深層監測方式在軟土地層盾構施工中的應用研究

王峰++穆世旭

摘 要：施工監測是地鐵施工過程控制必不可少的手段，為探究地層的變形情況，在地面監測的基礎上，合理的布置深層分層監測，可以詳細的反應出盾構通過前后各個地層的變形情況，尤其是在流變性較好的軟土地層。結合軟土地層中盾構下穿航煤管道的契機，利用深層分層監測方式，掌握盾構掘進過程中上部軟土的變形情況，為盾構近距離下穿航煤管道提供參數調整的依據，也通過此次研究，了解盾構施工中上部軟土的變形情況，為后續軟土地層盾構施工提供經驗。

關鍵詞：軟土地層 盾構 深層監測 分層監測

中圖分類號：U455.43 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）05（a）-0025-04

1 工程概況

在寧波軌道交通2號線盾構施工調查中，發現櫟社機場站-櫟社站區間上方有一條航空煤油管道，盾構隧道與管道相交位于位于櫟社站以西250 m處，機場路南側，地面為機場路綠化草坪，管道位于區間隧道上行線210、211環，下行線206、207環上方，該文研究數據取之以先施工的下行線。航煤管道采用拖拉管施工，在盾構下穿段深度無法核實，施工前通過管線儀判定大致區域，然后通過鉆孔方式直接打到航煤管道上才確認深度，鉆頭為塑料鉆孔。從發現航煤管道，到判定航煤管道，設計上重新調整縱坡，施工上編制以深層分層監測為核心的施工方案，最終安全、順利的通過了航煤管道段。

1.1 工程地質條件

盾構施工的該段地層主要不良地質作用為區域地面沉降、淺層天然氣、厚層填土以及軟土地基強度低、穩定性差，易產生不均勻沉降和變形大等問題。

下穿航煤管道處主要地層分布為：①2粘土、①3淤泥質粘土、②2a淤泥質粘土、②2c淤泥質粉質粘土、⑤1層粘土，盾構下穿⑤1層粘土層，隧道埋深12 m，管道埋深約10 m。

1.2 管道概況

鎮海煉化-寧波機場航空煤油輸油管道全長50 km，采用Ф219.1*6.3 mm的高頻直縫電阻焊鋼管，鋼級為L245MB，焊縫抗拉強度為485 MPa。輸油時出口處壓力2 MPa，油庫入口壓力0.2 MPa，輸油頻率為每個月3～4次，每次間隔時間3～4天。

航煤管道采用拖拉管施工，隧道正交段管道施工長度為522 m，入土點距離隧道157 m，入土點位于航空路路邊，金星物流門前，出土口位于機場跑道外的菜地內。管道埋深約10 m，埋深地層為②2c淤泥質粉質粘土層（如圖1）。

2 監測點布置

地面監測點埋設，線路上方中線點5環一個監測點，橫斷面監測點布置3排，第一排位于200環，斷面監測點7個，第二排位于205環，斷面監測點3個，第三排位于210環，監測點3個，監測點間距2.4 m，在194環、202環分別埋設深層沉降監測點，埋設深度8 m。

3 盾構機過航煤管道過程地面監測分析及措施

3.1 參數試驗段

1月30號，掘進190環時，盾構機距離航煤管道16環，刀盤距離航煤管道13.2 m時，刀盤前地面沉降變化在2 mm內，沉降監測變化圖如圖2。

1月31號，掘進193、194環、195環時，分別監測沉降變化，195環時盾構機刀盤距離航煤管道7 m左右，盾構機掘進參數，推力850左右，注漿壓力0.34 MPa，上部土壓控制在0.12，注漿量3 m，地面監測沉降變化 如圖3。

夜班掘進到197環時，刀盤距離航煤管道4.5 m，盾構機掘進參數，推力780～800左右，注漿壓力0.32 MPa，土壓控制在0.12，注漿量3 m，測量地面沉降變化如圖4。

3.2 參數確定段

2月1號早晨第199環開始掘進時間17點35分，8點20結束掘進，盾構機掘進參數，推力790～810左右，注漿壓力0.32 MPa，土壓控制在0.12，注漿量3 m，刀盤距離航煤管道2.1 m左右，地面監測沉降變化在2 mm之內如圖5。

掘進200環前，刀盤距離航煤管道0.9 m，地面沉降監測變化在1 mm之內（如圖6）。

200環處橫斷面監測沉降變化量如圖7。

在掘進201環后，盾構機掘進參數，推力790～820左右，注漿壓力0.33 MPa，土壓控制在0.12，注漿量3 m，刀盤穿過航煤管道1.5 m，地面沉降變化累計-1.6 mm，地面上升最大1.45 mm（如圖8）。

