淺埋暗挖隧道施工中的監(jiān)測應用

【摘 要】本文主要介紹了淺埋暗挖隧道相關情況以及施工中需要監(jiān)測的內容，以及監(jiān)測的目的和監(jiān)測方法，為隧道施工安全提供保證。

【關鍵詞】淺埋 暗挖隧道 監(jiān)測 應用

一、工程概況

廈門杏林大橋主體工程C標段包括高崎互通機場連接線L、機場連接線分修左線LZ及機場連接線分修右線LY，設計范圍為LK0+000～LK0+303.307、LZK0+000～LZK0+960.806、LYK0+000～LYK1+016.05。L連接線為城市主干道，設計時速60公里/小時，雙向10車道，路幅全寬50米；LZ、LY連接線也是城市主干道，設計時速60公里/小時，雙向4車道，分離式斷面，單幅寬12.45米。

為控制地表及鐵路沉降，保證鐵路的安全、暢通，設計超前支護采用φ299鋼管管幕，并注漿加固掌子面地層，采用三層結構形式，即由噴混凝土、工字鋼架、鋼筋網(wǎng)組成的初期支護與兩層模筑鋼筋混凝土組成。本段下穿鐵路時路面最小埋深9.9m左右，基坑明挖段基坑圍護結構最大開挖深度約13.5m，局部（泵房部分）最大開挖深度達18～19m左右。

（一）、隧道周邊環(huán)境情況

本段隧道穿越多條鐵路線，分別為鷹廈鐵路正線（電氣化鐵路）、車站牽出線、專用線，平面布置十分復雜，既有鐵路有3～4條股道交錯設置，與擬建下穿隧道交角較小，影響范圍長。其中，鷹廈鐵路為國家干線鐵路，是進入廈門本島的主要鐵路通道，一天有13對客車與17對貨車通過，交通十分繁忙。下穿隧道左線LZK0+360～LZK0+438范圍下穿鐵路，右線LYK0+388～LYK0+498范圍下穿鐵路，下穿隧道左線與鷹廈鐵路相交位置：左線 LZK0+392.08=鷹廈鐵路 K685+114.4，下穿隧道右線與鷹廈鐵路相交位置：右線LYK0+432.95=鷹廈鐵路K685+159.8。

鷹廈鐵路正線與左、右隧道交角分別為37°、26°， 鷹廈鐵路正線跨左、右線隧道長度分別為24m、33.5m ；車站牽出線與左、右隧道交角分別為40°、37°，牽出線跨左、右線隧道長度分別為22m、23.6m ；專用線與左、右隧道交角分別為34°、24°，專用線跨左、右線隧道長度分別為25.2m、34.2m，且專用線道岔位于LZK0+415處隧道拱頂上。下穿隧道處鷹廈鐵路正線位于R=300m的曲線上，專用線位于R=250m曲線上。且隧道埋深淺，下穿隧道拱頂距鐵路軌面約為3.2～4m。

（二）、工程地質概況

隧道位于剝蝕殘丘地貌與濱海沉積相過渡地帶，地面標高5～16m，自然坡度2～10度，相對高差約11m左右。遂址范圍內上覆第四系人工填筑土之粉質粘土、局部地段分布有海相沉積之淤泥質砂、淤泥質粘土、粗砂等，遂址范圍內整段分布有更新統(tǒng)沖、洪之粘土，下伏基巖層為燕山期花崗巖，全及強風化層厚度0.7～9.1米左右。

（三）、 支護結構概況

淺埋暗挖隧道洞口加固：暗挖隧道開挖斷面為13.37（寬）×9.25m（高），工作井開挖深度約為13～14m，端口距鐵路路基最小距離6～7m。為保證工作井開挖時鐵路的安全運行，淺埋暗挖隧道洞口采取滿布深層攪拌樁加固土體，加固長度沿隧道縱向為5.5～6.5m，洞口端頭樁設置冠梁，并與明挖暗埋段冠梁貫通連接。

