淺談城市地鐵隧道監控量測實施方法

張肅正

（中鐵三局橋隧分公司，河北 邯鄲 056036）

淺談城市地鐵隧道監控量測實施方法

張肅正

（中鐵三局橋隧分公司，河北 邯鄲 056036）

以成都地鐵2號線一期工程土建23標段沙河堡站—站東廣場站區間暗挖隧道工程為例，按照區間隧道施工監測設計要求，開展和加強監測工作，根據實時的變形數據，分析判斷預測工程施工中周邊環境及圍護結構變形情況，采取有效措施，達到控制指導工程施工，保護周邊環境及圍護體系的目的，確保施工安全。

地鐵隧道；豎井監測；隧道監測；監測控制

1 工程概況

沙河堡站—站東廣場站區間起于沙河堡站東端，止于站東廣場站西端。下穿成都火車東站廣場，區間范圍內建筑多為1～2F磚混結構的廠房間和辦公用房，其余部分為1～3F磚混結構的農民住宅。區間暗挖隧道包括左、右兩條線路，左線隧道（ZDK39+560.468～ZDK39+927.1，長鏈 54.7 m）全長 421.332 m，其中包含停車線隧道長263.333 m，區間單線隧道157.999 m；右線單線隧道（YDK39+560.471-YDK39+927.1，長鏈49.3 m）全長415.929 m。隧道左右線各設一個豎井，豎井中心里程分別為：1號豎井YDK39+740，2號豎井ZDK39+734。本區間為礦山法隧道，單線隧道采用環形臺階法施工，停車線隧道采用CRD法施工。區間隧道埋深淺，開挖范圍內填土、黏性土、粉土、砂土、含卵石黏土、含黏土卵石、泥巖自穩性差，地下水豐富，地基土具有膨脹性。施工重點為采取有效的支護措施，防止隧道變形、垮塌，保證施工安全。

2 施工監測設計

2.1 監測內容

根據施工現場環境條件確定本工程設置以下幾方面監測內容：

（1）豎井：①圍護結構變形；②地面沉降；③支撐軸力；④土體變形；⑤地下水位；⑥格柵鋼架主筋應力；⑦建筑物沉降及傾斜；⑧錨桿桿體應力。

（2）隧道：①地面沉降；②格柵鋼架內力；③水平收斂位移；④拱頂、拱腳下沉；⑤初襯、二次襯砌應力；⑥圍巖與噴層間接觸壓力；⑦建筑物沉降及傾斜；⑧地下管線沉降；⑨錨桿桿體應力。

2.2 豎井測點布置

（1）豎井圍護結構變形布點時采用鉆孔樁，將外徑70 mm、內徑60 mm的PVC測斜管綁扎在設計位置的鋼筋架迎土面一側，頂底密封，接頭處用套管銜接并用自攻螺絲擰緊，同時用膠布封閉，隨鋼筋骨架置于人工挖孔樁內。測斜管長度底部略短于鋼筋骨架長度5 cm，頂部高出地面約10～50 cm，測斜管內的十字導槽必須有一組垂直于豎井邊線。

（2）豎井周圍地面沉降布點時點位每10～50 m一個斷面，每個斷面7～11個測點。

（3）型鋼支撐軸力監測采用表面應變計，每10～30榀鋼支撐設一對測力計。

（4）在圍護樁（或土層）上鉆孔，鉆孔內徑Ф110，孔深穿出結構體28～32 m，將在地面連接好的測斜管放入孔內，管頂高出地面約10～50 cm，埋設就位的測斜管必須保證有一對凹槽與豎井邊緣垂直。

（5）地下水位監測采用鉆機鉆孔埋設。在設計位置處用30型鉆機鉆孔至地下28～30 m深度，沖孔后放入PVC水位管，孔底安裝透水管并在其外側用濾網包裹，鉆孔空隙處用中粗砂回填至密實，以免地表水滲入影響觀測。

（6）格柵鋼架主筋應力計在鋼架加工場預先與鋼架焊好，焊接時應將鋼筋與應力計的連接桿對中之后采用對接法焊接在一起,每10～30榀鋼拱架設一對測力計。

（7）一般情況下：建（構）筑物的沉降觀測點應埋設在建（構）筑物的豎向結構上，數量視建筑物的面積和其離開挖區的距離而定，每棟建筑物不少于3個沉降觀測點，為檢核不均勻沉降的影響，高層建筑的裙房與塔樓應分別設點。每10～50 m一個斷面，每個斷面7～11個測點。

（8）錨桿桿體應力監測時所有的孔位應布置在同一垂直斷面內；水平鉆孔傾斜角度在垂直斷面內部超過5°，水平面內鉆孔與隧道壁面夾角應在85°～90°之間。鉆孔時孔徑應比量測錨桿桿體直徑大20～30 mm，擴孔深度為200～250 mm。