掘進202環后，刀盤穿過航煤管道2.7 m，盾構機掘進參數，推力780～820，注漿壓力0.33 MPa，土壓控制在0.12，注漿量3 m，地面監測最大變化在200環處，下沉-2.3 mm（如圖9）。

2月1日晚上掘進205環后，刀盤遠離航煤管道6 m，盾構機掘進參數，推力770～790，注漿壓力0.32 MPa，土壓控制在0.12，注漿量3 m，地面累計沉降變化在5 mm之內，沉降部分都在盾構機盾體上部和刀盤前面（如圖10）。

3.3 通過后

2月2號，白班掘進209環時盾構機掘進參數，推力790～810左右，注漿壓力0.32 MPa，土壓控制在0.12，注漿量3 m，盾構機盾尾穿過航煤管道1.1 m（如圖11、12）。

4 深層分層監測分析

盾構機通過航煤管道后，對200環、205環、210環監測結果進行比較，在累計沉降變量中，分析出掘進過程中地面有下沉，通過后變化趨于上升，最后保持穩定，地面最大變化量下沉5 mm，盾構機掘進推力800左右、土壓0.12、出土量38方、注漿量都是3 m，在埋深12 m的地層中掘進參數適合，保證地面沉降控制在規定范圍之內（如圖13）。

在盾構機下穿航煤管道過程對200環斷面監測，數據顯示，盾構機通過斷面過程中，單次變化地面隆起在1 mm內，下沉在3 mm內，沉降變化較小（如圖14）。endprint

在盾構機下穿航煤管道過程對205環斷面監測，數據顯示，盾構機通過斷面過程中，單次變化地面隆起在2 mm內，下沉在4 mm內，沉降變化較小（如圖15）。

在盾構機下穿航煤管道過程對215環斷面監測，數據顯示，盾構機通過斷面過程中，單次變化地面隆起在2 mm內，下沉在5 mm內，沉降比較穩定（如圖16）。

在200環、205環、210環的累計沉降變量中，沉降變化隆起最大達到4 mm，下沉最大在5 mm，保證地面沉降控制在規定范圍之內。

194環埋設深層監測管，深層監測管有兩個監測深度，上部3.1 m，下部7.6 m。盾構機通過深層監測管時，多次測量，沉降變化如圖17、18。

盾構機在1月30日2點刀盤到達194環深層沉降管處，根據監測數據顯示，30號監測單次變化隆起6 mm，通過后下沉6 mm，31號監測數據變化很小，變化在2 mm左右，盾構機穿過時，對隧道上部2 m左右的擾動變化在6 mm左右（如圖19、20）。

盾構機在1月31號21點刀盤到達深層沉降管處，監測變化上部2.3 m處上升4 mm，下部上升4 mm，穿過管道后，監測變化上部在3 mm左右，下部變化在2 mm左右，通過上述數據，顯示，盾構機在通過兩個深層沉降管時，對于地下7 m多處，沉降變化很小，在盾構機掘進過程中，刀盤對上部兩米多部分的土體擾動較小，變化值最大都在5 mm左右。通過后注漿部分對土體的擾動很小，變化在2 mm左右。

在盾構機下穿航煤管道的過程中，我們在掘進196～203環過程中，對每一環進行了4次取樣，經過檢測，取土樣品沒有油質在里面，土質無變化。航煤燃油管道沒有發生滲漏等現象。

5 結語

對于近距離下穿重要管線，地面變化較為滯后，而軟土地層的流變性使得地面監測的數據無法判定管線地層的實際變形情況，通過深層監測方式，將管線地層的實際變形情況形象、具體的表現出來，可以直接用于調整施工參數和判定管線安全狀況。深層監測的布置最好布置在到達管線之前，這樣才能起到調整參數的作用。隨著地鐵施工的大規模開展，在城市中下穿的重要風險源也越來越多，精細化的控制地面沉降，已成為地鐵施工中不得不面臨的課題，通過此次盾構下穿航煤管道的實施，為相似工程可提供一定的參考經驗。endprint