二、監(jiān)測目的

確保鐵路安全運行：隧道下穿鷹廈鐵路正線（電氣化鐵路）、車站牽出線、專用線，平面布置十分復雜，隧道端口距鐵路路基最小距離僅為6～7m，基坑施工及隧道開挖對鐵路影響大。為保證鐵路安全、暢通，下穿隧道過鐵路時，需對鐵路進行架空保護并嚴格控制隧道施工時地表變形，從而確保不危及鐵路周邊建筑物、既有線路的安全。為此，施工過程中必須采取相應的監(jiān)控保護措施，同時積累資料，通過監(jiān)測積累相關資料，并為進一步的理論分析奠定數(shù)據(jù)基礎。

（一）監(jiān)測方案編制依據(jù)及標準

2.1 鐵路線路軌道變形充許值

三、監(jiān)測內容

根據(jù)本工程施工環(huán)境和地質情況，本工程的監(jiān)測項目主要為施工影響范圍內鐵路基床表層、軌道的豎向及橫向變形，確保鐵路運行安全及工程施工安全，本次監(jiān)測的內容如下：

（一）、鐵路基床表層沉降變形監(jiān)測

（二）、鐵路線路（軌面）及道岔影響變形監(jiān)測

（三）、電化柱的不均勻沉降監(jiān)測

（四）、隧道洞口端墻及隧道橫斷面監(jiān)測

（五）、隧道拱頂沉降及水平收斂監(jiān)測

四、監(jiān)測點布置：

具體見圖1

（一）、鐵路基床表層沉降變形監(jiān)測：共4排，平行于鐵路線路方向布設，位于道床邊坡或雙線路中間，每排15個點，分別布置于隧道中心線上方、隧道開挖斷面1/4跨徑處、隧道邊墻上方、兩隧道中間、隧道外邊墻以外5m、隧道外邊墻以外12m處，共60個測點。 牽出線外側：LJ1-1～LJ1-15；牽出線與鷹廈正線之間：LJ2-1～LJ2-15；鷹廈正線與專用線之間：LJ3-1～LJ3-15；專用線外側：LJ4-1～LJ4-15

（二）、鐵路線路及道岔影響變形監(jiān)測：共4排，平行于鐵路線路方向布設，位于鐵路軌枕或扣件上，XL1～XL3每排15個點，分別布置于隧道中心線上方、隧道開挖斷面1/4跨徑處、隧道邊墻上方、兩隧道中間、隧道外邊墻以外5m、隧道外邊墻以外12m處；道岔及XL4布置5個測點；共50個測點。牽出線：XL1-1～ XL1-15；鷹廈正線：XL2-1～XL2-15；專用線：XL3-1～XL3-15；道岔測點：XL4-1～XL4-5

（三）、電化柱的不均勻沉降監(jiān)測：根據(jù)現(xiàn)場條件，在隧道開挖影響范圍內布設電氣化牽引柱不均勻沉降影響測點進行監(jiān)測。

（四）、隧道洞口端墻及隧道橫斷面監(jiān)測

隧道洞口端墻監(jiān)測：在各隧道洞口冠梁跨中、隧道開挖斷面1/4跨徑處、隧道側墻處各布置1個監(jiān)測點，CD1-1～CD1-5至CD4-1～CD4-5，共20個測點。

隧道橫斷面地表監(jiān)測：根據(jù)現(xiàn)場場地情況，在隧道橫斷面每10米布設一組地面沉降監(jiān)測斷面，每組分別于隧道中心線、隧道開挖斷面1/4跨徑處、隧道邊墻上方地面共設5個監(jiān)測點。

