港珠澳大橋拱北隧道施工期變形監測探究

周龍

（廣東置信勘測規劃信息工程有限公司，廣東 中山 528400）

拱北隧道項目在施工的過程中需要對施工期的項目變形進行實時的監測，從而保障拱北隧道項目的建設質量與安全。就港珠澳大橋拱北隧道施工時的監測數據總體變化情況進行分析和判斷，探究變形監測工作對于隧道施工期間的重大意義。

1 港珠澳大橋拱北隧道工程概述

1.1 項目規劃方案

隧道工作井位于明挖與暗挖施工分界處，用于暗挖段的頂管、開挖和洞身施工之用，為本項目先行實施的工作。東側工作井、西側工作井互為接收、始發。東側工作井基坑深度為31.46m，西側工作井基坑深度29.25m；圍護結構采用1.2m 厚地下連續墻，最深達52.4m，東側工作井外圍尺寸為27.9×15.1m，西側工作井外圍尺寸28.3×15.1m；地連墻外側采用水泥高壓旋噴樁加固。井內邊開挖，邊作各層水平支撐，開挖至井底施工底板，逐段施工井身復合墻身，逐段拆除水平支撐，至完成井身。暗挖段設計范圍為YK2+390～YK+645，ZK2+397.148 ～ZK2+649.201， 采 用36 根 直 徑φ1620mm 管幕均勻布置在隧道開挖輪廓周圍，形成超前支護帷幕。奇數管幕在頂管完成之后采用微膨脹自密實混凝土進行填充，偶數管幕用于鋪設冷凍管道，隧道開挖前使用冷凍技術形成“管幕+凍土”復合止水結構，分五層臺階開挖。

1.2 變形監測的儀器種類

監測儀器：水準儀2 臺，測量機器人3 臺、全站儀1 臺、測斜儀2 臺、頻率計4 臺、各類傳感器若干等。

1.3 儀器安裝

當月東工作井：布設第八道鋼支撐軸力2 組。西工作井：布設第七道鋼筋砼支撐埋設鋼筋應變計2 組；第八道鋼支撐軸力2 組。暗挖段：補設周圍地表豎向位移測點41 點，地下管線49 組。

2 拱北隧道施工期變形監測的研究

2.1 東工作井的變形監測研究

當月在東工作井施工監測的過程中獲得了關于結構狀態、墻頂位移、坑外水位等數據信息，具體的施工內容及變形監測數據如下。

（1）結構狀態。當月東工作井的結構狀態：已開始頂管施工。周邊動荷載主要有龍門吊車、腳手架。

（2）墻頂位移。當月觀測到的墻頂豎向位移累計值在-8.7 ～-3.4mm 之間，平均-5.1mm。當月沉降基本呈隆起狀態，總體趨勢平穩。

（3）圍護結構側向位移。當月觀測到靠暗挖段測斜 CX95累計位移最大值為-7.15mm，未超過警戒值，處于安全狀態。

（4）坑外土體側向位移。當月觀測到的坑外土體側向位移累計最大值已達-8.51mm，未出現超出警戒值的情況。

（5）圍護周邊孔隙水壓力。當月觀測到的圍護周邊孔隙水壓力累計最大值已達52.3kPa，平均-2.2kPa，變化量較小。

（6）坑外水位。當月觀測到的坑外水位的變化值在-330.8 ～342.1mm 之間，平均28.1mm，WS93 累計值已達-330.8mm，呈上升狀態；WS94 累計值已達342.1mm，呈下降狀態；WS95 累計值已達73mm，呈下降狀態。

（7）圍護結構側向土壓力。當月觀測到的圍護結構土壓力累計值在-339.0 ～88.0kPa 之間，平均-19.1kPa，變化量不大。

（8）圍護墻支撐軸力。第一道支撐，軸力增加1475.7kN，實測值為-18334.1kN；第二道支撐，沒有出現明顯變化，DZ24 支撐軸力當月增加64kN，已超設計值，但已趨于穩定；第三道支撐兩根軸力，分別減小了409.9kN和增加了330.7kN，兩根軸力分別為設計值的 90.3% 和106.7%，已超橙色預警值；第四道支撐兩根軸力，分別減小了19.8kN 和增加了131.8kN，變化量較?。坏谖宓乐蝺筛S力，分別減小了385.8kN 和947.9kN，分別為設計值的107.8%和 91%，已達紅色預警值；第六道支撐兩根軸力，分別增加了1123.3 kN 和1421.4 kN，分別為設計值的178.6%和169.6%，已超紅色預警值；第七道支撐四根軸力，穩定增加，分別為設計值的119%、122.9%、130.9%和137%；第八道支撐，沒有出現明顯變化。支撐軸力總體情況：基坑已開挖至底部，第一道至第五道支撐的軸力基本處于穩定狀態，第七道支撐軸力穩定增加，第六道支撐軸力則略有下降，第八道支撐軸力變化不大。

