市政橋梁工程涉地鐵隧道時的沉降及位移監測研究

田永輝 強濤

摘 要：在地鐵隧道附近施工區域新施工會引起隧道的附加沉降及位移，嚴重時會引起地鐵隧道開裂。文章根據成都市三環路擴能提升工程主體工程六標段中羊犀立交擴能改造中對成都地鐵2號線的監控實例，對施工中涉地鐵隧道沉降及位移的監控方法進行研究，從而確保在涉地鐵各施工節點工程中所采取的措施是切實可行并安全可靠的。

關鍵詞：隧道沉降 位移監控 監測網

1.工程概況

四川省成都市羊犀立交是成都市三環路的重要節點，2017年6月，三環路開始主體工程的全面擴能提升。原有羊犀立交建成于2002年，是僅設有兩條右轉匝道的一座部分互通式立交。羊犀立交的擴能提升改造將新增4條右轉匝道、2條左轉匝道及1條集散車道，形成全互通式立交，匝道標準寬度為9m，標準跨徑為25m和30m，部分跨越地面輔道的跨徑適當增加，跨越地鐵段最大跨徑為51m。新建立交匝道的下部結構采用旋挖灌注樁+承臺+預制立柱，上部結構均為鋼結構箱梁，其中樁基218根，承臺105個，預制立柱100根，鋼梁97跨。立柱全部采用預制拼裝技術，在西南地區為首次采用；鋼梁全部采用連續鋼梁，形成2～5跨一聯的連續梁體系，總用鋼量約為1萬t。

現狀地鐵2號線路線經過羊犀立交施工區域，隧道頂覆土約14～16m，相交區域涉及立交樁基、承臺、新排管線、預制立柱吊裝、鋼梁吊裝、新建道路施工等，A區域距離地鐵2號線最小距離約5m，B區域新建匝道橋墩位于地鐵2號線左右線之間，具體位置關系見圖1。

2.各施工節點對地鐵隧道的影響等級劃分

外部活動對軌道交通的影響程度根據兩者之間的空間關系、工程地質及水文地質條件、外部活動的規模、實施方法等因素劃分，分為重大影響和一般影響兩個等級，見表1。

根據以上標準，套用地下結構，根據打樁、基礎、深基坑、大型機械設備等外部活動與既有軌道交通的近距，本工程對地鐵2號線的影響，均屬于重大影響。因此，在施工過程中，要非常重視對地鐵軌道的保護。在保護措施下，精密的儀器監測是必備的手段。

3.地鐵隧道沉降及位移監測

3.1監測工作組織

羊犀立交施工期間影響地鐵2號線A區域（ES匝道）約140m，由于A區域施工位于地鐵2號線左側，每10m布置一個監測斷面，所以1臺儀器（編號為1#）即可滿足監測要求，監測斷面為DM1～DM14；B區域（JS、EN匝道）施工位于地鐵2號線左、右線之間，相交處為加密斷面，每5m布設一個監測斷面，正常線路每10m布設一個監測斷面，需2臺儀器（編號為2#、3#）才能滿足監測要求，監測斷面為DM15～DM71。

3.2監測內容、周期及頻率、控制值

（1）監測內容：按照規范及成都地鐵相關管理辦法要求，羊犀立交施工期間，地鐵2號線結構監測項目及測點布置要求如表2所示。

（2）監測頻率：根據本工程的施工特點，施工前期，將測點布置完成并采取初始值，初始值觀測3次，重復觀測結果沒有錯誤時取平均值作為初始值；施工期間，具體監測頻率如下：①樁基施工前：3次完成初始值采集；②樁基施工至鋼梁吊裝施工完成：1～2次/1d。

（3）監測項目控制值：根據設計資料、城市軌道交通的結構安全保護技術要求及現行國家標準《地鐵設計規范》（GB 50157-2013）、《城市軌道交通結構安全保護技術規范》（CJJ/T 202-2013）確定。監測項目具體如下：①結構豎向位移：控制值為沉降10mm、上浮10mmm，速率為沉降2mm/d、上浮2mm/d；②結構水平位移：控制值為10mm，速率為2mm/d；③道床左右差異沉降：控制值為4mm，速率為1mm/ d；④道床縱向差異沉降：控制值為 4mm，或為0.04%Li（Li-沿隧道軸向兩測點間距）。

3.3監測的實施

3.3.1自動化監測網的布設

本工程的監測項目主要包含豎向位移（沉降）與水平位移監測。監測測點布置在地鐵2號線左右線隧道每10m布設1個監測斷面，加密斷面每5m布設一個斷面。每個斷面布設5個棱鏡，分別為隧道道床2個（在布設道床沉降自動化監測點旁，同時布設人工監測點，并定期對監測數據進行檢校）、側墻2個、拱頂1個，沿隧道洞身環向布置。監測設備采用3臺（A區域1臺、B區域2臺）TM30監測機器人，主要包含GeoMoS軟件、徠卡、無線數據傳輸。無線數據傳輸，主要使用4G網絡的無線數據終端（DTU）進行數據傳輸。圖2為監測點位平面布置示意圖。

3.3.2監測成果

本項目工程監測工作于2017年12月20日開始，截止于2018年6月25日。按方案，隧道共埋設監測點232個，基準點24個；期間隧道15～36斷面每個監測點監測340次；37～58斷面每個監測點監測330次，1～14斷面每個監測點監測76次，全部點位總計監測63216次；其中第15～58斷面于2017年12月20日采取初始值，第1～14斷面于2018年5月14日采取初始值。各項監測數據匯總后的累計值具體如下：

（1）結構豎向位移：累計值最大為-1.10mm（監測點DM52-3）。

（2）結構水平位移：累計最大為-1.28mm（測點DM19-1）。

（3）道床左右差異沉降：累計最大為-1.03mm（DM52-2-DM52-3）。

（4）道床縱向差異沉降：累計最大為0.96mm（DM20-2-DM21-2）。

由監測數據可知：羊犀立交橋梁施工過程中對臨近地鐵結構影響較小，地鐵隧道結構各項監測數據均未超出控制值。

4.結束語

綜上所述，成都三環路羊犀立交提升改造，涉地鐵2號線隧道結構各項監測數據均無超限及突變情況。根據監測數據說明，在涉地鐵各施工節點工程中所采取的措施是切實可行并安全可靠的。結合實際情況，上述措施和監控方法也可為其他市政工程橋梁施工中涉地鐵施工時提供參考依據。

參考文獻：

[1]戴宏偉，陳仁朋，陳云敏.地面新施工荷載對臨近地鐵隧道縱向變形的影響分析研究[J].巖土工程學報，2006（03）： 312-316.

[2]林永國，廖少明，劉國彬.地鐵隧道縱向變形影響因素的探討[J].地下空間，2000（04）： 264-267+289-314.