2.3 隧道測點布置

（1）豎井周圍地面沉降布點時點位每10～50 m一個斷面，每個斷面7～11個測點。

（2）格柵鋼架內力監測應力計可在鋼架加工場預先與鋼架焊好，焊接時應將鋼筋與應力計的連接桿對中之后采用對接法焊接在一起,每10～30榀鋼拱架設一對測力計。

（3）水平收斂位移監測按設計的測點位置使用沖擊鉆打孔，將帶膨脹螺栓的測樁安置入孔中，然后擰緊螺栓使其膨脹牢固即可測試。也可鉆孔的孔徑擴大，孔中注入水泥砂漿，再將帶膨脹螺栓的測點埋入孔中，砂漿凝固即可測試。每5～100 m一個斷面，每個斷面2～3個測點。

（4）拱頂、拱腳下沉監測時在隧道拱頂中央及中央兩側各2～3m布置3個測點，在拱腳各設置1個測點，可選用水準儀來觀測測點的沉降變形。測量斷面盡可能靠近掌子面，一般在2 m的范圍內，并應保證開挖后2h內測讀初次讀數。斷面間距為10 m。在拱頂、拱腳相應測點處事先埋設鋼筋頭，測量其下沉量。每5～30 m一個斷面，每個斷面2～3個測點

（5）初襯、二次襯砌應力監測采用與格柵鋼架內力相同的監測方法。每代表性地段設1個斷面，每斷面11個測點。

（6）圍巖與噴層間接觸壓力監測時在傳感器上包裹尼龍布以免泥漿或水泥砂漿進入，在圍巖和噴層間直接安裝上壓力盒，將測量電纜順著主筋引至地面上。每代表性地段設一個斷面，每斷面15～20個測點

（7）一般情況下：建（構）筑物的沉降觀測點應埋設在建（構）筑物的豎向結構上，數量視建筑物的面積和其離開挖區的距離而定，每棟建筑物不少于3個沉降觀測點，為檢核不均勻沉降的影響，高層建筑的裙房與塔樓應分別設點。每10～50 m一個斷面，每個斷面7～11個測點。

（8）地下管線監測應根據管線年份、類型、材料、尺寸及現狀等情況，確定監測點布設。監測點宜布設在管線的節點、轉角點和變化曲率較大的部位，監測點平面間距30 m。每10～50 m一個斷面，每個斷面7～11個測點。

（9）錨桿桿體應力監測時所有的孔位應布置在同一垂直斷面內；水平鉆孔傾斜角度在垂直斷面內部超過5°，水平面內鉆孔與隧道壁面夾角應在85°～90°之間。鉆孔時孔徑應比量測錨桿桿體直徑大20～30 mm，擴孔深度為200～250 mm。

2.4 測量方法及監測頻率

（1）豎井圍護結構變形先以測斜孔底為起測基準點，以0.5 m點距由下到上進行測試，到頂后探頭旋轉108°。再次以1.0 m點距由下到上進行測試（正反方向測試可以消除儀器本身存在的系統誤差），每次測試均用全站儀測量測斜管口的偏移量，用全站儀測得的空口位移進行測斜成果的修正，經計算處理產生數據報表及測斜曲線。開挖及回填階段1次/1 d。豎井土體變形監測開挖及回填階段1次/5 d,主體施工期間1次/2 d。

（2）豎井地面沉降監測中采用精密水準儀和銦鋼尺，有高程監測網的控制水準點（基準點）對監測點進行測量。基準點每月進行檢測1次。位于公路上或不便觀察的沉降點，為符合實際情況，視距差可做適當調整。為了每次反映沉降的真實值，每次必須保證置鏡點不變、測量路線不變，但累差不可超限。采用精密水準儀和條碼尺，應按國家水準測量規范要求的檢驗項目進行檢驗和校正，豎井開挖期間1次/1 d，隧道施工期間1次/7 d。

（3）豎井地下水位在豎井降水前，測得各水位監測孔孔內水位對應于孔口的距離并換算至本基底水位初始值，以后每次測得孔內水位距水位監測孔口高度與初始水位值比較即為水位累計變量，豎井開挖期間1次/2 d。

（4）豎井建筑物沉降及傾斜監測時在開工前委派具有經驗的監測人員，仔細檢查本標段擬定監測建筑物自身裂縫及測點初始值，對發現的每一條裂縫的末端用鉛筆做一道與裂縫垂直的標志。標注旁注明：觀測時間，裂縫長度，拍照片保存。需要監測的裂縫統一編號，裂縫所在墻面上繪制坐標方格網以利于觀察和記錄，豎井開挖期間1次/1 d。