在盾構機下穿航煤管道過程對205環斷面監測，數據顯示，盾構機通過斷面過程中，單次變化地面隆起在2 mm內，下沉在4 mm內，沉降變化較小（如圖15）。

在盾構機下穿航煤管道過程對215環斷面監測，數據顯示，盾構機通過斷面過程中，單次變化地面隆起在2 mm內，下沉在5 mm內，沉降比較穩定（如圖16）。

在200環、205環、210環的累計沉降變量中，沉降變化隆起最大達到4 mm，下沉最大在5 mm，保證地面沉降控制在規定范圍之內。

194環埋設深層監測管，深層監測管有兩個監測深度，上部3.1 m，下部7.6 m。盾構機通過深層監測管時，多次測量，沉降變化如圖17、18。

盾構機在1月30日2點刀盤到達194環深層沉降管處，根據監測數據顯示，30號監測單次變化隆起6 mm，通過后下沉6 mm，31號監測數據變化很小，變化在2 mm左右，盾構機穿過時，對隧道上部2 m左右的擾動變化在6 mm左右（如圖19、20）。

盾構機在1月31號21點刀盤到達深層沉降管處，監測變化上部2.3 m處上升4 mm，下部上升4 mm，穿過管道后，監測變化上部在3 mm左右，下部變化在2 mm左右，通過上述數據，顯示，盾構機在通過兩個深層沉降管時，對于地下7 m多處，沉降變化很小，在盾構機掘進過程中，刀盤對上部兩米多部分的土體擾動較小，變化值最大都在5 mm左右。通過后注漿部分對土體的擾動很小，變化在2 mm左右。

在盾構機下穿航煤管道的過程中，我們在掘進196～203環過程中，對每一環進行了4次取樣，經過檢測，取土樣品沒有油質在里面，土質無變化。航煤燃油管道沒有發生滲漏等現象。

5 結語

對于近距離下穿重要管線，地面變化較為滯后，而軟土地層的流變性使得地面監測的數據無法判定管線地層的實際變形情況，通過深層監測方式，將管線地層的實際變形情況形象、具體的表現出來，可以直接用于調整施工參數和判定管線安全狀況。深層監測的布置最好布置在到達管線之前，這樣才能起到調整參數的作用。隨著地鐵施工的大規模開展，在城市中下穿的重要風險源也越來越多，精細化的控制地面沉降，已成為地鐵施工中不得不面臨的課題，通過此次盾構下穿航煤管道的實施，為相似工程可提供一定的參考經驗。endprint

在盾構機下穿航煤管道過程對205環斷面監測，數據顯示，盾構機通過斷面過程中，單次變化地面隆起在2 mm內，下沉在4 mm內，沉降變化較小（如圖15）。

在盾構機下穿航煤管道過程對215環斷面監測，數據顯示，盾構機通過斷面過程中，單次變化地面隆起在2 mm內，下沉在5 mm內，沉降比較穩定（如圖16）。

在200環、205環、210環的累計沉降變量中，沉降變化隆起最大達到4 mm，下沉最大在5 mm，保證地面沉降控制在規定范圍之內。

194環埋設深層監測管，深層監測管有兩個監測深度，上部3.1 m，下部7.6 m。盾構機通過深層監測管時，多次測量，沉降變化如圖17、18。

盾構機在1月30日2點刀盤到達194環深層沉降管處，根據監測數據顯示，30號監測單次變化隆起6 mm，通過后下沉6 mm，31號監測數據變化很小，變化在2 mm左右，盾構機穿過時，對隧道上部2 m左右的擾動變化在6 mm左右（如圖19、20）。

盾構機在1月31號21點刀盤到達深層沉降管處，監測變化上部2.3 m處上升4 mm，下部上升4 mm，穿過管道后，監測變化上部在3 mm左右，下部變化在2 mm左右，通過上述數據，顯示，盾構機在通過兩個深層沉降管時，對于地下7 m多處，沉降變化很小，在盾構機掘進過程中，刀盤對上部兩米多部分的土體擾動較小，變化值最大都在5 mm左右。通過后注漿部分對土體的擾動很小，變化在2 mm左右。

在盾構機下穿航煤管道的過程中，我們在掘進196～203環過程中，對每一環進行了4次取樣，經過檢測，取土樣品沒有油質在里面，土質無變化。航煤燃油管道沒有發生滲漏等現象。

5 結語

對于近距離下穿重要管線，地面變化較為滯后，而軟土地層的流變性使得地面監測的數據無法判定管線地層的實際變形情況，通過深層監測方式，將管線地層的實際變形情況形象、具體的表現出來，可以直接用于調整施工參數和判定管線安全狀況。深層監測的布置最好布置在到達管線之前，這樣才能起到調整參數的作用。隨著地鐵施工的大規模開展，在城市中下穿的重要風險源也越來越多，精細化的控制地面沉降，已成為地鐵施工中不得不面臨的課題，通過此次盾構下穿航煤管道的實施，為相似工程可提供一定的參考經驗。endprint