華林林 李純盼 王珩

中建七局安裝工程有限公司，中國·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

1 工程概況

1.1 基本情況

此次研究的項目為暗挖段地下綜合管廊項目，總長75m，結構采用矩形箱涵斷面，布置2 個艙，結構外斷面為6.35（寬）*3.7（高），自紅線向外分別為電力艙一、電力艙二，凈寬度分別為2.5m、2.6m，結構埋深約7m。

由于管廊下穿已建成通車的城市主干路，地下管線復雜，包含雨污水、電力、熱力、給水、通訊、燃氣等。地面上主要通行小轎車、公交車以及區(qū)域內施工車輛如鋼材運輸車、混凝土罐車、土方清運車等。施工中需特別注意在地面行車及地下暗挖雙重作用下對地表沉降的監(jiān)測和控制。

1.2 施工工藝流程

本項目基本工藝流程為：施工準備→鉆孔灌注樁→超前大管棚→超前小導管→掌子面預注漿→首部開挖→初期支護→后部開挖及初支→循環(huán)開挖及初支→施做防水層→二次模注混凝土→附屬工程。

現場監(jiān)控量測工作貫穿始終，其監(jiān)測重點主要在于開洞門階段監(jiān)測、暗挖隧道施工階段監(jiān)測和施工完成階段監(jiān)測。

1.2.1 開洞門階段監(jiān)測

在隧道開洞門階段為高風險施工階段，首先需加強開洞門環(huán)境及隧道出水情況的巡查；其次需加強開洞門正洞兩側隧道的臨近結構的監(jiān)測；最后在加強洞內巡查、監(jiān)測的同時，同步結合洞門上方地表沉降監(jiān)測數據分析暗挖隧道施工風險概況[4]。

1.2.2 暗挖隧道施工階段監(jiān)測

采用淺埋暗挖法進行施工的地鐵隧道，尤其是下穿高速公路，地表監(jiān)測是必不可少的工序，只有進行地表監(jiān)測，才能保證隧道和圍巖的穩(wěn)定，確保施工安全。通過對監(jiān)控量測數據的分析處理和必要的計算與判斷，可以預測和確定隧道最終穩(wěn)定時間，指導施工工序和二襯的施作時間。在隧道施工階段為一般風險施工階段，首先需根據施工進度合理安排監(jiān)測頻率，其次根據施工進度結合施工面對應地表沉降監(jiān)測數據分析隧道施工風險概況。

1.2.3 施工完成階段（一定期限內）監(jiān)測

該階段為較低風險階段，主要對工程完工后一定期限內繼續(xù)監(jiān)測相應數據，以達到對比分析、確保安全的目的。

2 監(jiān)測前準備

2.1 監(jiān)測點位布置

淺埋暗挖隧道在施工過程中不可避免地對地層產生擾動，通過采取預加固和強支護施工措施，并對通道開挖過程中的沉降進行嚴密的監(jiān)測，嚴格控制沉降值，有效保證了通道施工的安全。施工前依據施工方案編制監(jiān)測方案。暗挖工程監(jiān)測內容主要包括地表沉降監(jiān)測、地下管線沉降監(jiān)測、初期支護結構拱頂沉降監(jiān)測、初期支護凈空收斂監(jiān)測、周邊建筑物沉降變形監(jiān)測等。其中地表沉降監(jiān)測點根據施工方案每20m 設置一個斷面，在洞口處及管棚交接處加密設置。每斷面布置11 個點。

2.2 監(jiān)測點埋設

地表沉降監(jiān)測點的埋設應符合下列規(guī)定：

（1）地表沉降監(jiān)測點宜采用鉆孔方式埋設，鉆孔深度應到原狀土層，鉆孔直徑不宜小于80mm，螺紋鋼標志點直徑宜為18mm～22mm，底部將螺紋鋼標志點用混凝土與周邊原狀土體固定，底端混凝土固結長度宜為50mm，孔內可用細砂回填。

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

（3）井底墊圈面距監(jiān)測點頂高度不宜小于井深長度的1/2，且不宜小于預計的路基最大沉降量[1]。

2.3 監(jiān)測方法

本項目監(jiān)測儀器采用天寶電子水準儀Trimble DiNi 0.3監(jiān)測。觀測時應注意事項如下：

（1）對使用的電子水準儀、條碼水準尺應定期檢驗。當觀測成果異常，經分析與儀器有關時，應及時對儀器進行檢驗與校正。

（2）觀測應做到三固定，即固定人員、固定儀器、固定測站。

（3）觀測前應正確設定記錄文件的存儲位置、方式，對電子水準儀的各項控制限差參數進行檢查設定，確保符合觀測要求。

（4）應在標尺分劃線成像穩(wěn)定的條件下進行觀測。

（5）儀器溫度與外界溫度一致時方能開始觀測。

（6）數字水準儀應避免望遠鏡直對太陽，避免視線被遮擋，儀器應在符合規(guī)定的震動范圍內工作，當行車震動較大時應在震動源消失后觀測，在有地面震動時觀測，應增加觀測次數，提高觀測精度。