（5）隧道水平位移收斂監測采用將收斂儀測尺端的掛鉤與測點連接再將另一端與另一測點連接，適當收斂緊測尺后將其固定，再調整調節裝置使張力線與恒力線重合即可讀數。先讀鋼尺上的讀數，然后再讀百分表的讀數。兩讀數之和即為測值。利用下式計算位測線的位移量：

式中：△：測線的位移量/mm；

Ln：X時的實測值/mm；

L0：初始值 /mm。

監測頻率：1～15 d，1 次 /1 d；16 d～1 月，1 次 /2 d；1～3 月，2次/1周；3月以后，2次/1月。

2.5 監測數據的采集、整理及數據的處理

（1）現場記錄使用統一制定的標準格式，內容應填寫齊全，字跡清楚，不得涂改、擦改和轉抄。凡劃改的數字和超限劃去的成果，均應本人簽名并注明原因和重測結果所在的頁數，保留原始資料，并按要求進行簽字、計算、復核。

（2）需現場計算的檢核數據要當場完成，避免返測而耽誤工期。現場記錄采用電子記錄手薄，觀測各項限差都已經設定，可避免人為計算錯誤。

（3）根據不同原理的儀器和不同的采集方法，采取相應的檢查和鑒定手段，包括嚴格遵守操作規程、定期檢查維護監測系統，加強上崗人員的培訓工作等內容。

（4）誤差產生的原因及檢驗方法：誤差產生主要有系統誤差、過失誤差、偶然誤差等，對測量產生的各種誤差采用對比檢驗、統計檢驗等方法進行檢驗。

（5）監測結果的分析、處理：對監測數據及時進行處理和反饋，預測圍巖、結構和支護狀態的穩定性，把握施工對鄰近建筑物的影響，提出施工參數的調整意見，確保工程的順利施工。監測工作應分階段、分工序對測量結果進行總結和分析。

（6）監測數據的處理，采用土木工程監測處理軟件系統對監測數據進行集中管理。計算變化量、累計變化、變化速率、統計、分析，形成時程圖和斷面分布圖，整理監測數據以規范的格式輸出到Excel表格中。

3 監測質量控制

（1）在人員進場并且組建了現場管理機構后須進行監測方案的交底，組織監測人員熟悉監測方案，根據工程施工進度計劃編制施工監測組織和作業循環圖標，監測工程項目程序要符合工程總進度計劃和施工進度要求，要有與其協調平衡的措施，從設計到實際運行應有明確的質量標準和要求，以保證監測工程項目在設計基準期內具有規定的可靠度。

（2）在設計階段通過必要的勘測、實驗和研究得出參數，用于確定監測點布設位置、深度和數量。工程開始前還必須進行各種實驗，確定合理的標準和儀器安裝工藝參數，以確保能夠滿足設計和規范要求。在儀器安裝埋設全過程中，必須對儀器傳感元件、材料、設備工藝等進行連續性的檢驗，以保證他們的質量穩定性，這個階段要做好安裝記錄。

（3）監測信息及時反饋工程各方，同時在日常的施工過程中加強對各項監測數據綜合分析，找出產生原因并建議相應的對策，及時預測下道工序的影響，優化施工，切實達到信息化施工的目的，并與第三方監測數據相互印證，保證施工監測數據的可靠性。

（4）要實現測量內外業的一體化，提高監測數據處理的效率和可靠性以及監測數據反饋的及時性。

4 結論

地鐵隧道監測是結合地鐵隧道變形控制的實際情況進行的，具有較高的實用價值。隨著經濟的發展，越來越多的城市開始興建地鐵工程，地鐵隧道在地質復雜、地下管道密集、交通繁忙的鬧市中心，其監測的任務顯得越來越重要，以保證隧道主體結構和周邊環境的安全。監測內外業一體化的實現為地鐵隧道監測系統積累了一定的經驗，為今后地鐵隧道監測的完善奠定了基礎。

Discusses the Urban Subway Tunnel Monitoring Gauging Implementation Method

Zhang Suzheng

Stands～east take Chengdu subway 2 line first phase construction 23 sign section Shahe fort to stand the square station sector test diggingtunnelingas the example，accordingtothe sector tunnel construction monitor design requirements，does and strengthens the monitor work，according to real-time distortion data，in analysis judgement forecast project construction peripheral environment and building enclosure distortion situation，takes the effective action，achieves the control instruction project construction,protects the peripheral environment and the surrounding protection system’s goal，ensures the construction security.

subwaytunnel；shaft monitor；tunnel monitor;monitor control

U451

A

1000-8136(2011)05-0044-03