城市地鐵鉆爆法施工監控量測技術應用研究

李子彬 鄧碩 梁元杰

摘 要：重慶市軌道交通進入了建設高峰期，鉆爆法仍是最主要的施工方法，監控量測成為保障施工安全的重要手段。結合重慶軌道交通四號線一標段工程實際，總結監控量測方案設計與實施方法，針對實施過程中存在的問題，提出改進措施和建議。

關鍵詞：城市地鐵；鉆爆法施工；監控量測

基金項目：重慶科技學院研究生科技創新計劃項目資助：隧道安全監測技術應用研究（項目編號1224/21428）基于FLAC 3D的地鐵隧道爆破振動（項目編號1224/21436）。

0.引言

重慶市主城地理環境獨特，地勢高低起伏，軌道交通線路地下工程量較大。市區地下巖層多為砂巖、泥巖和石灰巖，砂巖和泥巖的飽和單軸極限抗壓強度為12.6～36.7MPa[1]，圍巖穩定性較好，因此在隧道建設中多應用鉆爆法施工[2]。

1.工程概況

重慶軌道交通四號線一標段，起點里程K15+006.418，終點里程K17+193.942，區間長約2.188km。區間隧道拱頂埋深14.2～67.9m，淺埋、深埋隧道均有。區間隧道圍巖以砂質泥巖為主，圍巖級別為Ⅳ級。區間斷面有單洞單線、單洞雙線和雙線上下重疊隧道三種形式，正線區間包含ⅣA、ⅣA1、ⅣA2、ⅣA3、ⅣB、ⅣB1、ⅣC、ⅣD、ⅣE、ⅣF、ⅣG、ⅣH、人防斷面共13種斷面類型，隧道襯砌結構按新奧法原理設計，采用復合式襯砌結構，鉆爆法施工。

2.監控量測方案

根據區間隧道設計、施工方案，并結合相關施工和監測技術規范制定監測方案[3-5]。

2.1監控量測內容

具體量測項目、儀器設備及要求見表1。

表1 主要監控量測項目表

2.2監控量測頻率

監控量測頻率見表2，表3。

表2 監控量測頻率

表3 水平收斂和拱頂下沉的量測頻率

3.監控量測實施方法

3.1洞內、洞外觀察

利用地質素描、照相或攝像技術對揭露的圍巖進行觀察，通過宏觀判斷分析隧道圍巖的穩定狀況。

3.2水平收斂監測

測點布設：每20m一個斷面，每個斷面一條測線，每個監測斷面設置3個錨固點，即圖中的點A、B和C點，水平收斂測點和拱頂下沉測點應在同一斷面內布設，特殊地段適當加密至5m或10m一個斷面。測點布設如圖1所示。

測量方法：水平收斂在初支完成后及時進行，小斷面情況下，通過收斂計測定AB的位移變化；大斷面情況下，通過高精密全站儀測定測線AB、AC、BC的位移變化，可以確定出其發生的收斂位移和大變形。

3.3拱頂下沉監測

基點布設：基點應埋設在受施工擾動范圍以外的結構物上。

測點布設：測點布設在初期支護上的拱頂位置，每個斷面布設1-3個點，與水平收斂測點應在同一斷面內布設。

測量方法：采用精密水測量方法。基點和附近水準點聯測取得初始高程。首次觀測應在初支混凝土噴射完成后及時進行，觀測時，對測點進行往返兩次觀測，兩次高程之差應小于1.0mm，取平均值作為初始值。

