，目前地表沉降主要發(fā)生在盾構(gòu)機(jī)到達(dá)及推進(jìn)過(guò)程中，建議從盾構(gòu)機(jī)操作、設(shè)計(jì)及盾尾注漿等方面采取措施，減小地表沉降，保證盾構(gòu)推進(jìn)及周邊環(huán)境的安全[8]。

參考文獻(xiàn)

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[2]張巖，王萬(wàn)德. 隧道工程施工技術(shù)[M].沈陽(yáng)：東北大學(xué)出版社，2010.

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收稿日期：2014-09-05

AnalysisofSettlementofOriginalWellof
UnderwaterTunnelbyConstructionMonitoring

Wang Jun1,YaoZhijun2

(1.WuhanSanhesishengRoad&BridgeHealthyTechnologyCo.,Ltd.,Wuhan430063,China;

2.HubeiChangjiangRoad&BridgeCo.,Ltd.,Wuhan430200,China)

Abstract：Taking Nanjing City weft three pass by river channel project Jiangbei starting well as engineering background, the construction monitoring projects and the principle of sensors of ground above the shield machine are introduced. Combining with the driving position of shield machine advancing route, the surrounding construction monitoring data of structures are researched, and the settlement rules of the surrounding are analyzed, which could provide guiding reference to construction measures of starting well by shield machine.

Key words:original well; construction monitoring; data analysis of settlement

DOI10.3963/j.issn.1671-7570.2015.01.043