（7）每測段往測和返測的測站數均應為偶數，否則應加入標尺零點差改正。

（8）由往測轉為返測時，兩標尺應互換位置，并應重新整置儀器。

（9）完成閉合或附和路線時，應注意電子記錄的閉合差或附和差，確認合格后方可完成測量工作，否則應查找原因并重新測量直至合格。

3 數據分析

3.1 數據處理

觀測記錄采用電子水準儀自帶記錄程序進行，觀測完成后形成原始電子觀測文件，通過數據傳輸處理軟件傳輸至計算機，檢查合格后進行平差，得出各點高程值[2]。

觀測點穩(wěn)定性分析應符合以下要求：

（1）觀測點的穩(wěn)定性分析基于穩(wěn)定的基準點而進行的平差計算成果。

（2）相鄰的兩期觀測點的變動分析通過比較相鄰兩期的最大變形量與最大測量誤差（兩倍中誤差）來進行，當變形量小于最大誤差時，可認為該觀測點在這兩個周期內沒有變動或者變動不顯著。

（3）對多期變形觀測成果，當相鄰周期變形量小，但多期呈現出明顯的變化趨勢時，應視為有變動。

3.2 監(jiān)測控制

監(jiān)測頻率控制如表1所示。

表1 監(jiān)測頻率

監(jiān)測臨界控制值如表2所示。

表2 監(jiān)測臨界控制值

當出現下列情況之一時，應提高監(jiān)測頻率：

（1）監(jiān)測數據達到控制值。

（2）監(jiān)測數據變化較大或速率加快。

（3）開挖時發(fā)現勘察未發(fā)現的不良地質。

（4）周邊地面突發(fā)較大沉降或者出現嚴重開裂。

（5）工程發(fā)生事故后重新組織施工。

（6）出現其他影響周邊環(huán)境安全的異常情況。

（7）當出現危險事故征兆時，將實時跟蹤監(jiān)測[4]。

3.3 實測數據分析

初次采集數據時應距監(jiān)測點埋設時間保證有足夠間隔，以保證監(jiān)測點穩(wěn)定，一般在埋設觀測點15 天后進行初次采集。采集數據時注意埋設點穩(wěn)定性，對失穩(wěn)的監(jiān)測點進行處理，處理完成后另行采集初始數據。以本項目為例，當檢測到第55 期時出現第九排6 號點位和第十排1 號點位累計沉降量達到28.9mm，26.97mm，如表3所示。

表3 實測數據

累計沉降量接近臨界值30mm。介于此種情況應采用以下措施：

（1）及時觀察周圍地表情況，檢查是否出現突然沉降坑、裂縫等現象。

（2）在隧道掘進時嚴格控制施工參數及技術措施保持開挖面土體穩(wěn)定性，防止土體坍塌。

（3）嚴格控制開挖推進速度，保持各工序的連續(xù)性、及時性。

（4）對于該部分區(qū)域進行二次補漿、或采取支撐措施。

（5）提高監(jiān)測頻率，監(jiān)測結果及時反饋，嚴禁在地表沉降變化量穩(wěn)定前施工。

4 最終監(jiān)測成果分析

本工程一共采集地表沉降數據70 次，各觀測點沉降量均未超過控制值30mm，其中最大沉降量29.75mm，變化速率均未超過控制值2mm/d。監(jiān)測后期各觀測點變化幅度非常小，通過地表沉降數據表明該項目達到了設計要求，以累計變化值最大的第九排06 號點為例，其70 次變化曲線為：平直線-拋物曲線-平直線。

通過沉降曲線能看出整個施工過程：

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

（2）第20-40 次拋物曲線：累計變化量增加，表明施工期間為：開挖第九排區(qū)域至初村完成前階段，此階段是監(jiān)測控制重點時期，監(jiān)測結果應及時反饋施工保證該階段順利完成。

（3）第40-70 次平直線段：累計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。

該變化曲線符合現場實際施工情況，符合設計要求，符合地面沉降點沉降量變化的正常狀態(tài)[3]。

5 結語

為避免地下暗挖工程施工對周邊環(huán)境及支撐圍護本身的危害，采用可靠的儀器及有效的監(jiān)測方法，對暗挖段地表沉降進行系統(tǒng)性的監(jiān)測，為工程動態(tài)化設計和信息化施工提供所需的數據，從而使整個暗挖工程處于受控狀態(tài)，確保隧道及周邊環(huán)境的安全。具體還需滿足以下原則和要求：

（1）監(jiān)測的數據和資料必須完全客觀真實的反應工程的安全狀態(tài)和質量程度，以便掌握工程各施工階段的安全性和質量指標，確保工程按照預定的要求順利完成。

（2）通過監(jiān)測，掌握施工對周圍土體的影響程度，用以修改設計參數，達到信息化施工的目的。

（3）監(jiān)測數據和資料按照預警位置發(fā)出報警信息，以便對安全和質量事故做到防患于未然。

總而言之，通過暗挖施工期間對地面沉降的實時監(jiān)控量測，可以為施工提供及時、可靠的信息用以評定暗挖結構工程在施工期間的安全性及對圍邊環(huán)境的不利影響，對可能發(fā)生的危及施工安全的隱患或事故提供及時、準確的預測，從而有效采取措施，避免事故的發(fā)生。