3.4地表下沉監測

基點布設：基點應埋設在沉降影響范圍以外的穩定區域。

測點布設：斷面的間距為5～50m，垂直隧道中線設置，每個斷面至少11個測點。

測量方法：拱頂沉降監測隨施工進度進行，根據開挖部位、步驟及時監測。觀測方法采用精密水準測量方法。

3.5建（構）筑物沉降、傾斜監測

基點布設：基準點選擇在變形影響范圍外，埋設要穩固；基準點數量應滿足具有檢核條件，不少于3個。

測點布設：在建（構）筑物（橋梁、建筑物等）四角、沿外墻每l0m～15m處布置測點，且每側不少于3個監測點，監測點采用反射片與外墻粘貼牢固。測點布設如圖2所示。

測量方法：采用精密全站儀進行監測。

3.6鋼支撐應力監測

測點布設：鋼筋計沿鋼架的內或外邊緣布設。安裝前，在鋼拱架待測部位焊接鋼弦式鋼筋計，在焊接過程中注意焊接質量，記下鋼筋計型號，并將鋼筋計編號，用透明膠布將寫在紙上的編號緊密粘貼在導線上。注意將導線集結成束保護好，避免被施工所破壞。

測量方法：采用鋼筋計對鋼支撐進行應力監測。

4.監測數據處理與信息反饋

4.1監控量測流程 （監控量測流程如圖3所示）。

4.2數據采集

在量測斷面測點埋設后24h內測取初始讀數，以后根據設計的采集頻率和次數進行數據采集，同時根據隧道開挖、工程進度和所量測數據的變化情況作適當調整。量測頻率主要根據埋設斷面時間間隔、斷面與掌子面的距離及量測數據變化情況來確定。

4.3數據分析與處理

每次監測應做好原始記錄并及時進行監測數據整理。建立資料分析處理系統，根據所采用的監測方法和所取得的監測數據，采用相應的數據處理方法，對監測資料進行分析處理。繪制變形-時間曲線和變形速率曲線。

4.4監控量測控制值及監測預警管理

4.4.1監控量測控制值

根據設計要求，該工程隧道變形監控量測控制值如表4所示。

監測信息反饋按黃色、橙色和紅色三級預警進行管理和控制。具體內容如表5所示。

4.4.2預警響應

（1）達到黃色預警時，監測組和施工單位應提高監測頻率，對地面和建（構）筑物沉降要加強動態觀察，特別是預警點附近的各種管線要加強檢查和管理。

（2）達到橙色預警時，在繼續加強上述監測、觀察、檢查和處理外，還需針對不同預警項目的特點完善對該狀態的預警響應，及時對施工方案、開挖進度、支護參數、工藝方法等進行靈活調整和補充，在獲得業主、監理、設計單位的認可后盡快實施。

（3）達到紅色預警時，除應立即向上述單位報警外還應立即采取補強措施，并經設計、施工、監理和建設單位分析和認定后，改變施工程序或設計參數，必要時應立即停止開挖，進行施工處理。

（4）當監測數據達到其中任意一級預警狀態時，監測組應在第一時間告知業主、施工、監理、設計各方，在進行正常預警響應時向各相關單位提交預警報告。

5.監控量測的經驗與建議

（1）監控量測應由有專業監測人員組成的監測小組來實施監控量測方案，嚴格按計劃中的監測項目、步驟和頻率進行。

（2）對投入監測的設備和儀器要定期檢測和維護，必須符合設計要求精度，保證儀器的可靠性能。

（3）基準點要定期進行檢核，并加以保護，確保監測數據的準確。

（4）做好測點的保護工作，對測點進行編號并在其周圍設置明顯標志，預防施工時損壞。

（5）監測小組對于監測數據要及時上報，如遇到監測點需要進行調整時，應及時向業主、監理、設計和施工方反映，經過專家同論證可行后，靈活調整監測方案，確保監測順利進行。

參考文獻

[1] 楊凱，劉東升，易前應，等.重慶市巖石抗剪強度參數統計分析及應用[J].后勤工程學院學報，2008（2）：18—21.

[2] 肖堯.山城重慶地鐵開挖方法選擇[J].重慶工商大學學報：自然科學版，2014，31（6）：97-100.

[3] GB/50911-2013城市軌道交通工程呢過監測技術規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2013.

[4] JGJ8-2007建筑變形測量規范[S] .北京：中國建筑工業出版社，2007.

[5] GB50026-2007工程測量規范[S] .北京：中國計劃出版社，2007.

作者簡介：李子彬（1989-），男，河北石家莊人，碩士，研究方向為隧道施工安全監測技術。