盾構法地鐵區間施工監測

摘要：本文主要介紹深圳地鐵軌道7號線沙尾站—石廈站區間盾構法施工監測過程及方法，并通過對區間下穿重要建筑物區域地表沉降、建筑物沉降的監測數據計算分析，得出其變形規律。

關鍵詞：地鐵；盾構法；施工監測

1盾構隧道施工監測內容

在盾構法隧道施工期間，首先應根據隧道主體的埋置深度、工程地質條件等選擇變形監測的內容。盾構法隧道施工監測主要對象及其項目見表1。

表1 監測項目表

1.1沉降監測觀測點布設

對建（構）筑物進行沉降監測，首先必須在施工場地影響范圍外，選取穩定可用的沉降基準點，建立水準控制網及固定觀測路線，獲得準確可靠的監測起算數據。具體要求：

1）地表沉降監測點：利用鉆孔機械在地而鉆孔至規定深度，并在孔中埋設預制鋼筋，通過填充細沙等材料進行夯實，防止設置好的監測點位移動變形。

2）建筑物沉降監測的標志應選用專業機械進行加工，立尺部位需有較明顯的突出點，也可加工成半球形以便立尺，最后涂刷防腐材料進行防腐處理。

3）地下管線監測點布設：地下管線如設置有檢查井，則可直接把監測點布設在井下管線上或管線承載體上；由于地質等其他外界條件的影響，沒有設置檢查井且無法開挖的管線，應在地表埋設間接的沉降觀測點。

4）儀器使用經國家批準的計量檢定部門檢定并取得檢定合格證書的儀器。

1.2裂縫監測

建（構）筑物上出現裂縫是一種較常見的安全隱患，各種裂縫由于形成的原因不同，產生的危害也不一致。多數裂縫發展初期主要是對建（構）筑物的整體性有一定影響，隨著施工荷載的增加，裂縫也將不斷加大，此時的裂縫能引起建（構）筑物的結構性破壞。因此，為保證建（構）筑物施工期間及投入運營后的安全，應對裂縫的現狀及發展狀況進行實時監測。

1.3隧道管片水平收斂監測

在盾構隧道施工監測時，應每隔10 m設置一個監測斷面，對隧道管片的水平收斂情況進行監測。一般情況下，每個斷面布置3個收斂觀測點，且在監測主斷面處需增設2個，測定埋設采用微型鉆機成孔。

2監測頻率

通常情況下，要求盾構隧道的施工監測頻率在真實反映其變形發展過程的同時，又能對隧道的每個變形進行有效監測。因此，盾構隧道的監測頻率需根據變形監測的目的及變形的速度、大小而定。

若在施工過程中遇到緊急情況，需增加監測的頻率，以保證施工過程的安全可靠。變形監測點的變形速率或累積變形量達到設計允許變形控制值時，變形監測頻率應增加為1次/d；如果危險情況較緊急，其變形監測頻率應改為1次/4h；險情一旦發展為安全事故，則應用自動化監測設備對危險點進行持續不間斷的監測，如表2所示。

表2 盾構隧道監測項目量測頻率

3監測數據處理

通過對監測點進行定期觀測，可獲得現場實測的變形數據，利用天寶DINI03及徠卡DNA03對監測數據進行平差計算，確認數據的正確性后再輸入數據處理系統。數據庫不僅要保存經計算處理的數據，還必須保存原始觀測數據。

3.1地表沉降監測結果及分析

3.1.1橫向地表沉降

通過計算橫向地表的實測數據可知，在隧道施工過程中，盾構機單線掘進的沉降曲線是沿中心軸線對稱分布，曲線圖呈正態分布。選取隧道盾構區間先行左線掘進的3個典型沉降槽進行分析研究，見圖1。

圖1 沙石區間左線橫向地表沉降分布曲線

選取盾構機始發端監測斷面AD026。在盾構機的始發端，土體對隧道的壓力不斷變化，不能達到平衡狀態，且隧道的埋深較淺，盾構機掘進時對地表擾動明顯，地表沉降變形嚴重。通過設置合理的參數，土體損失在可控范圍內，從圖1中可看出，監測斷面的最大沉降為一17 mm，表明采用盾構機進行隧道施工始發成功。

根據類似的掘進參數設置方法，結合地質條件等外界環境的分析，如AD096穿越粉質粘土層，而AD116穿越可塑狀粉質粘土層，可得變形監測的斷而AD096和AD116的沉降變形數值，如圖1所示：AD096最大沉降變形約為一16 mm，AD116中心沉降變形量僅一6 mm左右。

通過對盾構隧道掘進的3個典型斷面的實時監測及數據分析，可得以下結論：

1）采用盾構法進行隧道施工時，盾構機穿越的地質條件等外界環境的差別，與地表變形密切相關。當地質條件較差時，盾構通過對地表的擾動較大，反之則引起的地表沉降變形量較小；

2）盾構法施工中，對地表的影響主要集中在隧道中線軸線的5～7 m范圍，且沉降變形曲線沿隧道的中心軸線呈對稱分布，最大沉降量為中心軸線處。

3.1.2縱向地表沉降

對盾構隧道所有變形斷面的監測數據進行分析計算，可獲得較為普遍