（9）圍護結構內力。當月觀測到的圍護結構內力，累計變化量在-339.0 ～88.0με 之間，平均-19.1με，變化量較小。

2.2 西工作井的變形監測研究

（1）結構狀態。當月西工作井的結構狀態：開始頂管施工。周邊動荷載主要有：龍門吊車、腳手架、模板。

（2）墻頂位移。當月觀測到的墻頂豎向位移在-34.9 ～-23.3mm 之間，平均-26.5mm。當月豎向位移變化平穩。

（3）圍護結構側向位移。當月觀測到的圍護結構側向位移累計最大值已達-54.34mm，但位移速率較小。

（4）坑外土體側向位移。當月觀測到的坑外土體側向位移累計最大值已達13.45mm，未出現超出警戒值的情況。

（5）圍護周邊孔隙水壓力。當月觀測到的圍護周邊孔隙水壓力累計值在-84.8 ～-14.0kPa 之間，平均-37.8kPa，均變化較小。

（6）坑外水位。當月觀測到的坑外水位的變化值在-679 ～310mm 之 間， 平 均-46.3mm，WS96 累 計 值 已 達-679mm，呈上升狀態；WS97 累計值已達 230mm，呈下降狀態；WS98 累計值已達310mm，呈下降狀態。

（7）圍護結構側向土壓力。當月觀測到的圍護結構土壓力累計值在-25.1 ～-1.6kPa 之間，平均-12.8kPa，變化量較小。

（8）圍護墻支撐軸力。西工作井已全部拆卸完畢。

（9）圍護結構內力。當月觀測到的圍護結構內力累計值在-232..7με 和132.1με 之間，平均-17.6Με，變化量較小。

2.3 暗挖的變形監測分析

（1）結構狀態。當月暗挖段的結構狀態：8#管頂管施工。

（2）周邊地表豎向位移。暗挖區地表豎向位移變化基本平穩。

（3）建筑物豎向位移。建筑物豎向位移累計最大隆起60.1mm，累計最大沉降68.3mm，當月建筑物豎向位移變化平穩，其中，本次頂管對拱北口岸風雨廊沒有造成較大的影響，均發生較小變化，且無異常情況發生。

（4）建筑物水平位移。當月觀測到的建筑物水平位移在 6.8 ～34.4mm 之間，平均19.5mm。

（5）孔隙水壓力。當月觀測到的孔隙水壓力累計值在-58.1 ～3.3kPa 之間，平均-5.5kPa，均變化較小。

（6）坑外水位。當月觀測到的坑外水位累計變化量在-718 ～348mm 之間，平均-83.8mm，變化速率較小。

（7）坑外土體深層側向位移。當月觀測到的坑外土體深層側向位移累計位移最大值為16.48mm，向開挖方向位移，施工擾動較小。

（8）裂縫監測。當月監測基本無異常，其中拱北口岸廣場東圍墻 L-W09 累計變化值已增加至 6.24mm，拱北口岸廣場西圍墻 L-W05 累計變化值已增加至 3.96mm。

3 拱北隧道施工變形的監測結論

（1）當月東、西工作井開始頂管施工。

（2）東工作井圍護結構側向位移靠暗挖偏向開挖方向的累計最大位移已達-7.15mm。其余監測項目無明顯變化。綜合判斷：東工作井處于穩定狀態。

（3）西工作井圍護結構側向位移偏向開挖方向的累計最大位移已達-54.34m；其余監測項目沒有明顯的變化。綜合判斷：西工作井處于穩定狀態。

（4）暗挖區坑外水位 WS02 的累計變化量已超設計值，但速率較小，繼續關注；地下管線測點已有70%已超設計值10mm，其中 J1043、Y1010、Y1039、Y1112 及 Y1115 的最大累計沉降分別已達 51.7mm、55.1mm、44.2mm、34.2mm 及43.3mm，但近期變化平穩，繼續關注。其余監測項目無明顯的變化。

（5）8#管已成功在西工作井接收，期間監測數據無異常情況發生。

4 結語

綜上所述，港珠澳大橋拱北隧道東西工作井和暗挖施工的過程中項目變形量整體平穩且波動較小，說明東西工作井和暗挖施工處于穩定的狀態下。在變形監測下，港珠澳大橋拱北隧道的施工得到了很好的保證，充分的說明了施工變形監測的重要性和必要性。