（五）、隧道拱頂沉降及水平收斂監(jiān)測：

根據(jù)隧道開挖工藝，在隧道掘進過程中，每10米布設一組監(jiān)測斷面，每組監(jiān)測斷面設若干反應拱頂沉降及隧道水平收斂觀測點。

在各鐵路與隧道交叉點、道岔關鍵點增設監(jiān)測斷面，測點布設與前同。

五、測量與測試方法

（一）、水準測量

沉降監(jiān)測按國家二等水準測量規(guī)范要求進行，在施工影響區(qū)域以外約100m處設置2～3個水準基點作為高程起算點。每個監(jiān)測點與基準點形成閉合或附合水準路線，取兩次測定值的平均值作為初始高程值。使用S1型精密水準儀量測。

5.1基點埋設方法

基點應埋設在沉降影響范圍以外的穩(wěn)定區(qū)域，并且應埋設在視野開闊、通視條件較好的地方，基點要牢固可靠，如圖1所示。

5.2測點埋設

A地表沉降測點埋設：道床外側用沖擊鉆鉆孔，然后放入長200～300mm，直徑20～30mm的圓頭鋼筋，四周用水泥砂漿填實，見圖2。道床內沉降測點埋設時，先扒開道碴，露出道床，然后將50cm長圓頭鋼筋直接插入路基，四周用水泥砂漿填實。

C 線路沉降測點埋設

直接布置于鋼軌扣件螺栓軸上，由于鐵路整道，此類點的單次變形量較有意義。

5.3 測量方法

觀測方法采用精密水準測量方法。工作基點和附近水準點聯(lián)測取得初始高程。觀測時各項限差宜嚴格控制，每測點讀數(shù)較差不宜超過0.5mm，對不在水準路線上的觀測點，一個測站不宜超過3個，如超過時，應重讀后視點讀數(shù)，以作核對。首次觀測應對測點進行連續(xù)兩次觀測，兩次高程之差應小于±1.0mm，取平均值作為初始值。

（二）、水平位移

5.4基點埋設

在穿越區(qū)影響范圍兩側100m外的鐵路線路中心布置水平位移基點，基點布置方法與路基沉降點相同。

5.5測點埋設

方向偏移點設置于外側鋼軌的外緣。

5.6測量方法

如圖3所示，基點1布好之后，用全站儀準確地打出各測點與基點2。

量測原理及計算：平面導線測量。以基點1為坐標原點，通過測量距離與方位角，求出各點位的坐標，平差后推算得到鐵路線路水平位移值。

5.7配合使用線路軌距水平尺量測鐵路兩股高低差、軌距等幾何要素，力求做到提前消除三角坑，復合不平順等行車隱患。

（三）、 軌面與電化柱間的不均勻沉降

5.8測點埋設：電化柱上監(jiān)測點直接用電錘在電化柱外側墻體上打洞，并將膨脹螺栓或道釘打入，或利用其原有沉降監(jiān)測點。軌面監(jiān)測點設置于鋼軌扣件螺栓軸。

5.9測量方法：通過水準測量，以測定軌面與電化柱間的不均勻沉降。

（四）、監(jiān)測頻率

本工程各監(jiān)測點監(jiān)測頻率各有不同，監(jiān)測中可根據(jù)施工組織及進度要求作適當調整。具體要求如下：

（五）、監(jiān)測報警值

根據(jù)工程建設有關規(guī)范本次監(jiān)測在整個施工過程中，各主要監(jiān)測項目報警值見表5

線路加固期間：對于線路加固期間每次注漿后均須進行線路沉降觀測，注漿隆起量按3mm控制，超過3mm則立即報警。

根據(jù)《鐵路軌道施工規(guī)范》要求：12.5m軌長范圍內，三角坑

高差不超過4mm；兩股鋼軌水平高差不超過4mm。

特別注意加強道岔變形監(jiān)測及養(yǎng)護。

作者簡介：姓名：何方；性別：男；年齡：33歲；民族：漢；學歷：本科。單位：中鐵二十四局集團福建鐵路建設有限公司廈門分公司；職稱：工程師。